Así se realiza un seguimiento de la basura espacial para evitar las colisiones de satélites y otros desastres

Un grueso anillo de basura espacial orbita alrededor de la Tierra en este imaginativo concepto artístico del "síndrome de Kessler".
Un grueso anillo de basura espacial orbita alrededor de la Tierra en este imaginativo concepto artístico del "síndrome de Kessler".

El gobierno de los Estados Unidos rastrea alrededor de 23.000 objetos fabricados por el hombre que flotan en el espacio y que son más grandes que una pelota de softball.

Estos satélites y trozos de escombros circundan el planeta a más de 28.163 km/h, aproximadamente 10 veces la velocidad de una bala. Hasta el 1 de abril, la lista de basura espacial incluso incluía la estación espacial Tiangong-1 del tamaño de un autobús escolar de China, que se incendió en la atmósfera de la Tierra.

Sin embargo, hay millones de piezas más pequeñas de basura espacial, a veces llamadas micrometeoroides, que también orbitan alrededor de la Tierra.

"Hay muchas cosas más pequeñas que podemos ver pero a las que no podemos encontrar una órbita, una pista", dijo a Business Insider Jesse Gossner, un ingeniero de mecánica orbital que enseña en la Escuela de Operaciones Espaciales Avanzadas de la Fuerza Aérea de EE. UU.

A medida que las empresas y las agencias gubernamentales lanzan más naves espaciales, aumentan las preocupaciones sobre la probabilidad de un evento de "síndrome de Kessler": una serie en cascada de colisiones orbitales que pueden restringir el acceso humano al espacio durante cientos de años.

A continuación se detalla quién realiza un seguimiento de la basura espacial, cómo se evitan las colisiones de satélites y qué se está haciendo para evitar desastres.

Miles de lanzamientos desde los albores de la carrera espacial han supuesto un creciente número de escombros espaciales. La mayor parte de la basura espacial se encuentra en dos zonas: órbita terrestre baja, que está a unos 400 kilómetros de altura, y órbita geoestacionaria, a unos 36.000 kilómetros de altura.

Una simulación de todos los desechos espaciales que orbitan la Tierra.

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Además de 23.000 objetos del tamaño de una pelota de softball o más grande, como restos de cohetes, satélites e incluso trajes espaciales antiguos, hay más de 650.000 objetos que son del tamaño de un pulgar.

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


También pueden existir otros 170 millones de pedazos de escombros tan pequeños como la punta de un lápiz, incluidos elementos como pernos explosivos y manchas de pintura.

Fuente: ESA

Miles de pequeñas piezas de escombros se unieron a la órbita en 2007 cuando China estrelló intencionadamente uno de sus viejos satélites contra un "vehículo asesino". Después, en 2009, un viejo satélite ruso y un satélite estadounidense colisionaron, agregando basura aún más peligrosa.

Los puntos rojos son piezas conocidas del satélite FY-1C destruido por China. Los puntos verdes son satélites de órbita terrestre baja.

 

 

Los restos de cohetes a menudo tienen combustible sobrante. A medida que, con el tiempo, el ambiente hostil del espacio debilita y erosiona las ciertas partes del cohete, los combustibles pueden mezclarse, explotar y esparcir más desechos en todas las direcciones.

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

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Ningún trocito de basura espacial es insignificante, por muy pequeño que sea, ya que cada uno viaja a velocidades lo suficientemente altas como para infligir daños catastróficos a equipos vitales. Un solo golpe pequeño podría ser mortal para los astronautas a bordo de una nave espacial.

Un escombro espacial golpeó el radiador del transbordador espacial Endeavour encontrado 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.

Jack Bacon, un científico senior de la NASA en 2010, dijo 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 fuera de control, una colisión podría engendrar otras colisiones y, a su vez, propagar aún más escombros: una cadena de accidentes conocida como un evento de Kessler.

Una ilustración de un evento de basura espacial fuera de control llamado síndrome de Kessler.

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El astrofísico Donald J. Kessler, que solía trabajar para el Centro Espacial Johnson de la NASA, trasladó la idea en un estudio de 1978. Kessler y su colega de la NASA Burton G. Cour-Palais calcularon que a medida que se sucedieran más lanzamientos en las próximas décadas aumentarían los riesgos.

Un grueso anillo de basura espacial orbita alrededor de la Tierra en este imaginativo concepto artístico del "síndrome de Kessler".

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

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

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

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Un evento del síndrome de Kessler podría crear un campo de escombros similar al Cinturón de Asteroides en grandes regiones del espacio alrededor de la Tierra. Estas zonas pueden ser demasiado arriesgadas para lanzar nuevos satélites o naves espaciales durante cientos de años, lo que, al final, limita severamente el acceso humano al espacio

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

Fuente: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee

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

Una escena de la película "Gravity".

"En este momento no creo que estemos cerca de eso", dijo. "No digo que no podamos llegar ahí, y no digo que no necesitamos ser inteligentes y gestionar el problema. Pero no veo que se convierta, en el futuro cercano, en un problema inmanejable".

Actualmente no existe un sistema para eliminar satélites antiguos o barrer pedazos de escombros para evitar un evento de Kessler. En cambio, los desechos espaciales son monitorizados desde la Tierra, y las nuevas reglas requieren que los satélites en órbita terrestre baja sean desorbitados transcurridos 25 años.

