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Una importante cantidad de basura espacial amenaza con colisionar contra la Tierra y así se intenta prevenir el desastre

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Shutterstock

Se espera que la estación espacial modular china Tiangong-1, del tamaño de un autobús escolar, choque contra la Tierra como una bola ardiente en torno al próximo 1 de abril, Domingo de Pascua.

El gobierno de Estados Unidos está rastreando la órbita de Tiangong-1 y de otros 23.000 objetos más grandes que han sido fabricados por humanos. Estos satélites y escombros recorren el planeta a más de 28.160 km/h, aproximadamente 10 veces la velocidad de una bala.

Sin embargo, hay millones de fragmentos más pequeños de basura espacial que orbitan también alrededor de la Tierra.

"Hay muchas cosas más pequeñas que podemos ver pero no podemos rastrear su órbita" explica a Business Insider Jesse Gossner, un ingeniero de mecánica orbital que enseña en la Escuela Avanzada de Operaciones Espaciales de la Fuerza Aérea de Estados Unidos.

A medida que las empresas y las agencias gubernamentales lanzan más naves espaciales, crece la preocupación sobre la probabilidad de que se de un escenario denominado  "síndrome de Kessler": una serie de colisiones orbitales en cascada que puedan limitar el acceso de los humanos al espacio durante cientos de años.

Aquí se explica quién está detrás el seguimiento de esta basura espacial, cómo se evitan las colisiones de satélites y qué se está haciendo para evitar un desastre futuro.

Desde los inicios de la carrera espacial se han realizado miles de lanzamientos que han llevado a un creciente campo de desechos espaciales. La mayoría de la basura espacial se encuentra en dos zonas: la órbita terrestre baja, que está a unos 400 km de altura, y la órbita geoestacionaria, a unas 35.800 km de altura

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Una simulación de todos los desechos espaciales que orbitan alrededor de la Tierra ESA


Además de los 23.000 objetos que hay del tamaño de una pelota de beisbol o más grandes, como bases de cohetes, satélites e incluso trajes espaciales, existen más de 650.000 objetos que tienen un tamaño menor que puede llegar al de una uña

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El astronauta de la NASA, Mike Hopkins, con un traje espacial fuera de la Estación Espacial Internacional el 24 de diciembre, 2013. NASA

También pueden existir otros 170 millones de fragmentos tan pequeños como la punta de un lápiz, incluyendo elementos como pernos explosivos y motas de pintura.

Fuente: ESA

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Incontables piezas de pequeños restos se añadieron a la órbita en 2007, cuando China destruyó intencionadamente uno de sus antiguos satélites con un "vehículo de muerte". En 2009, un viejo satélite ruso y un satélite estadounidense colisionaron, añadiendo basura aún más peligrosa

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Los puntos rojos son piezas conocidas del satélite FY-1C destruido por China. Los puntos verdes son satélites de la órbita baja de la Tierra Celestrak/Analytical Graphics, Inc.

Los restos de los cuerpos de los cohetes a menudo tienen combustible restante. A medida que el ambiente del espacio va debilitando las partes del cohete, los combustibles pueden mezclarse, explotar y esparcir más desechos en todas las direcciones

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Una ilustración de una explosión de un cohete en el espacio. ESA

Ningún fragmento de basura espacial es insignificante, ya que todos viajan a velocidades lo suficientemente altas como para infligir un daño catastrófico a los equipos vitales. Un solo golpe pequeño podría ser mortal para los astronautas a bordo de una nave espacial

impacto espacial
Un golpe de un fragmento espacial al radiador del transbordador espacial Endeavour que se encontró después de una de sus misiones. El orificio de entrada mide aproximadamente 0.63 cm de ancho, y el orificio de salida es dos veces más grande. NASA

Jack Bacon, un científico de la NASA, explicó a Wired que un golpe de una esfera de aluminio de 10 centímetros sería similar a la detonación de 7 kilogramos de TNT. 

