El espacio: Soluciones para la basura espacial

basura espacialEn los últimos años, se ha desarrollado una solución para el creciente problema de los desechos espaciales y el número de satélites dañados o destruidos por pequeños trozos de basura espacial en órbita. Aunque nunca ha habido una cooperación completa entre las naciones que ponen en órbita la mayor cantidad de satélites, sí una creciente voluntad de compartir algunos datos sobre los desechos espaciales.

Hay un número creciente de satélites en órbita y la mayoría de ellos son comerciales, no militares. Mientras que los satélites militares tratan de ocultar su ubicación, y a menudo se mueven mucho para hacerlo, los más numerosos satélites de comunicaciones comerciales, científicos y de observación no lo hacen.

Las nubes de desechos espaciales se han convertido en una amenaza creciente, especialmente para los satélites que no pueden moverse. La solución ha sido el desarrollo de mejores herramientas analíticas y gráficas, que permiten a los operadores de satélites comerciales predecir dónde se encuentra la creciente cantidad de nubes de desechos y cómo cambian esos datos. La mayor parte de los desechos se encuentran en la órbita terrestre baja (LEO) y esos pequeños objetos caen regularmente a la atmósfera y se vaporizan. Así que hacer mapas de los mapas de desechos espaciales es un proceso interminable.

Hace una década, los operadores de satélites comerciales formaron la Space Data Association y establecieron el Space Data Center que recogió todos los datos no clasificados sobre los desechos espaciales. Mediante el uso de ordenadores potentes, software analítico y sistemas de visualización gráfica, organizaciones como ComSpOC o ExoAnalytic analizan y entregan todos estos datos a los clientes comerciales, como un servicio en tiempo real, que también puede predecir cómo será la situación en los próximos años. Esto permite a los operadores de satélites comerciales desplazar costosos satélites, cuando un enjambre de escombros parece estar en curso de colisión. La futura actividad de los enjambres es útil para planificar dónde colocar los nuevos satélites, especialmente las nuevas redes que contienen miles de satélites más pequeños.

Aunque los escombros son un peligro, hay que ponerlos en perspectiva. El espacio orbital es en realidad muy grande. Cada “capa” de espacio orbital tiene más de 600 millones de kilómetros cuadrados. Una capa es lo que quieras que sea (digamos un kilómetro) entre las órbitas. Incluso en la órbita baja (500-2.000 kilómetros) tienes 1.500 de estas capas. Las órbitas inferiores a 500 kilómetros arrastran los desechos de vuelta a la atmósfera.

Mientras que esto equivale a dos mil millones de kilómetros cuadrados de espacio orbital para medio millón de bits de desechos peligrosos, la mayoría de los satélites ocupan una pequeña porción de estas órbitas y se mueven a través de una órbita cada 90 minutos. La mayoría de los desechos se concentran en un pequeño número de enjambres de desechos, pero estos enjambres tienden a estar en las órbitas más concurridas. En definitiva, las posibilidades actuales de que un satélite vivo sea alcanzado por los desechos son bajas, pero a medida que se acumulan más restos, aumentan las posibilidades de ser alcanzado. Se ha llegado al punto en que los operadores de satélites toman precauciones, como equiparlos con la capacidad de moverse (hasta que se agote el combustible) y pagar por la supervisión constante de la situación de colisión de los escombros. Para un satélite cuya construcción y puesta en órbita cuesta varios cientos de millones de dólares, se considera una forma prudente de actuar.

La creciente necesidad de encontrar, rastrear e informar sobre los desechos orbitales, así como sobre los satélites, se ha venido produciendo durante décadas y, de hecho, recibe mucha cooperación internacional, aunque se ha creído durante mucho tiempo que los principales productores de satélites (Estados Unidos, China y Rusia) no han revelado todo lo que saben. A pesar de ello, existe una creciente necesidad de mantener y hacer pública una base de datos de desechos lo más completa posible.

Para el año 2020 la U.S. Air Force completó con éxito las pruebas de su nuevo radar Space Fence Surveillance System de mayor resolución. El nuevo radar tiene su base en el atolón de Kwajalein, en las Islas Marshall, a 3.900 kilómetros al suroeste de Hawai. La construcción comenzó en 2015 para el radar de estado sólido de banda S en fase, que es capaz de detectar y rastrear objetos tan pequeños como 10 cm (cuatro pulgadas) de largo. El antiguo radar del Space Surveillance System (1960) sólo podía detectar objetos de al menos 75 cm (30 pulgadas) de largo. Como resultado, el número de objetos orbitales/desechos que pueden ser rastreados va de 23.000 a más de 200.000.

Estos desechos espaciales se mueven a alta velocidad, lo que significa que objetos tan pequeños como un cm (0,4 pulgadas) pueden dañar los satélites y si son algo más grandes (al menos 10 cm) pueden destruirlos y dañar seriamente la ISS (Estación Espacial Internacional). El Space Surveillance System de la década de 1960 consistía en tres radares (en Texas, Alabama y Arizona) y seis estaciones receptoras. El coste de mantenimiento del sistema hizo que se cerrara en 2013. La nueva Space Fence trabajará en conjunto con un satélite de Vigilancia Espacial basado en el espacio en una órbita de 620 kilómetros de altura, así como con un gran telescopio (85 toneladas) en Australia que se especializa en obtener una visión más detallada de los desechos espaciales.

