Las creativas soluciones para limpiar la basura del espacio

Fue una escena impresionante. Dos vehículos de lanzamiento espacial Falcon Heavy realizaron un aterrizaje vertical sincronizado y, minutos después, el mundo ya contaba con otra imagen histórica: la de un auto deportivo rojo surcando el espacio en la órbita de la Tierra.

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El 6 de febrero SpaceX, la compañía aeroespacial de Elon Musk, también director de Tesla, consiguió lanzar el cohete más grande desde el Saturno V, que formaba parte del programa Apollo. Pero no todos lo celebraron. Unos lo vieron como una inyección para el sector espacial. Otros, como una obra maestra del marketing.

Y algunos simplemente lo consideraron un pedazo más de chatarra que contamina el universo.

Más de medio millón de piezas del tamaño de una pequeña piedra ensucian la órbita terrestre. A estas se suman otras 20.000 de mayor dimensión que incluyen desde un guante perdido por un astronauta hasta una nave dada de baja y cohetes en desuso. Nos embarcamos en una nueva carrera espacial que esta vez tendrá más competidores, ya que países como China e India también quieren participar en la exploración del cosmos.

^{Estos residuos pueden causar serios daños a satélites y naves espaciales. Foto: NASA vía BBC Mundo.}

Lo que significa que la basura espacial aumentará.

La siguiente generación de científicos espaciales se enfrentará a un gran reto: conseguir que la nueva ola de logros en el universo sobreviva a este cinturón de chatarra que no para de crecer y que puede ser letal.

Peligro de todos los tamaños

La búsqueda de soluciones ya empezó. "Los restos milimétricos representan el mayor riesgo de penetración debido a la alta velocidad con la que impactan con la mayoría de naves operacionales en la baja órbita terrestre", asegura el jefe de científicos de chatarra espacial de la Nasa, Jer Chyi Liou. Estos fragmentos diminutos sobrepasan la velocidad con la que golpea una bala, pudiendo alcanzar los 48.000 kilómetros por hora.

A principios de febrero de 2018, en Viena, durante la 55º sesión del Comité para Usos Pacíficos del Espacio Exterior de Naciones Unidas, Liou actualizó los datos de los residuos espaciales y las operaciones e investigaciones de la agencia espacial estadounidense. Sólo en 2017, 86 lanzamientos espaciales pusieron a 400 naves en la órbita de la Tierra, según dijo.

"La cantidad total de material que está dando la vuelta a nuestro planeta supera las 7.600 toneladas", según Liou. "Unos 23.000 objetos grandes están siendo rastreados por la Red de Vigilancia Espacial de los Estados Unidos (SSN por sus siglas en inglés)".

^{Algunos son demasiado pequeños como para ser rastreados. Foto: NASA vía BBC Mundo.}

"Además, existen decenas de millones o más residuos demasiado pequeños como para seguirles el rastro. Pero lo suficientemente grandes como para representar una amenaza para los vuelos espaciales con tripulación y las misiones con robots". También hay otro riesgo que recibe el nombre del efecto o síndrome de Kessler. Se da cuando un pedazo de chatarra se rompe y golpea a otro, lo que provoca una reacción en cadena que puede acabar contaminando toda la órbita.

Dos incidentes que traerán cola

El espacio ya forma parte de nuestro día a día, desde las telecomunicaciones al control de desastres naturales. La pérdida de un satélite no es banal. La gran cantidad de desechos requiere observación y predicción constante, por cualquier medio necesario. El volumen de escombros aumentó considerablemente en 2007, cuando China destruyó deliberadamente su satélite meteorológico Fengyun-1C como parte de una prueba de su dispositivo antisatélites. Dos años más tarde, un satélite estadounidense de comunicaciones Iridium 33 colisionó con una nave espacial rusa Cosmos 2251 en desuso.

Las consecuencias de ambos incidentes se dejarán ver por algún tiempo. El año pasado, la NASA participó en 21 maniobras de prevención de choques a través de naves espaciales sin tripulación. Cuatro de ellas estuvieron relacionadas con los restos del Fengyun-1C y dos, con los producidos por la colisión Iridium 33-Cosmos 2251.

Alterar la órbita de un objeto para retirarlo del camino es uno de los métodos que se usan para evitar un posible choque. "La NASA usa una combinación de radares, telescopios y mediciones in situ para supervisar, no rastrear, los objetos de un tamaño inferior al milímetro", dice Liou. El sensor de desechos espaciales de la NASA gira alrededor de la Tierra montado en la Estación Espacial Internacional.

Mide un metro cuadrado y tiene unos 20 centímetros de grosor. Se colocó en el exterior del módulo europeo Columbus en diciembre de 2017. Detectará pedazos de escombros del tamaño de un milímetro durante al menos dos años y proporcionará información sobre lo que lo golpee: tamaño, densidad, velocidad, órbita.

