Cuando un desastre de escombros nos golpea

Resumen

Hasta ahora, en 2021, unos 2467 nuevos objetos lo suficientemente grandes como para ser rastreados, han sido agregados a los catálogos mundiales de objetos orbitales, de los cuales 1493 son satélites nuevos y el resto son escombros. Mientras se agregan nuevos objetos, otros son arrastrados a la Tierra por la atmósfera donde se queman de manera segura, lo que resulta en un aumento neto de al menos 1387 objetos rastreables entre 2020 y 2021.

Además, esta semana se agregaron aproximadamente 1500 nuevos objetos, un aumento de aproximadamente el 5% con respecto a la población total, lo que significa que el riesgo para las misiones debe reevaluarse.

En profundidad

De vez en cuando, ocurre un evento en la órbita de la Tierra que genera grandes cantidades de nuevos desechos espaciales. Las explosiones accidentales causadas por el combustible sobrante a bordo de satélites y cohetes han creado la mayor cantidad de objetos de escombros, pero en segundo lugar están los eventos de ruptura deliberada.

Unos 36 000 objetos más grandes que una pelota de tenis están orbitando la Tierra, y solo el 13% de ellos están controlados activamente. El resto comprende desechos espaciales, el resultado directo de ‘eventos de fragmentación‘ de los cuales se sabe que aproximadamente 630 han ocurrido hasta la fecha.

Basándose en observaciones de objetos más grandes junto con modelos estadísticos (para aquellos objetos demasiado pequeños para ser observados con telescopios en la Tierra), la ESA estima que hay en órbita hoy:

  • 36500 objetos de más de 10 cm de tamaño
  • 1000000 de objetos de 1 cm a 10 cm
  • 330 millones de objetos de 1 mm a 1 cm

Después de cada nuevo evento de fragmentación, la Oficina de Desechos Espaciales de la ESA comienza su análisis. ¿Qué sucedió? ¿Cómo influirá esto en el entorno de los escombros, ahora y en el futuro? ¿Cuál ha sido el cambio en el riesgo de colisión para los satélites activos y las naves espaciales en órbita? ¿Qué altitudes y órbitas son las más afectadas?

Nuevos objetos rastreados

Hasta ahora, en 2021, unos 2467 nuevos objetos lo suficientemente grandes como para ser rastreados, se han agregado a los catálogos mundiales de objetos orbitales, de los cuales 1493 son satélites nuevos y el resto son escombros. Mientras se agregan nuevos objetos, otros son arrastrados a la Tierra por la atmósfera donde se queman de manera segura, lo que resulta en un aumento neto de al menos 1387 objetos rastreables entre 2020 y 2021.

Además, esta semana se agregaron aproximadamente 1500 nuevos objetos, un aumento de alrededor del 5% con respecto a la población total.

Debido a que los objetos de escombros viajan a altas velocidades, una colisión con un fragmento de tan solo 1 cm de diámetro puede generar la misma cantidad de energía destructiva que un automóvil pequeño que se estrella a 40 km / h.

Si bien las partículas de escombros más pequeñas, de tamaño submilimétrico, solo pueden degradar el funcionamiento de un satélite en el momento del impacto, las piezas ‘más grandes’, en el rango de centímetros, pueden causar una destrucción completa.

La atmósfera de la Tierra puede hacer que los objetos orbitales vuelvan a entrar con el tiempo y se quemen. Cuanto mayor sea la altitud orbital, más delgada será la atmósfera, por lo que los objetos más largos permanecerán naturalmente en el espacio. En altitudes superiores a 600 km, el «tiempo de residencia» natural en el espacio para tales objetos suele ser de más de 25 años.

Las misiones de observación de la Tierra de la ESA, que orbitan en esta región, han tenido que realizar dos ‘maniobras para evitar colisiones’ en promedio por año, para esquivar los escombros que se aproximan.

Reevaluación del riesgo

Después de eventos de fragmentación, como uno que ocurrió esta semana, se debe reevaluar el riesgo para las misiones.

«Este gran evento de fragmentación no solo duplicará con creces las necesidades de prevención de colisiones a largo plazo para misiones en órbitas con altitudes similares, sino que además aumentará significativamente la probabilidad de posibles colisiones que terminen la misión en altitudes más bajas», dice Holger Krag, Jefe del Programa de  Seguridad Espacial de la ESA.

Cooperación internacional

Los desechos espaciales son monitoreados constantemente por la red de vigilancia espacial de EE. UU. y los expertos en desechos espaciales de la ESA utilizan estos y otros datos de monitoreo para mejorar y actualizar modelos para comprender mejor el entorno de desechos en evolución.

Al realizar análisis de riesgo de colisión diarios y crear modelos que predicen la posición futura y la densidad de los objetos de escombros a varias altitudes, el equipo puede asesorar a los operadores de satélites sobre la mejor manera de mantener seguras sus misiones.

Mantener seguras las carreteras espaciales

Las Naciones Unidas han establecido directrices para reducir la creciente cantidad de desechos espaciales en órbita. Los expertos de la Oficina de Desechos Espaciales de la ESA han contribuido a estas directrices y asesoran habitualmente sobre cómo implementarlas para las misiones de la ESA.

