La basura espacial amenaza nuestra conquista del espacio

Según la Agencia Espacial Europea (ESA) hay unos 130.939.400 “objetos espaciales” flotando entre los 200 y los 35.786 kilómetros sobre nuestras cabezas. Esa cantidad de escombros o “basura espacial” es un problema del que no somos conscientes, pero que los ingenieros tienen que tener en cuenta cuando operan en el espacio. El lanzamiento de un cohete, la colocación de un nuevo satélite o la situación de la Estación Espacial Internacional (EEI) tiene que tener en cuenta las distintas órbitas terrestres para gestionar las comunicaciones y las trayectorias. Ayer el Centro de Control de Vuelos tuvo que realizar una maniobra imprevista para corregir la órbita de la EEI, con el fin de evitar un impacto de “basura espacial”. Los gobiernos y las agencias espaciales están de acuerdo en que tal cantidad de restos es un problema actual y para la futura carrera espacial, pero no se aclaran de cómo afrontarlo, entre otras cosas por el coste económico, todo detallado en el informe de “La economía de los desechos espaciales en perspectiva” de la OECD.

Los satélites, independientemente del tipo, una vez lanzados se colocaban en la órbita que se les ha asignado por programación y se colocan a la altura conveniente para desempeñar su función. Entre 200 y 2.000 kilómetros de altura sobre la superficie de la Tierra se sitúan la mayoría de los satélites de observación y la propia Estación Espacial Internacional (ahora está a 418,5 km), en la llamada órbita LEO (Low Earth Orbit); por encima de los 2.000 metros y hasta los 35.786 se ubica la órbita MEO (Medium Earth Orbit) y en ella se sitúan los sistemas de navegación global como el GPS; la última es la órbita GEO (Geostationary Earth Orbit) a 35.786 kilómetros de la Tierra y que es la que utilizan satélites meteorológicos y de comunicaciones. Además hay otras 9 órbitas más.

Según la Agencia Espacial Europea (ESA) y con los datos del Catálogo de Vigilancia Espacial de EE UU y un modelo estadístico hay 5.400 “objetos” espaciales en órbita mayores de un metro; 34.000 mayores de 10 cm (sólo 2.000 satélites activos); 900.000 mayores de un centímetro y 130.000.000 mayores de 1mm. Todos ellos clasificados en 9 categorías:

• UI - Sin identificar
• RM - Objeto relacionado con la misión de cohetes
• RD - Escombros del cohete
• RF - Escombros de la fragmentación del cohete
• RB - Cuerpo de cohetes
• PM - Objeto relacionado con la misión de carga útil
• PD - Desechos de carga útil
• PF - Desechos de fragmentación de carga útil
• PL – Carga útil

“Es difícil de decir qué categoría es más peligrosa”, nos explica Robin Biesbroek, Ingeniero de Desempeño de Misión y Modelado de la misión ADRIOS (Eliminación Activa de Desechos/Servicios en Órbita) del Departamento de Demostración de Sistemas, Software y en órbita, TEC-SYE de la ESA y autor del libro “Eliminación activa de escombros en el espacio: cómo limpiar el medio ambiente de la Tierra de escombros del espacio”. Como especialista nos pregunta “en primer lugar, ¿qué es peligroso? ¿Riesgo de colisión con otros satélites o riesgo de poner escombros en la Tierra?”. Nos asegura que hay que estar tranquilos porque en ambos casos “los satélites más grandes tienen un área más alta para la colisión, pero si están en una órbita que no cruza otros satélites, entonces no hay riesgo. Lo mismo se aplica a los escombros que caen sobre la Tierra”.

También nos recalca lo experimental de los datos, puesto que los 130 millones de objetos son fruto de “una estimación. Sólo podemos rastrear objetos de más de 10 cm. El resto son datos estadísticos basados en experimentos en el espacio”. Pero sí nos habla de un riesgo real, sobre todo para las mega-constelaciones para la “banda ancha” satelital. Muchas compañías y organizaciones lanzarán miles grupos de cientos o miles de satélites de comunicaciones en una zona ya muy congestionada. “Los escombros consisten en objetos enteros como satélites desaparecidos o etapas superiores de cohetes, o partes de objetos expulsados debido a explosiones en el espacio o colisiones entre satélites. Cuando hay una colisión o explosión, los escombros eventualmente se extenderán sobre una banda de altitudes y planos de órbita, y como tal, podrían cruzar las órbitas de las mega-constelaciones y colisionar con ellos. Por otro lado, la gran cantidad de satélites dentro de las mega-constelaciones también podría crear algunos objetos de desecho en la constelación, en caso de fallos, y chocar con otros objetos dentro de esa misma constelación”, matizan desde la ESA.

