Airbus Defence and Space

Basura espacial: un reto económico

Caminar hacia un entorno espacial sostenible

10 de febrero de 2009, órbita baja, 800 kilómetros por encima de Siberia: uno de los 66 satélites comerciales estadounidenses de telefonía Iridium, y el satélite militar ruso Kosmos-2251, fuera de servicio desde hace 14 años, chocan el uno contra otro, generando cientos de restos de basura espacial a una altitud a la que circulan una gran cantidad de satélites.

Esta colisión sin precedentes —anteriormente sólo se conocían casos de satélites golpeados por restos— ha vuelto a poner sobre el tapete la cuestión del fenómeno de la congestión y de la basura espacial que allí se acumula.

¿Qué es esta basura?

Si bien es difícil de cuantificar con exactitud la cifra de objetos en órbita circulando por encima de nuestras cabezas, su origen y sus posibilidades de impacto están perfectamente claros. Se estima en aproximadamente 3.000 el número de satélites operativos o fuera de servicio, en órbita alrededor de la Tierra, a los cuales se añaden cientos de miles de residuos de todo tipo. Por encima de los 200 kilómetros de altitud (espacio extra-atmosférico) se pueden encontrar restos de lanzadores que quedaron en órbita, satélites averiados o al final de su vida útil, desechos provenientes de naves tripuladas o de estaciones orbitales, o incluso restos originados por fragmentaciones.

© NASA – May 2009.
© NASA
El espacio en torno a la Tierra, por su parte, está repleto de objetos de origen humano (elementos de montaje, cubiertas de protección desechables, pernos, escudos térmicos, etcétera) que se golpean entre sí y generan a su vez múltiples fragmentos. Según su naturaleza y la órbita en la cual se mueven, su vida puede durar entre los seis meses y los varios millones de años.

Hasta la fecha, se han censado y vigilado de forma oficial (a través de medios terrestres, como radares, telescopios, o aparatos embarcados) aproximadamente 13.000 objetos, cuyas dimensiones van de los 10 a los 30 centímetros en las órbitas bajas y de hasta un metro en órbita geoestacionaria. En lo que respecta a los fragmentos inferiores a 10 centímetros, habría entre 200.000 y 250.000; los de un diámetro de 0,1 a 1 centímetro alcanzarían las varias decenas de millones (fuente: CNES) y el número de objetos de tamaño micrométrico estaría en el orden de 1013 o 1014.

Objetos, cuyas dimensiones oscilan entre los 10 y los 30 centímetros los situados en órbitas bajas (izquierda) y hasta un metro entre los que están en órbita geoestacionaria (derecha). Las reproducciones artísticas que aquí se ven están basadas en datos reales de densidad. El tamaño de los objetos ha sido exagerado para hacerlos más visibles.
Impact on a satellite (© CNES)

Ahora bien, incluso los de tamaño milimétrico, pueden ocasionar daños considerables debido a su velocidad orbital extremadamente elevada (entre ocho y 10 kilómetros por segundo) y por tanto, a su energía cinética. Un elemento de medio milímetro de diámetro que se desplace a 26.000 kilómetros por hora puede atravesar con facilidad el traje de un astronauta, mientras que una partícula mayor de un centímetro puede llegar a poner fuera de servicio un satélite. En julio de 1996, un viejo fragmento de Ariane, dañó seriamente el satélite francés Cerise, al golpearlo a una velocidad relativa de 50.000 km/h.

Alexandre Serebrov, ingeniero y astronauta soviético, daba recientemente este testimonio en Izvestia sobre el susto que vivió durante una misión a bordo de Mir: "un día estaba mirando por el ojo de buey de la estación y vi una pieza retorcida, del tamaño de un sillón, que se dirigía directamente a nosotros. Fue horroroso".A sí mismo, existe el peligro de que elementos más voluminosos y sobre todo muy densos atraviesen las capas de la atmósfera sin desintegrarse totalmente y caigan sobre la Tierra. Por último, existen ciertos residuos que generan inquietud debido a su composición radioactiva: hay viejos satélites, en su mayoría rusos y estadounidenses, que contienen materiales radiactivos que si colisionaran con otros residuos, podrían contaminar el espacio circunterrestre.

¿Qué se puede hacer?

La acumulación de objetos de origen humano en órbita, sin ser todavía un hecho dramático, comienza a plantear un problema, sobre todo para preservar la seguridad de las misiones espaciales presentes y futuras. La comunidad científica y espacial es claramente consciente de la situación, como lo demuestra la Quinta Conferencia sobre Residuos Espaciales organizada por la ESA del 30 de marzo al 2 de abril de este mismo año, y en la cual han participado varios representantes de Airbus Defence and Space. El tema tratado fue limitar los riesgos en tierra y en órbita, limitando, por un lado, la cantidad de residuos, y protegiendo, por otro, las zonas denominadas de interés en el espacio, como las órbitas bajas, MEO (20.000 kilómetros de altitud), la órbita geoestacionaria y las órbitas geosíncronas.

