Basura Espacial

Un Problema que nos Atañe a Todos

Genaro Grajeda

Fecha: 2014-08-01


La carrera espacial ha traído grandes beneficios tecnológicos para la humanidad como la miniaturización de los aparatos electrónicos, mejoras en la telecomunicación y, observación del clima del planeta, entre muchos otros; pero también nos ha traído el gran problema de basura orbitando nuestro planeta. El Centro de Operaciones Espaciales Europeo (ESOC) registra que solamente un  6% de los objetos artificiales que orbitan nuestro planeta son satélites operacionales [1]. El problema no es pequeño y amenaza con crecer rápidamente en los próximos años si no se toman fuertes medidas para su contención y mitigación.

 

 

La basura espacial, de acuerdo al Profesor Richard Crowther de la Agencia Espacial del Reino Unido, puede definirse como todos los objetos hechos por el hombre que son inyectados en órbita y que, ni en este momento, ni en el futuro previsible, tendrán algún propósito útil [2]. Entonces, podríamos decir que la mayoría de los objetos que existen orbitando nuestro planeta se consideran basura espacial. Pero esta no se limita a satélites que han dejado de funcionar, en la basura espacial también podemos encontrar las etapas superiores de cohetes, degradación en la pintura de los objetos, y especialmente partes de satélites o cohetes que se fragmentaron durante explosiones o impactos. Adicionalmente podemos encontrar objetos que han perdido astronautas durante sus caminatas espaciales: un guante, una cámara, una caja de herramientas y hasta un cepillo de dientes.
La Órbita Baja Terrestre (OBT), el espacio que se encuentra desde los 100 km y hasta los 2,000 km sobre la superficie del planeta, es el área más afectada por el problema de la basura espacial. En esta encontramos aproximadamente 400,000 objetos del tamaño de una pelota de beisbol y hasta 20 millones de partículas con un tamaño menor a 1 centímetro. La Agencia Espacial Europea estima que pueden existir hasta 150 millones de objetos [3], que podemos considerar basura espacial, en todas las altitudes de órbita de nuestro planeta.
¿Cuáles son las principales causas de la basura espacial?
Uno de los principales factores que contribuyen a la basura espacial es la falta de un mecanismo que saque de órbita a los satélites al terminar la misión. Actualmente existen al menos 5,200 satélites “difuntos” orbitando y sólo 600 satélites operacionales. Eso significa que un 87% de los satélites que lanzamos los hemos abandonado en órbita hasta que lentamente caen o alguna tormenta solar los empuja a la atmósfera. [1] Entre esos satélites muertos podemos encontrar algunos satélites famosos como el Vanguard-1, cuarto satélite en la historia lanzado en 1958; y el Syncom-3, el primer satélite geoestacionario. México tampoco ha hecho mucho de su parte para mejorar el problema, de los 8 satélites que fueron de su propiedad, cuatro de ellos son considerados basura espacial: Morelos I y II, Solidaridad I y el mismo UNAMSat – B.
La basura restante ha sido creada por la fragmentación de los objetos mientras se encuentran en órbita. La fragmentación más común es causada por la explosión accidental de la etapa superior del cohete portador. La primera explosión detectada por astrónomos sucedió en 1961 cuando una etapa Ablestar del cohete norteamericano Able explotó. El peor evento fue causado por un Delta-II que fue lanzado en 1977, su explosión ha causado 934 objetos detectados en OBT. Un estudio en el año 2001 encontró que existen más de 2,543 objetos fragmentados por 79 eventos explosivos desde 1958 [4]. Durante los últimos 10 años, la etapa Briz-m de los cohetes Protón rusos han tenido 3 explosiones en órbita baja, la más reciente el 16 de octubre de 2012 donde se detectaron hasta 500 partes que se desprendieron por la explosión de un tanque con 2.5 toneladas de combustible [5].
La fragmentación también puede ser causada por impactos entre objetos, de forma premeditada o accidental. Durante la Guerra Fría, la antigua Unión Soviética disparó 9 misiles antisatélites que generaron 448 fragmentos detectables en OBT. Los Estados Unidos han probado 2 misiles antisatélite pero todos sus fragmentos reingresaron a la Tierra [4]. Ha sido China la peor infractora en esta fragmentación premeditada con la prueba de un misil en 2007 la cual generó al menos 2,317 objetos con un tamaño mayor a los 10 centímetros [6]. Por otro lado, el primer y único accidente a la fecha entre dos satélites, sucedió durante 2009 cuando el satélite difunto ruso Kosmos-2251 chocó contra el satélite Iridium-33 y creó al menos 1,000 objetos con tamaño mayor a 10 centímetros [7].
 
