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Reportaje: El problema de la basura espacial

A finales de marzo de 2019 India derribaba uno de sus satélites con un misil, para demostrar su capacidad defensiva en el Espacio y reclamar así un lugar entre el grupo de potencias espaciales (EE.UU., Rusia y China). Con lo que no contaba es que si bien el satélite fue destruido a una altitud relativamente baja, a 300 km de la superficie terrestre, la deflagración iba a provocar 400 desechos espaciales girando en la órbita baja de la Tierra. Las consecuencias de esta prueba han sido poner en peligro la seguridad de los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional, y el desplazamiento de la basura espacial a otra órbita.

La prueba de India es el último acontecimiento que pone de manifiesto que el espacio es un entorno cada vez más contaminado, y que al igual que lo que ocurre con nuestro planeta, no se libra de la acción del hombre.

En este sentido, compañías como la multinacional española GMV, dedica desde hace más de 20 años importantes esfuerzos de I+D desarrollando diferentes soluciones para el problema de la basura espacial, llegando a convertirse en una referencia mundial en el estudio, monitorización y prevención de la proliferación de la basura espacial, contando con unos 40 ingenieros trabajando en 7 países diferentes (España, Francia, Alemania, Reino Unido, Polonia, Rumanía y Portugal).

Un marco regulatorio débil

Si bien se han firmado hasta 5 tratados de la ONU sobre protección del espacio exterior, empezando allá por 1967 y existen numerosas prácticas, guías y recomendaciones sugeridas por la NASA y otras agencias espaciales, llegando a crearse un comité (IADC) entre las principales agencias espaciales del mundo (incluye NASA; ESA, Rusia, China, Japón, India, etc.) que ha unificado estas recomendaciones.

El IADC asesora directamente a la ONU a través de su comité para el uso pacífico del espacio exterior (UN-CUPOUS), que de esta manera ha publicado diversas guías para mitigar la proliferación de basura espacial y asegurar la sostenibilidad a largo plazo de las actividades en el espacio.

No obstante, ninguna de estas guías es aún vinculante para los operadores de satélites (ya sean civiles o militares). En algunos casos, son vinculantes dentro de un país (legislación nacional) y cada agencia espacial suele aplicar y respetar sus propias guías a sus misiones, pero existen casos en los que ni siquiera esto ha sucedido (incluyendo ESA y NASA).

De esta manera, no es ilegal generar más basura espacial al no existir una obligación legal en este sentido a nivel mundial. Queda en este sentido un largo y complicado camino por recorrer que debería llevarnos a que las legislaciones nacionales o internacionales adopten los códigos de conducta impuestos por la ONU y sean de obligado cumplimiento.

El entorno espacial

El espacio se está convirtiendo en un entorno muy saturado, especialmente en 2 zonas: órbitas bajas y casi polares (800 – 1.000 km de altura, observación de la tierra), y órbitas geoestacionarias (satélites de comunicación “fijos en el cielo”) a 36.000 km de altura.

En la actualidad hay casi 1.000 misiones operacionales y activas. Telecomunicaciones, navegación, observación de la tierra, ciencia y militares. Y basura espacial… Existen otros 15.000-20.000 objetos no controlados catalogados y vigilados en el espacio. Además, unos 300.000 que pueden destruir otro satélite (entre 1cm y 10 cms de tamaño) y decenas de millones de objetos de pequeño tamaño (de menos de 1cm). Estos objetos no se pueden hoy en día detectar y seguir, constituyendo un enorme riesgo.

Los riesgos de posibles colisiones

Muchos objetos re-entran en la atmósfera terrestre cada día, pero muy pocos tienen el tamaño suficiente para no desintegrarse en su totalidad y llegar a impactar contra el suelo. No obstante, la probabilidad de causar daños a la población durante el impacto es muy baja, del rango de una entre un millón, y hasta la fecha sólo hay un caso conocido de impacto con humanos.

El verdadero riesgo proviene de la probabilidad de choque entre distintos objetos en el espacio, que pueden derivar en la pérdida de misiones, el crecimiento de la población de objetos y el consiguiente aumento del riesgo y, por lo tanto, de la dificultad de acceso al entorno espacial.

La probabilidad de colisión entre dos objetos en el espacio es baja, pero no deja de crecer debido al aumento de la población de objetos, especialmente en las zonas saturadas. La alarma entre los operadores de satélites ha crecido especialmente debido a la colisión de un satélite operacional de la constelación Iridium (telefonía) con un antiguo satélite ruso en febrero de 2009.

A día de hoy está aumentando la probabilidad de que haya colisiones catastróficas, que generan no sólo la pérdida de una misión, sino también la fragmentación de los objetos y provoquen colisiones en cadena siguiendo un efecto dominó (Síndrome de Kessler). Esto provocaría que la probabilidad de colisión creciera exponencialmente, poniendo en serio peligro el acceso al entorno espacial (especialmente peligroso para misiones tripuladas).

Hoy en día, la NASA hace ya más de 10 maniobras al año en sus satélites para evitar potenciales colisiones. La ESA también maniobra ya varias veces al año sus satélites de observación de la Tierra. La ISS ha sido maniobrada y la tripulación ha sido evacuada a un módulo de seguridad en varias ocasiones.

Posibles soluciones al problema

Para diagnosticar y monitorizar la población de basura espacial se llevan a cabo operaciones de detección y seguimiento de estos objetos mediante diversos sensores, sobre todo radares y telescopios repartidos por todo el mundo, e incluso en el propio espacio. Con estos catálogos, se evalúan las posibles colisiones entre estos pedazos de basura espacial y satélites operacionales para maniobrar éstos y conseguir evitarlas.

