Recogida de basura espacial española

29 junio, 2012 | Por | Categoría: Máquinas
La basura se ha convertido en un verdadero problema para las misiones espaciales. Si bien antes del 2010 la Estación Espacial Internacional (ISS) sólo había recibido, en un período de 12 años, una alerta por riesgo de colisión con deshechos espaciales, en el último año (de abril de 2011 a abril de 2012), se han tenido que llevar a cabo hasta cuatro maniobras para evitar el impacto con este tipo de residuos. Frente a los sistemas existentes que requieren del acoplamiento con el satélite, la propuesta española es capaz de deorbitar sin entrar en contacto con el objeto.

Toneladas de chatarra orbitan la Tierra. Foto CC BY NASA.

Así lo indica un informe presentado recientemente por la Oficina del Programa de la NASA de Restos Orbitales, que señala que, frente a esta amenaza, se están adoptando protocolos de reentrada controlada a la atmósfera. Esta medida sirve para controlar a los componentes de los satélites que se lancen a partir de ahora, pero ¿qué hacer con los 300.000 objetos que, según la NASA, se encuentran orbitando nuestro planeta?

Desde España, se ha planteado un innovador estudio llevado a cabo por un grupo de científicos de la Universidad Politécnica de Madrid, que ha contado con la financiación de la Agencia Espacial Europea (ESA). El proyecto consiste en un satélite especial que, equipado con un motor iónico, asciende progresivamente gracias a su propulsión eléctrica, y se sitúa en la misma órbita en la que está la basura. Una vez se encuentra a unos 15 centímetros de su objetivo, utiliza un potente chorro de iones de alta energía con el que consigue deorbitar el objeto, es decir, llevarlo a una órbita que carezca de tráfico científico o comercial.

Son varias las ventajas que presenta esta propuesta española. La primera de ellas es que, frente a los sistemas existentes, que requieren del acoplamiento con el satélite, éste es capaz de deorbitarlo sin entrar en contacto con el objeto. El problema de los sistemas de deorbitado que se están proponiendo, en general, es que requieren ir y acoplarse con el satélite, pero como señala Mario Merino, investigador del proyecto, “en el momento en que ese satélite muerto está girando a lo loco y tú quieres acercarte y agarrarte a él, ¿qué es lo que pasa en el espacio? Que tú empiezas a girar también con él y pierdes el control de tu satélite”. De ahí el interés de tener un método que no requiera de contacto mecánico con el satélite muerto. A esta ventaja se añade que el empleo de propulsión eléctrica, caracterizado por tener una gran eficiencia y consumir mucho menos combustible que los tradicionales motores químicos, reduciría notablemente el coste de una posible misión.

Plasma eficiente

La ejecución del proyecto supondría la utilización innovadora de plasma, un gas que, al calentarlo a elevadas temperaturas, es mucho más eficiente que cualquier otro chorro de gas caliente, porque  el plasma se puede acelerar a velocidades diez veces más grandes y, con ello, se gasta menos gas para hacer lo mismo, por lo que supone una alternativa muy eficaz.

Aunque existen distintas órbitas, la basura espacial se concentra en órbitas bajas, cuya altura oscila entre 300 y 2.000 kilómetros, y en la altura geoestacionaria. Cuando los satélites que se encuentran en la órbita baja llegan al final de su vida no suponen ningún riesgo, pues acaban reingresando en la atmósfera, y la resistencia aerodinámica es tal, que acaba produciendo un calor que provoca que los objetos se quemen antes de que alcancen el suelo. Es por ello que, según la ESA, el riesgo actual de que estos restos dañen a la población es muy bajo.

El problema viene cuando el satélite se encuentra en la altura geoestacionaria, una órbita muy alta (a unos 36.000 km) y muy explotada, ya que, en ella, el satélite colocado, al girar con la Tierra, permanece justo encima de un mismo punto del planeta. Por eso es la preferida para la telecomunicación sincrónica.

Como esta órbita es muy alta como para provocar el reingreso de los satélites, “la idea para eliminar la basura sería subirla a una órbita todavía más alta, donde no moleste, y ahí se quedaría para siempre”. Se trataría, por tanto, no de destruir el satélite, sino de llevarlo más lejos, ya que “la materia que conforma el satélite muerto no se puede eliminar. La puedes romper en trocitos, pero va a seguir ahí”, añade Merino.

Además, destruirlo conllevaría un grave riesgo, porque los objetos en órbita, para mantenerse, viajan a unos 7 kilómetros por segundo, a fin de que la fuerza centrífuga contrarreste la gravedad. A esta velocidad de vértigo, cabe imaginarse los estragos que un simple tornillo puede ocasionar en un satélite. Además, según explica Claudio Bombardelli, investigador principal del proyecto, “de producirse la colisión, se generarían miles de fragmentos y cada uno de ellos puede golpear a otro satélite y tener una reacción en cadena que, en dos días, provocaría tener la órbita llena de porquería, y ya no puedes utilizarla para nada”.

El primero en hablar de este efecto dominó, y la posibilidad de que las órbitas más atractivas para la ciencia y la tecnología se conviertan en verdaderos cementerios de residuos, fue el científico Donald Kessler. El consultor de la NASA comenzó a denunciar esta situación en la década de los 80, pero su voz fue realmente oída cuando, en 1991, publicó un trabajo en el que se refería a este fenómeno como una “cascada de colisiones”, que finalmente ha sido conocida popularmente como “Síndrome de Kessler”, el cual vaticina que, en un futuro y teniendo en cuenta que el número de objetos considerados basura espacial aumentan un 5% cada año según la NASA, el riesgo de colisión se hará cada vez mayor.

Finalizado el proyecto, tras dos años de investigaciones en los que se ha realizado un análisis preliminar del sistema y una simulación de la interacción del satélite “muerto” con el chorro de plasma, el siguiente paso es esperar a que la Unión Europea conceda una financiación, para poder hacer un programa fuerte y que, “en un plazo aproximado de tres años, se pudiera llevar a cabo una primera demostración del prototipo”, espera Merino.

Sistema BETs para satélites nuevos

Casi de forma paralela a este proyecto, se ha desarrollado, también en la Universidad Politécnica de Madrid, otro proyecto para eliminar los objetos inútiles de las órbitas, consistente en la utilización de cables conductores que logren el arrastre, con menor consumo de carburante.

El trabajo, que recibe por nombre “Proyecto BETs” y que está liderado por el profesor Sanmartín, cuenta ya con un diseño en detalle del sistema. Se basa en la utilización de tethers, cables conductores que, conectados al satélite muerto, logran desplazarlo gracias al arrastre magnético y a la corriente que lo recorre. “La idea es que si tú extiendes un cable muy largo en el espacio, como hay plasma de fondo y hay un campo magnético, ese cable va a recibir una fuerza que lo va a ir frenando. Entonces, puedes utilizar esa fuerza que va frenando para caer hacia abajo: es como tener una resistencia extra”, explica el científico Mario Merino.

El proyecto, financiado por la Unión Europea, tendrá un total de tres años de duración, y será muy útil para los satélites que se comiencen a lanzar a partir de ahora, ya que bastará con acoplarles este mecanismo que hará que, al final de su vida útil, el satélite extienda el cable y vaya cayendo poco a poco.

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