Una ilustración del sistema e.Deorbit para capturar y eliminar satélites antiguos de la órbita.

"Nuestro plan actual es gestionar el problema y no dejar que llegue tan lejos", dijo Gossner. "No creo que estemos cerca de necesitar eliminar activamente las cosas. Se están haciendo muchas investigaciones al respecto, y tal vez algún día eso sucederá, pero creo que, ahora, en mi humilde opinión es un gasto innecesario ".

Una parte importante del esfuerzo para prevenir un evento de Kessler es la Red de Vigilancia Espacial (SSN). 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.

Una ilustración de un futuro sistema de vigilancia de desechos espaciales que utiliza tecnología óptica, de radar y láser en tierra, así como satélites de reconocimiento en órbita.

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Muchos objetos se rastrean día y noche a través de una red de observatorios radar en todo el mundo.

Los radares Haystack y HAX ubicados en Tyngsboro, Massachusetts, recopilan 600 horas de datos de desechos orbitales por año. Son la principal fuente de datos de la NASA sobre desechos orbitales de un centímetro.

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Los telescopios ópticos terrestres también vigilan, pero no siempre son administrados por el gobierno. "El sector comercial está vendiendo montones de telescopios", dijo Gossner. El gobierno paga por sus servicios de rastreo de escombros.

Un astrónomo aficionado mira a través de un pequeño telescopio.

Gossner dijo que una de las principales compañías de rastreo de escombros se llama Exoanalytic. Utiliza alrededor de 150 telescopios pequeños instalados en todo el mundo para detectar, rastrear e informar sobre desechos espaciales al SSN.

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

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

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Los objetos detectados por el gobierno y las empresas se agregan a un catálogo de desechos espaciales y se comparan con las órbitas de otros fragmentos conocidos de basura espacial. Las nuevas órbitas se calculan con supercomputadoras para ver si existe la posibilidad de colisiones.

Una vía satelital dejada por la Estación Espacial Internacional en una larga exposición del cielo nocturno.

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Diana McKissock, jefa de vuelo del 18 ° Escuadrón de Control Espacial de la Fuerza Aérea de EE. UU., Ayuda a rastrear los desechos espaciales para el SSN. Dijo que la red de vigilancia emite advertencias a la NASA, compañías de satélites y otros grupos con naves espaciales, de acuerdo a dos niveles

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

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El SSN emite un informe básico de emergencia tres días antes de una probabilidad de 1 entre 10.000 de colisión. Luego proporciona múltiples actualizaciones por día hasta que pase el riesgo de la misma.

Una ilustración de basura espacial. Los satélites y los escombros no están a escala.

Para elaborar dicho informe, un objeto sospechoso debe estar a cierta distancia de otro objeto. En órbita terrestre baja, esa distancia debe ser inferior a 1 kilómetro; sin embargo en el espacio profundo, donde la precisión de las órbitas es menos fiable, la distancia debe ser inferior a 5 kilómetros.

Los informes de emergencia avanzados ayudan a los proveedores de satélites a detectar posibles colisiones con una antelación superior a tres días. "En 2017, proporcionamos datos para 308.984 eventos, de los cuales solo 655 fueron catalogados de emergencia", dijo McKissock a Business Insider en un correo electrónico.

Los informes de emergencia avanzados ayudan a los proveedores de satélites a detectar posibles colisiones con una antelación superior a tres días

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Cuando una compañía espacial recibe una alerta de SSN, generalmente mueven su satélite a una órbita diferente, y fuera de peligro, utilizando el propulsor.

Una ilustración del telescopio espacial de rayos gamma Fermi disparando sus propulsores para evitar una posible colisión.

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Aunque compañías como SpaceX están lanzando más y más objetos al espacio, McKissock dijo que "nuestra preocupación cotidiana no es algo tan catastrófico como el síndrome de Kessler".

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

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La mayor prioridad es evitar daños en los satélites más caros y mantener a salvo a los astronautas. "Es solo cuestión de observar y, con nuestros satélites activos que controlamos, evitar colisiones", dijo Gossner.

Satélite en órbita

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Es por eso que cada vez que un satélite u otro objeto grande regresa a la Tierra, como lo hizo la estación espacial china Tiangong-1 de 9.4 en abril, es motivo de celebración.

Una ilustración de la gran estación espacial modular de China, Tiangong-1, quemándose en la atmósfera de la Tierra.

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El siguiente gran objeto que caerá a la Tierra después de Tiangong-1 puede ser el telescopio espacial de la NASA, Hubble de 12,25 toneladas, que podría salir de su órbita en 2021.

El siguiente objeto muy grande que caerá a la Tierra después de Tiangong-1 puede ser el telescopio espacial de la NASA, Hubble de 12,25 toneladas, que podría desorbitarse en 2021.

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Al igual que otros objetos que pueden ser guiados hacia su destino, Hubble (así como la Estación Espacial Internacional) serán desorbitados en el "cementerio de naves espaciales": el punto más remoto del Océano Pacífico.

Point Nemo, también conocido como "cementerio de naves espaciales"

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