Por otra parte, se están empezando a concebir conceptos para eliminar basura espacial. La mayor parte de ellos están encaminados a lanzar un satélite que recogerá otro ya inactivo (mediante una red, un arpón o un brazo robótico, por ejemplo), y lo sacará de las zonas protegidas del espacio, y a ser posible, lo hará reentrar en la tierra de manera controlada.

La basura espacial se monitoriza a través de sistemas de vigilancia espacial que se encargan de detectar, observar y seguir a los objetos en órbita. Esta vigilancia se lleva a cabo a través de la utilización de potentes radares (para órbitas próximas a la tierra) y telescopios (para órbitas más altas).

Gracias a estos sistemas, se pueden mantener catálogos de los objetos en órbita, por encima de un determinado tamaño (más de 10 cm en órbitas bajas y 1m en órbitas altas). Los EE.UU. cuentan con un sistema de vigilancia espacial alrededor de todo el mundo con el que cataloga estos objetos. Parte de esta información (a veces de calidad degradada y nunca para misiones que consideran críticas) la ofrecen públicamente. Rusia también tiene capacidad (más limitada) de vigilancia del espacio pero no publica ningún tipo de información al respecto.

Europa está empezando a dar los pasos hacia la construcción de su propio sistema de vigilancia espacial, a través de un programa que arrancó en 2009 y que está en pleno desarrollo. España participa de una manera muy relevante en este programa. De esta manera, la industria espacial española está jugando un papel crucial para el desarrollo de este sistema.

Eliminación de basura espacial

Las iniciativas de mitigación de la proliferación de la basura espacial anteriormente descritas no han cubierto el problema de la eliminación de basura espacial ya existente. Son relativamente exitosas y la concienciación en este sentido es notable en la actualidad, pero queda mucho por hacer.

Pero también parece necesaria en el futuro la eliminación activa de basura espacial ya existente, porque en el pasado no se ha tenido tanto cuidado, especialmente en las zonas más pobladas de los objetos de mayor tamaño que pueden dar lugar a colisiones catastróficas que provoquen reacciones en cadena.

Se han hecho numerosos estudios, por parte de la NASA y de la ESA, para predecir la población y el riesgo de colisión futura, y se ha visto que eliminando unos 5 objetos de gran tamaño (1000 -3000kg) de las zonas críticas de riesgo, se puede estabilizar esa probabilidad de colisión crítica.

Principales complicaciones para encontrar una solución

Para empezar tan solo unos pocos cuentan actualmente con capacidad de hacerlo (EE.UU., Rusia, China, Europa) y hay suspicacias de que el desarrollo de tecnologías de este tipo puedan ser utilizadas para eliminar misiones operacionales de potenciales enemigos. En cuanto al aspecto económico, resulta muy caro desarrollar tecnologías para eliminar esta basura espacial y no es algo para lo que se vean beneficios a corto plazo, y como comentábamos anteriormente, a nivel legal existe la dificultad de legislar en un entorno que es de todos y no es de nadie.

Debido a estos problemas, no hay actualmente misiones operativas de eliminación de basura espacial ni ha habido verdaderos intentos serios para conseguirlo, pero sí que se están desarrollando muchos conceptos para conseguir “empujar” un satélite no-operativo a una región menos peligrosa y hacia su re-entrada en la Tierra, algunos ejemplos son:

• Cables electrodinámicos
• Velas solares
• Dispositivos de aumento de la resistencia atmosférica
• Satélites que se acoplen a estos objetos y los “empujen”
• Satélites “pastores” que enciendan un motor y dirijan el chorro al objeto para “empujarlo”
• Láseres en tierra o en el espacio (ablación del material que da empuje) para objetos pequeños
• Grandes “caza-mariposas” que atrapen pequeños objetos

Pero todas estas soluciones tienen notables riesgos e innumerables problemas técnicos que se suman a los políticos, económicos y legales. En cualquier caso, hay que acercarse notablemente a un objeto que orbita sin ningún tipo de control y que puede estar girando. Recordemos que serán objetos de varios metros y gran peso ( entre 1.000-3.000kg) que orbitan a unos 7km/s en órbitas bajas, con el consecuente gran riesgo de provocar una colisión o de perder la misión.

GMV y la basura espacial

Como comentábamos al comienzo, desde hace más de 20 años, la compañía española GMV es una referencia mundial en el estudio, monitorización, seguimiento de basura espacial, evasión de colisiones, detección de fragmentaciones en órbita y análisis de riesgos de objetos que reentren en la atmósfera terrestre.

La compañía es responsable del S3T (Spanish Space Surveillance and Tracking), el sistema de vigilancia de basura espacial de España. Se encarga del desarrollo, mantenimiento y operación del centro de operaciones, que está situado en la base aérea de Torrejón.

A nivel internacional, GMV participa en las actividades de basura espacial del CNES, la agencia espacial francesa en Toulouse, para quien ha desarrollado entre otros, su simulador nacional del entorno y monitorización de la basura espacial; y en los proyectos de basura espacial para la ESA, apoyando las iniciativas de Alemania, Reino Unido, Polonia, Rumanía y Portugal, para el establecimiento de un sistema nacional de vigilancia espacial.

Desde 2018, GMV cuenta con su propio centro de operaciones, denominado Focusoc, desde el que presta servicios a más de una decena de operadores de satélites para basura espacial.

Como parte del compromiso con el I+D, la empresa ha arrancado un programa de doctorado junto con la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) para el desarrollo de nuevos algoritmos y esquemas de procesado innovadores para la catalogación de basura espacial. Instalará en 2019 un telescopio en sus oficinas de Tres Cantos, en colaboración con la red científica ISON y la universidad UC3M.

 

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