Basura espacial

Basura espacial

Han bastado poco más de 50 años de carrera espacial para que tengamos girando alrededor de la Tierra restos de objetos fabricados por el hombre que pueden causar graves problemas. A estos objetos los conocemos como basura espacial y pueden poner en peligro a los satélites operativos, a los astronautas que se puedan encontrar en órbita terrestre o incluso a todos los que nos encontramos en la Tierra. Por este motivo, distintas agencias como ESA o NASA ya se han planteado cómo abordar esta problemática.

Manuel Prieto y Sebastián Sánchez  Grupo de Investigación Espacial. Universidad de Alcalá

Desde el lanzamiento del primer satélite artificial, el Sputnik 1, el 4 de octubre de 1957, la humanidad no ha cesado en su empeño de colocar más y más ingenios en órbita terrestre para distintos propósitos. Inicialmente fueron una muestra de la capacidad tecnológica de las dos superpotencias de la guerra fría, la antigua Unión Soviética y los Estados Unidos. Con el tiempo, los satélites artificiales se han convertido en elementos clave en distintos campos tales como la meteorología, las telecomunicaciones, la defensa, el posicionamiento global a través de GPS, la observación de la Tierra, etc. La información aportada por estos ingenios tiene tanto aplicación científica como comercial. En estos más de 50 años de actividad se han colocado en órbita más de 6.000 satélites, de los cuales quedan en activo alrededor de unos 800. El resto ha pasado a ser lo que se denomina basura espacial o en términos anglosajones, spacedebris. La basura espacial no la componen únicamente viejos satélites, ya que si así fuese, no plantearía muchos problemas. La realidad es que también la componen otros elementos más difíciles de controlar y establecer su seguimiento, como restos de explosiones y colisiones, etapas finales de vehículos de lanzamiento, residuos de motores de propulsión de combustible sólido, restos de pintura o basura generada por el impacto de pequeñas partículas. Ejemplos recientes que han contribuido a un incremento sustancial de la basura espacial son la destrucción del satélite chino Feng-Yun 1C en enero de 2007 o la colisión a una velocidad relativa de 11,7 km/s entre el satélite estadounidense de comunicaciones Iridium 33 y un satélite ruso militar denominado Kosmos-2251 en febrero de 2009. En total se calcula que tenemos alrededor de la Tierra unos 20.000 objetos mayores de 10 cm, unos 500.000 entre 1 y 10 cm y más de 10 millones menores de 1 cm. Los objetos mayores de 10 cm son vigilados por la denominada SpaceSurveillance Network de los Estados Unidos. Objetos cuyo tamaño sea de hasta 3 mm pueden ser detectados por radares terrestres, pero los objetos de menor tamaño sólo sabemos que existen por los impactos dejados en la superficie de satélites recuperados como es el caso del Long Duration Exposure Facility (LDEF) de NASA o como los paneles solares del Hubble, y no pueden ser detectados ni por radares ni por instrumentos ópticos. Todos estos objetos se encuentran mayoritariamente en las órbitas LEO (Low Earth Orbit), por debajo de los 2.000 kmy GEO (Geoestationary Earth Orbit) a 36.000 km, que son las órbitas más utilizadas. La mayor densidad de residuos se encuentra entre los 800 y los 850 km. La opción más efectiva para evitar el crecimiento de la basura espacial consiste en no generarla La vida media de la basura espacial depende de la altitud de la órbita en que se encuentren, cuanto mayor sea ésta, mayor es el tiempo que tardarán en caer de nuevo a la Tierra. Los objetos que se encuentran en órbitas por debajo de los 600 km tardan un máximo de 25 o 30 años en caer, los que se encuentran a 800 km tardan décadas y los que se encuentran por encima de 1.000 km tardan siglos. La razón de que estos residuos se consideren peligrosos reside en su velocidad relativa. Un objeto que se encuentre en una órbita LEO viaja entre 7 y 8 km/s. La velocidad media de impacto con otro objeto en esa órbita es de unos 10 km/s, y como consecuencia, la