Está previsto un segundo, y posiblemente tercero, radar Space Fence para proporcionar un seguimiento más persistente y preciso de los escombros. Dos o más radares permitirán determinar qué desechos son un peligro para los satélites existentes y los objetos orbitales más grandes como la ISS. Los desechos orbitales son un peligro creciente en el espacio orbital y las principales naciones que lanzan satélites cooperan en la identificación y el seguimiento de los enjambres de desechos.

Hay millones de fragmentos en órbita. La mayoría de ellos son diminutos, pero al menos mil son verdaderamente peligrosos (al menos 10 cm/cuatro pulgadas de largo, ancho o diámetro). Hay muchos de estos enjambres de escombros ahí arriba que deben ser vigilados y evitados. No todos son el resultado de accidentes. Por ejemplo, en 2007 un test KillSat chino puso en órbita un enorme enjambre de escombros seguido de otro nuevo enjambre creado por la explosión accidental de un cohete ruso que puso en órbita más de 1.100 fragmentos peligrosos. Esos dos incidentes aumentaron los desechos peligrosos en órbita en un 15%.

Actualmente, alrededor de mil satélites activos están en órbita, y casi la mitad de ellos son americanos. Alrededor del 75 por ciento de todos los satélites son no militares, la mayoría de ellos comerciales, el resto son no militares del gobierno. En los próximos años, el número de satélites en órbita crecerá enormemente debido a las redes más eficientes de satélites LEO más pequeños.

El momento más normal en que se crean desechos orbitales es cuando un satélite es puesto en órbita. Por ejemplo, a finales de 2012 la tercera etapa de un lanzador de satélites ruso explotó inesperadamente, tras fallar en la puesta en órbita de dos satélites. Hubo algún problema en la etapa final y aparentemente el combustible restante en esa etapa causó una explosión. Esto creó un campo de escombros, principalmente trozos de la tercera etapa y de los dos satélites, lo que hizo que los operadores de los satélites (y de las estaciones espaciales) comprobaran sus órbitas y realizaran ajustes por si se producía una colisión con esta nueva nube de escombros mortales (a alta velocidad procedentes de la dirección opuesta). Por el lado positivo, muchos de estos nuevos trozos de basura son grandes y están en una órbita baja, lo que significa que pronto caerán hacia la tierra y se quemarán. Eso también tiene que ser rastreado, para saber qué escombros han desaparecido y cuáles no.

Una causa menos común de los desechos orbitales son los satélites estables que explotan en órbita. A principios de 2015 un satélite espacial americano hizo esto. Este era un satélite meteorológico de veinte años de antigüedad, que experimentó un fallo en el equipo, que apareció en los monitores de tierra como un rápido aumento de la temperatura interna seguido de la explosión del satélite en 43 piezas. Esto no fue catastrófico para la vigilancia meteorológica ya que este satélite, debido a su antigüedad, ha sido relegado a un papel de reserva en 2006. Cuando se produjo el fallo, se le hubiera maniobrado a una órbita más baja en la que finalmente se quemaría en la atmósfera y no dejaría residuos en órbita, lo que se intentó tan pronto como se detectaron indicios de mal funcionamiento, pero de pronto se volvió incontrolable y explotó.

La situación de la basura espacial ha ido empeorando mucho en el siglo XXI. En 2007, EE.UU. se convirtió en la primera nación que tuvo que cambiar la órbita de uno de sus satélites para evitar la nube de desechos creada cuando China probó un arma antisatélite a principios de 2007. Esta situación tuvo lugar, cuando China lanzó un sistema antisatélite (un KillSat o Satélite Asesino) el 11 de enero que destruyó un antiguo satélite meteorológico chino, a unos 850 kilómetros de altura. Está es la altura máxima en la que se encuentran la mayoría de los satélites de reconocimiento. El KillSat impactó en el satélite meteorológico, y el resultado fue varios millones de fragmentos.

El IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) es una organización internacional que coordina el intercambio de información y las operaciones espaciales, en lo que se refiere a los desechos artificiales y naturales en órbita alrededor de la tierra. Cada año algunas de estas cosas caen a la atmósfera y se queman, pero siempre hay nuevos accidentes u operaciones deliberadas que añaden más basura a las vías espaciales. Hay muchos grupos gubernamentales y de aficionados monitoreando el espacio de la órbita baja y la mayoría de estos observadores comparten su información para la seguridad de todos los que van allá arriba.

El trabajo del IADC condujo a la formación de la Space Data Association y el Space Data Center hace una década y al desarrollo posterior de empresas comerciales, que pueden predecir con precisión dónde están los enjambres y hacia dónde se dirigen en el futuro. Las naciones con sistemas de observación espacial, como la US Space Fence y la recientemente resucitada red rusa de equipos de observación terrestre han sido más abiertas en cuanto a compartir sus datos. Todas las grandes naciones tratan de mantener en secreto las órbitas de sus principales satélites, pero una red de intercambio de datos basada en Internet, creada por observadores aficionados, ha hecho mucho más difícil ocultar los satélites durante mucho tiempo. A pesar de la tendencia de los gobiernos a guardar secretos, la amenaza de los desechos a todos los satélites ha dado lugar a servicios comerciales que proporcionan sistemas eficaces de vigilancia de los desechos.

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