Un peligro para todos
 
El peligro de la basura espacial está presente tanto en el cielo como en la tierra. En el espacio el problema más importante son los daños que la basura espacial genera entre satélites. Las partes de más de 10 centímetros pueden dejar inutilizable un satélite nuevo que a su vez crearía más basura espacial. Como fue el caso con el recientemente lanzado satélite “Pegaso” de Ecuador que quedó inutilizado por un fragmento de un satélite Ruso. En esas líneas podríamos ver interrumpidos nuestros servicios de telecomunicación, de posicionamiento global, de clima y de defensa. Además, la basura espacial podría causar víctimas humanas en el espacio, puesto que algunos importantes pedazos de basura cruzan peligrosamente la órbita de la Estación Espacial Internacional. Solamente este año han tenido que resguardarse en sus cápsulas de emergencia en 2 ocasiones. Si la tendencia continúa, podría darse un suceso catastrófico eventualmente.
De regreso en el planeta Tierra, las cosas no han sido particularmente sencillas. Se han recuperado al menos 66 objetos que sobrevivieron el feroz reingreso a la atmósfera terrestre. Los más peligrosos fueron la caída de 2 tanques de combustible de etapas superiores de Delta-II con un peso de 270 kg que cayeron en Sudáfrica y Texas. México ha tenido la fortuna de encontrar 3 de estos objetos que viajaron en el espacio sin daño a terceros. En el 1967, 3 esferas de titanio que pertenecieron a un Titan IIIC y a un Agena fueron encontrados en el norte del país. En 1994, una placa de metal de 2.6 x 2.6 metros y 20kg de peso que se cree fue parte del satélite ruso Kosmos 2267 fue encontrada en Cosalá, Sinaloa [8].
 
Mitigando el problema
 
Los expertos han pensado en cuatro posibles tipos de soluciones para trabajar de manera efectiva con el problema. La primer solución es conocida como “cero lanzamientos,” en el cual todos los países dejarían de lanzar objetos al espacio. En este escenario la basura espacial seguiría creciendo hasta 2050 y lentamente bajaría el número de objetos en el espacio hasta equilibrarse en el año 2020 [9]. La segunda solución, y una que se aplica parcialmente hoy en día, es que se exige a las naciones que pondrán objetos en órbita que tengan un plan post-misión en el cual limiten la vida orbital de los objetos en OBT y se busque su disposición de manera rápida para evitar el crecimiento de la basura espacial. En el caso de satélites geoestacionarios se pediría que se reserve suficiente combustible para que el objeto se mande a una “órbita cementerio” enviándolo a una Órbita Alta Terrestre al final de su vida útil.
La tercera solución ataca el problema más importante de creación de basura espacial; las explosiones accidentales de cohetes. La podemos llamar neutralización (o passivation en inglés) es el proceso de liberar el combustible restante que quedó en los tanques de las etapas superiores de los lanzadores [10], descargar las baterías etc., de este modo se evita cualquier tipo de explosión accidental y creación de más piezas de basura espacial. Aunque actualmente todas las naciones están de acuerdo en neutralizar sus cohetes, todavía hay casos de explosiones accidentales, lo que sugiere la necesidad de la creación de nuevos cohetes que cumplan con los acuerdos internacionales de disposición y neutralización de objetos en el espacio.
Finalmente, la última solución, y aquella que necesitará aplicarse para eliminar la vieja basura espacial, es la mitigación activa. La mitigación activa es la serie de acciones con las que se busca eliminar directamente objetos en orbita, ya sean fragmentos de satélites o satélites completos. Existen varias propuestas para la eliminación de objetos factibles y otras que deberán probarse. De interés es la creación de un laser terrestre que buscaría disparar a objetos de entre 1 y 10 centímetros para quemarlos o cambiar su órbita para inducir su reingreso a la atmósfera. La Agencia Espacial Suiza promueve el uso de un brazo mecánico llamado CleanSpace One que tomaría el satélite y en una misión suicida se lanzaría de regreso a la tierra con el satélite seleccionado. Un grupo de ingenieros de la Universidad de SURREY en el Reino Unido estudia la posibilidad de crear un satélite pequeño con una vela solar híbrida con una cuerda espacial, que se uniría al satélite seleccionado y que con la vela solar, lentamente se movería de su órbita para ya sea, su reingreso a la Tierra o para mandar al satélite a la “órbita cementerio” [11].

 



Referencias:

"REFERENCIAS [1] European Space Operations Centre, Space debris envirornment, http://www.esa.int/SPECIALS/Space_Debris/SEMQQ8VPXPF_0.html, 2009. [2] Crowther, Richard, “The trackable debris population in low Earth orbit”, Journal of the British Interplanetary Society Vol 47,No 4, 1994, pp 128-133 [3] European Space Agency MASTER 2005 debris environment [4] Pardini, Carmen, “Survey of past on-orbit fragmentation events”, Acta Astronautica Vol 56, 2005, pp 379-389 [5] Jason Major, “Exploded Rocket Fragments Could Endganger ISS and Future Missions”, http://www.universetoday.com/98175/exploded-rocket-fragments-could-endanger-iss-and-future-missions/ 25 Octubre 2012. [6] Center for Space Standards and Innovation, Chinese ASAT Test, http://www.centerforspace.com/asat/, 2007. [7] NASA, Space Debris Quarterly, Volumen 15 Edición 3, Julio 2011 http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/newsletter/pdfs/ODQNv15i3.pdf [8] Aerospace.org, Summary of recovered reentry Debris http://www.aerospace.org/cords/reentry-data-2/summary-of-recovered-reentry-debris/ [9] NASA Handbook 8719.14 “Handbook For Limiting Orbital Debris” Aprobado 30 Julio 2008. [10] Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC). IADC Space Debris Mitigation Guidelines, IADC-02-01, Octubre 15, 2002. [11] International Interdisciplinary Congress on Space Debris Remediation and On-Orbit Satellite Servicing, Febrero 6, 2012."



Etiquetas: Basura,Espacial

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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