Si el problema de la basura espacial se descontrolara, una colisión podría generar otras colisiones y, a su vez, esparcir aún más escombros: una cadena de accidentes conocida como síndrome de Kessler

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Una ilustración del síndrome de Kessler. Shutterstock

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El astrofísico Donald J. Kessler, que solía trabajar para el Centro Espacial Johnson de la NASA, introdujo la idea en un estudio de 1978. Kessler y su colega de la NASA, Burton G. Cour-Palais, calcularon que el aumento de lanzamientos de las próximas décadas incrementaría los riesgos de colisiones en el espacio

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Shutterstock

En el estudio, titulado "Frecuencia de colisión de satélites artificiales: la creación de un cinturón de basura", también describieron fuentes importantes de desechos espaciales y posibles sumideros que eliminarían la basura peligrosa de la órbita. 

Como explica el estudio de Kessler, cuanto más grande es un objeto, más desechos espaciales puede generar si se choca. Por lo tanto, los objetos grandes presentan un riesgo mucho mayor de alimentar una cascada de colisiones si hay muchos otros satélites en órbitas similares

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La Estación Espacial Internacional de 450 toneladas y del tamaño de un campo de fútbol NASA


Un escenario de síndrome de Kessler podría crear un campo de escombros similar a un cinturón de asteroides en grandes regiones del espacio alrededor de la Tierra. En estas zonas sería demasiado peligroso enviar nuevos satélites o naves espaciales durante cientos de años, limitando severamente el acceso humano a la frontera final

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Una vista de África tomada por los astronautas del Apolo 11 el 20 de julio de 1969. NASA/Flickr

Fuente: Comité Inter - Agencia para la Coordinación de Space Debris  

El síndrome de Kessler juega un papel central en la película Gravity, en la cual una colisión espacial accidental pone en peligro a LA tripulación a bordo de una gran estación espacial. Pero Gossner afirma que ese tipo de catástrofe de basura espacial fuera de control es poco probable

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Una escena de la película Gravity. Warner Bros./Youtube

"En este momento, no creo que estemos cerca de eso", dijo. "No estoy diciendo que no pueda suceder, y no estoy diciendo que no necesitemos ser inteligentes y manejar el problema. Pero no veo que se vaya a convertir en un problema fuera de control a corto plazo".

No existe un sistema actual para eliminar satélites antiguos o barrer trozos de escombros para evitar un síndrome de Kessler. En cambio, los desechos espaciales son monitorizados desde la Tierra, y las nuevas reglas requieren que los satélites en órbita baja de la Tierra sean desorbitados después de 25 años para que no terminen añadiendo más basura espacial

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Una ilustración del sistema e.Deorbit para recoger y eliminar satélites antiguos de la órbita. David Ducros/ESA

Gossner declaró que "Nuestro plan actual es gestionar el problema y no dejar que llegue tan lejos". Y añade "No creo que estemos a punto de necesitar eliminar cosas de manera activa. Se están haciendo muchas investigaciones al respecto, y tal vez algún día eso ocurra, pero creo que, en este momento, y en mi humilde opinión, es un gasto innecesario ". 

Una parte importante del esfuerzo para evitar un evento de Kessler es la Red de Vigilancia Espacial (SSN por sus siglas en inglés). El proyecto, liderado por el ejército estadounidense, utiliza 30 sistemas diferentes en todo el mundo para identificar, rastrear y compartir información sobre objetos en el espacio

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Una ilustración de un futuro sistema de vigilancia de desechos espaciales que utiliza tecnología óptica, radar y láser terrestre, así como satélites de estudio en órbita. Alan Baker/ESA


Muchos objetos son rastreados día y noche a través de una red de observatorios de radares en todo el mundo

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los radares Haystack y HAX ubicados en Tyngsboro, Massachusetts, recogen 600 horas de datos de desechos orbitales por año. Son la principal fuente de datos de la NASA sobre fragmentos orbitales del tamaño de un centímetro. NASA

Los telescopios ópticos en el suelo también vigilan, pero no siempre están administrados por el gobierno. "El sector comercial está colocando muchos telescopios", dijo Gossner. El gobierno paga por sus servicios de seguimiento de desechos 

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Shutterstock

Gossner señaló que una de las principales compañías de seguimiento de desechos es Exoanalytic. Utiliza alrededor de 150 telescopios pequeños instalados en todo el mundo para detectar, rastrear e informar de los desechos espaciales a la Red de Vigilancia Espacial. 