El programa Clear Space

Le preguntamos a Biesbroek por el punto en el que nos encontramos con el síndrome de Kessler, por el cual el volúmen de basura en el espacio en órbita LEO es tan alto que los objetos serían impactados con frecuencia por la basura y causaría colisiones en cascada. Según el ingeniero de la ESA con él “nos arriesgamos a un aumento en el costo de la misión espacial, ya que necesitamos tenerlo en cuenta cada vez más a menudo para evitar los objetos de desechos espaciales entrantes, pero eventualmente podría conducir a que el espacio sea cada vez más difícil de acceder”.

Robin Biesbroek ejecuta actividades a nivel de sistema para el programa “Clear Space” de limpieza y control de desechos espaciales, antes llamada e.Deorbit, que tiene el objetivo de capturar desechos espaciales y eliminarlos de la órbita LEO. Pero, ¿sigue siendo útil?: “Sí, hemos trabajado duro para alcanzar una madurez de diseño detallada para estos sistemas, e incluso hemos realizado pruebas de hardware en vuelos terrestres o en vuelos de gravedad cero. También trabajamos en la demisabilidad (deshecho) de los satélites, y los sistemas para que los satélites se retiraran de la órbita una vez que cumplieran su misión”. Clear Space, cuyo lanzamiento está pensado para 2025, nos explica Biesbroek, “capturará una parte superior del escenario del cohete antigua situada en una órbita LEO de unos 800 km de altura, y la eliminará de la órbita empujándola a la atmósfera para quemarse. Utiliza un conjunto de tentáculos mecánicos, como una araña, para capturar los escombros. Es parte del programa ADRIOS (Active Debris Removal and In-Orbit Servicing) dentro de la ESA”.

Pero los sistemas de prevención que evitan que un número cada vez mayor de desechos choquen entre sí o con satélites en funcionamiento existen. Y el Ingeniero de la ESA nos confirma que “podría haber varias maneras. Por ejemplo, en el espacio, donde un satélite tomaría una acción autónoma basada en un sistema inteligente de aprendizaje automático, para subir o bajar un escombro entrante. O desde el suelo donde un haz de alta intensidad podría empujar la nave espacial hacia arriba para evitar un escombro. Sin embargo, ambas ideas aún están en sus infancias”.

Y es que llevamos décadas mandando objetos al espacio y, como nos aclara Biesbroek, “los satélites más antiguos no estaban equipados con los medios para desorbitar, como tener tanques más grandes con propulsor. E incluso si lo fueran, a menudo los operadores intentarían maximizar el retorno de datos de una nave espacial manteniéndolos operativos, hasta que en algún momento se produce un fallo y desorbitar es imposible”. Al final la solución, una de ellas, sería “enterrarlos” en el espacio: “La órbita “cementerio” está aproximadamente a unos 300 km por encima de la órbita geoestacionaria (GEO). Cuando los satélites de telecomunicaciones hayan cumplido su misión, podrían trasladarse a esta órbita. De esta manera, nunca volverán a la órbita GEO y a la colisión de riesgo, y el soporte del lugar (llamado “ranura”) para el satélite ahora se libera para ser tomado por un nuevo satélite”.

Problemas económicos y geopolíticos

Las directrices mundiales para deshacerse de escombros espaciales están claras, eso sí, son voluntarias, pero no se aplican. “Esto depende del país”, nos aclara Biesbroek: “Un país tiene derecho a hacer cumplir las directrices por medio de la ley cuando actúa como Estado de lanzamiento. Pero las Naciones Unidas y cualquier organismo espacial no pueden hacer cumplir una ley cuando los estados lanzan”. Así, se entremezclan los problemas geográfico con los económicos porque “el acceso al espacio no es barato, y la pregunta que surge es si estaría dispuesto a pagar para eliminar sus propios escombros...”. Luego está la limitación tecnológica, porque requiere aquellas “que nunca se han utilizado en el espacio”, como es sistema tentacular que nos explicó antes. Los problemas geopolíticos se hacen patentes enseguida, porque , “incluso si tuviéramos un limpiador de espacio listo, la nación que posee este limpiador no puede simplemente ir a limpiar un espacio de escombros perteneciente a otra nación; legalmente como estado de lanzamiento usted sigue siendo el propietario, y por lo tanto responsable, de los escombros”.