Además, como parte de las actividades de seguridad y protección espaciales de la Agencia, la ESA está trabajando para mantener el entorno orbital vital desde el punto de vista comercial y científico de la Tierra lo más libre de desechos posible y para promover un enfoque ecológico de las actividades espaciales.

Proceso de captura. Crédito: CLEARSPACE SA.

La ESA es la primera agencia espacial en adoptar el ambicioso objetivo de invertir la contribución de Europa a los desechos espaciales para 2030, abordando directamente el problema de los desechos espaciales mediante el avance de la tecnología necesaria para mantener un entorno espacial limpio. La ESA ha iniciado la primera misión activa de eliminación de escombros que se lanzará en 2025 para demostrar la capacidad de eliminar escombros de una órbita a 700 km.

Pero a medida que se acerca la era del ‘Nuevo Espacio’ y comienzan a lanzarse grandes constelaciones que comprenden miles de satélites, es necesario hacer mucho más para garantizar que el entorno espacial de la Tierra se utilice de manera sostenible para las generaciones futuras.

La ESA acelera la protección de nuestra inversión espacial

La situación actual exige nueva tecnología que permita a los reguladores considerar una implementación sistemática de políticas de cero desechos. Es necesario forjar una nueva capacidad comercial europea para proporcionar servicios innovadores en órbita, como reabastecimiento de combustible, reacondicionamiento y prolongación de la vida útil de las misiones existentes. Esto conducirá a una «economía circular» en el espacio.

Para garantizar un acceso seguro al espacio, se debe disponer de información de posición de alta precisión sobre todos los objetos orbitales y se debe implementar la coordinación automatizada entre los operadores de naves espaciales. Se necesitará tecnología novedosa para estos ambiciosos pasos, que se proponen como parte del nuevo Acelerador ‘Proteger‘, uno de los tres que se están definiendo actualmente para ayudar a dar forma al futuro de Europa en el espacio.

La tecnología espacial, y la multitud de aplicaciones que se derivan de ella, es vital para la economía europea. Garantizar la seguridad de nuestra infraestructura e inversiones espaciales y, por tanto, el uso independiente del espacio en Europa, es vital para salvaguardar las empresas, las economías y, en última instancia, nuestro modo de vida.

Fuente: Agencia Espacial Europea, (European Space Agency (ESA)).

Artículo original: When debris disaster strikes‘. Nov 18, 2021.

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Durante los 23 años de vida orbital de la estación, ha habido alrededor de 30 encuentros cercanos con desechos orbitales que requieren una acción evasiva. Tres de estos casi accidentes ocurrieron en 2020. En Mayo de este año hubo un golpe: una pequeña pieza de basura espacial hizo un agujero de 5 mm en el brazo robótico de la ISS  construido en Canadá.

El incidente de esta semana involucró un fragmento de escombros del desaparecido satélite meteorológico Fengyun-1C, destruido en 2007 por una prueba china de misiles antisatélite. El satélite explotó en más de 3.500 pedazos de escombros, la mayoría de los cuales aún están en órbita. Muchos han caído ahora en la región orbital de la ISS:

Primera detección láser de desechos espaciales a plena luz del día

Un láser verde visible brilló desde la estación terrestre óptica (OGS) de la ESA. Parte del Observatorio del Teide, el OGS está ubicado a 2400 m sobre el nivel del mar en la isla volcánica de Tenerife. Es utilizado para el desarrollo de sistemas de comunicación óptica para el espacio, para estudios de desechos espaciales y NEOs y experimentos de comunicación cuántica.
Crédito imagen: IAC / Daniel López.

La tecnología láser permite medir desde la tierra la posición de la basura espacial, proporcionando información clave para evitar colisiones en el espacio. No obstante, hasta ahora presentaba una grave carencia.

Antes, los láseres solo podían utilizarse para medir la distancia a los desechos espaciales durante las pocas horas crepusculares. Situación en que la estación de telemetría en la Tierra se hallaba en la oscuridad, pero los desechos espaciales reflejan los últimos rayos del Sol.

La Luna brilla más cuando se encuentra bañada en luz mientras es de noche en la Tierra. Del mismo modo, la basura espacial es más fácil de detectar cuando refleja la luz solar y se ve desde un lugar oscuro.

Los desechos se sitúan mucho más cerca de nuestro planeta que la Luna. Entonces, la ventana temporal durante la cual están iluminados mientras los observadores en la Tierra permanecen a oscuras, es muy pequeña.

Ahora, un estudio reciente ha demostrado que es posible utilizar láseres a plena luz del día para determinar la distancia a los objetos. Este nuevo método de telemetría láser ayudará a predecir con mayor precisión las órbitas de los desechos espaciales. Mejorará sustancialmente el tiempo disponible para las observaciones para mantener a salvo satélites y naves de gran valor.

El siguiente artículo lo presenta y además contiene una selección de recursos sobre el tema de los desechos espaciales.

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