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Los telescopios en el espacio también rastrean escombros. Se sabe mucho menos sobre ellos porque es probable que sean satélites militares de alto secreto

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NASA Johnson

Los objetos detectados por el gobierno y las empresas se añaden a un catálogo de basura espacial y se comparan con las órbitas de otros fragmentos conocidos. Las nuevas órbitas se calculan con superordenadores para ver si hay posibilidad de colisión 

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Un satélite de la Estación Espacial Internacional Michael Seeley/Flickr

Diana McKissock, líder de vuelo del 18º Escuadrón de Control Espacial de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, ayuda a rastrear los desechos espaciales del SSN. Explica que la red de vigilancia emite advertencias a la NASA, compañías de satélites y otros grupos con naves espaciales, basadas en dos niveles de emergencia: básico y avanzado

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Escombros orbitales fotografiados desde un transbordador espacial de la NASA en 1998 NASA

LA SSN emite un informe de emergencia básico al público tres días antes de una probabilidad de 1 en 10.000 de una colisión. A continuación, proporciona múltiples actualizaciones por día hasta que pasa el riesgo de una colisión 

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Ilustración de basura espacial. ESA

Para estar en riesgo de colisión, un objeto solitario debe estar dentro de una cierta distancia de otro objeto. En órbita terrestre baja, esa distancia debe ser inferior a 1 kilómetro ; más adentro en el espacio profundo, donde la precisión de las órbitas es menos fiable, la distancia es de menos de 5 kilómetros. 

Los informes de emergencia avanzados ayudan a los proveedores de servicios de satélites a detectar posibles colisiones con más de tres días de anticipación. "En 2017, proporcionamos datos para 308.984 eventos, de los cuales solo 655 fueron calificados como emergencia" informó McKissock a Business Insider en un correo electrónico. De ellos, 579 eventos se encontraban en órbita terrestre baja (donde está relativamente lleno de satélites)

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Srbauer/Wikipedia


Cuando una compañía espacial recibe una alerta de la SSN, generalmente mueven su satélite a una órbita diferente y fuera del peligro, quemando un pequeño propulsor

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Una ilustración del telescopio Fermi que enciende sus propulsores para evitar una posible colisión NASA/CI Lab

Aunque compañías como SpaceX están lanzando cada vez más objetos al espacio, McKissock afirma que "nuestra preocupación diaria no es algo tan catastrófico como el síndrome de Kessler" 

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La última foto de "Starman" en Tesla Roadster rojo de Elon Musk mientras vuela hacia la órbita de Marte. La Tierra es la media luna brillante que se ve en el fondo. Elon Musk/ Instagram

La principal prioridad es evitar daños a satélites multimillonarios y mantener a los astronautas a salvo. "Es solo cuestión de observar y, con nuestros satélites activos que sí controlamos, evitar colisiones" dijo Gossner. "Se convierte en un problema muy importante no solo para ese satélite, sino también por los desechos que crearía"

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Ilustración de una satélite dañado por desechos espaciales. Shutterstock

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De modo que cada vez que algo masivo regrese a la Tierra, como la estación espacial china Tiangong-1 de 9,4 toneladas, es motivo de celebración, no de desesperación

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Una ilustración de la gran estación espacial modular de China, Tiangong-1, ardiendo en la atmósfera de la Tierra. Aerospace Corporation/Yotube


El siguiente gran objeto en caer a la Tierra después de Tiangong-1 podría ser el Telescopio Espacial Hubble de 12,25 toneladas de la NASA, que podría ser desorbitado en 2021

telescopio hubble
Wikipedia


Al igual que otros objetos que pueden guiarse hacia su destrucción, el Hubble (así como se hará eventualmente con la Estación Espacial Internacional) será desorbitado en el "cementerio de naves espaciales": el punto más remoto del Océano Pacífico

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Point Nemo, también conocido como el Polo de inaccesibilidad oceánico Google Earth/Business Insider

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