También identificará si el objeto con el que impacte procede del espacio o si se trata de algo fabricado por el ser humano. De todas las piezas de chatarra espacial conocidas en la baja órbita terrestre, sólo una de cada tres corresponde a Estados Unidos. Así que la NASA no es la única organización que busca una solución a este problema.

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Un nuevo mercado

Este es un esfuerzo internacional que involucra a todas las naciones que realizan actividades espaciales. La agencia espacial rusa firmó un acuerdo para instalar un nuevo telescopio de seguimiento de desechos en Brasil. También hay un mercado para iniciativas privadas de supervisión de desechos espaciales y venta de datos a los operadores de satélites. Esto incluye a ExoAnalytic Solutions, en Estados Unidos, y a Space Insight, en el Reino Unido, que opera un sistema de sensores terrestres en Chipre.

En España, Deimos Sky Survey utiliza una red de telescopios para rastrear objetos cercanos a la Tierra como asteroides pero también desechos espaciales.
Pero no todos los desechos pueden ser esquivados. En abril, se lanzará la primera misión europea de retirada activa de escombros desde un cohete SpaceX Falcon 9 en su camino a la Estación Espacial Internacional, a la que reabastecerá.

Llamado REMOVEdebris, el satélite contendrá dos cubesats, una especie de nanosatélites, que liberarán falsos desechos espaciales. El objetivo es que luego sean capaces de demostrar varias formas de recuperarlos. Se probarán cuatro tecnologías clave, dice Guglielmo Aglietti, director del Centro Espacial de Surrey, en Reino Unido, y coordinador de la misión.

Entre ellas están un sistema de navegación visual, una red y un arpón usados para capturar escombros y una vela fuera de la órbita que se empleará para disminuir la velocidad de los escombros y hacer que caigan en la atmósfera de la Tierra. Un arpón en el espacio suena exagerado pero, en el caso de las piezas de desechos más grandes podría bastar.

Para esta demostración, el arpón, construido por Airbus Defence & Space, en el Reino Unido, tiene el tamaño de un bolígrafo. La misión desplegará un panel de 10 centímetros cuadrados a un metro y medio de distancia. El arpón amarrado se disparará desde la nave espacial para perforar y recuperar el panel. La idea es simple: hacer que rodee y atrape escombros. La vela de arrastre experimental, que es una membrana de plástico, sólo se puede probar después de las otras tecnologías. "Durante una misión real, esta sería la última fase", dice Aglietti, "cuando la plataforma y los restos que ha capturado son sacados de órbita a la vez".

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Si REMOVEdebris resulta un éxito, este será el comienzo de nuevas misiones. "Habremos demostrado que la eliminación de escombros espaciales puede hacerse utilizando tecnologías de bajo costo", dice Aglietti. "Y, por lo tanto, esperamos que le sigan iniciativas comerciales que retiren los desechos que representan la mayor amenaza". Probar tecnologías en chatarra simulada y controlada es un importante paso adelante.

La siguiente etapa, el uso de estas tecnologías en fragmentos no controlados de desechos, será más compleja y la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) ya está proponiendo una misión llamada e.deorbit a sus Estados miembros para fines de 2019. "E.deorbit demostrará que podemos retirar de la órbita de manera segura un objeto no controlado", afirma Holger Krag, jefe de la oficina de desechos espaciales de ESA.

"Podría ser un satélite de ESA que haya desaparecido y que ya no reaccionará ante ningún comando desde tierra. Por primera vez, aplicaríamos la tecnología a un satélite que sea real". La nave espacial de remoción estará equipada con un conjunto de sensores para acercarse al satélite de forma segura. Toda una hazaña.

"Es un desafío acercarse a un objeto controlado como el ISS para atracar", asegura Krag, que trabaja en el Centro de Operaciones Espaciales Europeas en Darmstadt, Alemania. El satélite no controlado también podría estar dando vueltas o rodando. "Si está dando vueltas tienes que sincronizarte con él y luego capturarlo de alguna manera. Puedes usar un brazo robótico, red o arpón y el siguiente paso es aplicar una maniobra para derribarlo".

En agosto de 2016, una partícula de un centímetro golpeó uno de los paneles solares en el satélite Sentinel 1A de ESA y produjo una pequeña reducción en la potencia y un ligero cambio en la órbita de la nave espacial y su orientación. "Tomamos en serio los desechos espaciales porque estamos operando una flota de 20 satélites desde aquí en Darmstadt", dice Krag. "10 de ellos están volando en un área del espacio muy densamente contaminada y regularmente tenemos que realizar maniobras para evitar colisiones".

Pero Krag también es pragmático sobre la escala del problema. "Podemos limitar el riesgo pero no siempre podemos evitar el peligro de colisiones", afirma. "Lo hacemos lo mejor que podemos".