energía del hipotético impacto sería enorme. Para hacernos una idea, un objeto de 160 g a 10 km/s, tiene la misma energía que un vehículo de una tonelada a 144 km/h. Un impacto con un objeto de esas características tendría consecuencias fatales si chocase contra la Estación Espacial Internacional, contra un satélite operativo o contra un lanzador que en su fase de ascenso encontrase un plano orbital plagado de esos objetos. Otro problema de la basura espacial esel de la posible caída incontrolada de estos restos a la Tierra, puesto que en su reentrada puede que no se desintegren, sobre todo los elementos más grandes. Este es el caso de Skylab (1978), los fragmentos de la estación soviética Salyut 7 (1991) o el tanque propulsor de Delta 2(1997). Este problema se ve agravado cuando los satélites contienen reactores nucleares o pilas de plutonio, utilizados entre 1961 y 1988 por EE.UU. y la URSS en satélites militares. En 1978 el satélite Kosmos 954 se estrelló en Canadá con aproximadamente 30 kg de uranio enriquecido dejando un área radiactiva de unos 100 km2. Por estos motivos es necesario tomar medidas para evitar este tipo de accidentes, ya que al ritmo actual de puesta de satélites en órbita, se calcula que en 50 años tendremos un espacio impracticable. Ello se debe a que más satélites en órbita darán lugar a un mayor número de colisiones con basura espacial, que a su vez generará nuevos fragmentos que a su vez provocarán nuevas colisiones. De esta manera podemos entrar en un círculo vicioso que sature el espacio de restos, amenazando el futuro inmediato. La opción más efectiva para evitar el crecimiento de la basura espacial consiste en no generarla. Todas las nuevas misiones llevan asociadas unas mayores restricciones en cuanto a generación de basura espacial se refiere. A modo de ejemplo, hay que evitar la pérdida de tuercas y abrazaderas en la fase de liberación de los cohetes propulsores, o hay que descargar el combustible sobrante y apagar los sistemas eléctricos en las naves sin servicio para evitar explosiones. Otra técnica que se ha implantado en los satélites actuales y de aplicación también a futuros, consiste en incorporar una carga adicional de combustible para realizar maniobras de evasión al final de la vida operativa. De este modo los satélites con órbitas LEO pueden reducir su altitud y como consecuencia acabar cayendo de nuevo a la Tierra debido a la fricción con la atmósfera, siendo destruidos en su proceso de reentrada. Los satélites con órbita GEO pueden dar un impulso final para alejarse definitivamente y liberar la zona estratégica de 36.000 km. Otra posibilidad consiste en mover los satélites al final de su vida útil a órbitas de poco uso denominadas órbitas "cementerio". Se han propuesto otras técnicas y proyectos bastante ingeniosos para evitar o para eliminar la basura espacial. Este es el caso de un proyecto ruso para empujar a 600 viejos satélites hacia órbitas bajas para que acaben cayendo a la Tierra. Otro ejemplo consiste en incorporar globos al satélite que serán hinchados con helio al final de su vida útil para que la resistencia aerodinámica aumente y así se precipiten a Tierra rápidamente. Otra propuesta trata de reducir la velocidad de los satélites mediante el empleo de amarras electrodinámicas. En este caso, al final de la vida útil del satélite se despliega un cable que lo frena y como consecuencia acaba precipitándolo a Tierra. Para concluir nos gustaría manifestar nuestro optimismo respecto a la eliminación de la basura espacial. Todas las agencias ESA, NASA, JAXA, etc. conocen el problema, están de acuerdo en sus planteamientos y están poniendo medios para solucionarlo. Es bien sabido que el primer paso para solucionar un problema es ser conscientes de que tal problema existe y que haya voluntad de solucionarlo. El hecho de no hacerlo nos podría llevar, tal y como en su momento sugirió Hazel Henderson cuando habló del programa de defensa Star Wars, a que la humanidad pudiese quedar prisionera en su propio planeta.