Para Robert Lainé, CTO de Airbus Defence and Space, "nuestra compañía, en tanto que empresa responsable y principal productor del sector, es plenamente consciente de la situación y obviamente se considera parte interesada en el problema de la congestión en el espacio y de la basura espacial. “Tenemos que lograr que el espacio siga siendo un lugar seguro para las aplicaciones de hoy y de mañana, y contribuir de forma activa a la limitación de residuos”.

¿Cómo podemos hacer eso?

En primer lugar, se trata de respetar las normas de conducta ya establecidas por ciertas agencias espaciales (ESA, CNES, NASA, JAXA) y la IADC (Agencia Internacional de Coordinación en Materia de Desechos Espaciales) cuyo objetivo es limitar la generación de nuevos desechos en el espacio. Tales reglas deberían evolucionar hacia una legislación más estricta, tanto en Francia como a nivel internacional, bajo el paraguas de la ONU, siendo preciso prepararse para tal situación desde ahora mismo.

A continuación, es necesario fomentar el desarrollo y utilización de tecnologías "inteligentes" en la fabricación de satélites, lanzadores e infraestructuras espaciales para limitar al mínimo la generación de desechos tanto en la fase operativa como en la post-operativa.

Por último, es preciso estudiar soluciones aplicables a más o menos largo plazo. Aunque complejas y costosas, es posible la eliminación de las basuras existentes y la reparación de satélites en órbita, estando en estudio otras muchas vías de solución.

En lo que respecta a la limitación de residuos, Airbus Defence and Space ya aplica varias soluciones. "Cuando se trata de satélites de telecomunicaciones en órbita geoestacionaria", declara Gérard Berger, responsable de Marketing de satélites de Telecomunicaciones de Airbus Defence and Space "seguimos de cerca y respetamos la normativa internacional recientemente reforzada, así como el Código de Conducta establecido por las principales agencias europeas. Nos esforzamos en fabricar satélites 'limpios', o dicho de otra manera, que se conserven íntegramente y que no expulsen desecho alguno al espacio durante toda su vida operativa. Igualmente son capaces de abandonar la órbita geoestacionaria al final de su vida útil para dejar sitio a otros satélites operativos y no arriesgarse a interferir con éstos. Una vez cumplida su misión operativa, deben contar todavía con suficiente combustible como para ascender a 300 kilómetros por encima de su órbita geoestacionaria. Por último, se 'desactivan', es decir, se despresurizan los distintos depósitos, de forma que no exista riesgo de explosión, generando nuevos desechos, en el caso de que el satélite desactivado recibiera el impacto de un micrometeorito"

En cuanto a los satélites de observación en órbita baja, se toman las mismas precauciones en materia de integridad. En ciertos casos cuentan también con propelente suplementario que posibilita efectuar maniobras para evitar cualquier tipo de impacto o, más frecuentemente, efectuar una reentrada atmosférica durante la cual se terminen desintegrando (como fue el caso de Spot 1). En la actualidad, se están estudiando otras técnicas, como la salida de órbita mediante frenado aerodinámico pasivo.

Entre las medidas puestas en marcha en la actualidad por Airbus Defence and Space para limitar la generación de desechos, podemos citar el cambio de órbita de los satélites al final de su vida útil, a 300 kilómetros más allá de la órbita geoestacionaria; la utilización de "tecnologías inteligentes" para evitar que los satélites no expulsen restos al espacio o la desactivación de las fuentes de energía presentes a bordo de lanzadores o satélites.

En lo que concierne a infraestructuras espaciales, como el ATV o el Columbus, Airbus Defence and Space ha desarrollado revestimientos especiales y escudos para proteger las estancias habitadas por astronautas de los impactos de ciertos desechos o micrometeoritos. El propio ATV posibilita, entre otras funciones, que la Estación efectúe maniobras de evasión con el fin de alejarla de la trayectoria de residuos potencialmente peligrosos. Al final de la misión, el ATV, cargado de desechos de la Estación, maniobra para abandonar la órbita de la ISS de cara a su destrucción premeditada por combustión en las capas densas de la atmósfera por encima de la más vasta zona deshabitada del planeta, el sur del Pacífico.

© Airbus Defence and Space – Ingo Wagner
© Airbus Defence and Space – Ingo Wagner

En lo relativo a Ariane 5, se aplican ciertas normas específicas recomendadas por el Código de Conducta de la IADC cuyo objetivo es limitar la generación intencionada de residuos por parte de los lanzadores. Citemos aquí la implantación de sistemas pirotécnicos y de combustible sólido (propulsores, cohetes de alejamiento) que no generan partículas superiores a 1 milímetro, y la limitación a uno del número de restos abandonados durante las operaciones de lanzamiento simple y a dos en el caso de un lanzamiento múltiple. Otra norma busca limitar la generación accidental de residuos tratando de desactivar las fuentes de energía presentes a bordo del lanzador (volúmenes o depósitos presurizados, baterías).

Vigilancia, reglamentación, prevención, protección y, en el futuro, eliminación: tales son las palabras claves de este nuevo reto económico que plantean los residuos espaciales para los próximos años.

Airbus Defence and Space está comprometida a desarrollar tecnologías apropriadas para mitigar y solucionar los problemas relacionados con la basura espacial para caminar hacia un entorno espacial sostenible.


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