Satélites colisionan en una órbita baja terrestre
¿Cada cuanto colisionan los satélites?
Aunque minúsculos desechos espaciales podrían golpear algún satélite de vez en cuando, la primera colisión conocida entre dos satélites ocurrió el 10 de febrero del 2009.
Aunque hay miles de satélites lanzados, el bajo ratio de colisión se debe a la gran inmensidad del espacio.
En la fecha indicada, sin embargo, un satélite de comunicaciones ruso en desuso llamado Cosmos 2251 (540 Kg) chocó de golpe con un satélite de comunicaciones estadounidense operativo llamado Iridium 33 (940 Kg) sobre Siberia, Rusia.
La colisión ocurrió a las 16:56 UTC del 10 de febrero 2009, a 789 kilómetros (490 millas) por encima de la península de Taymyr en Siberia a una velocidad de 11,7 kilómetros por segundo, o aproximadamente 42.120 kilómetros por hora.
Ambos satélites se destruyeron.
La gran cantidad de partículas agrupadas en una nube de desechos en dispersión, retratadas en el recuadro de la imagen superior, incrementa el riesgo de que otros satélites operativos puedan ser golpeados por rápidos y dañinos proyectiles.
La colisión ocurrió en una órbita baja de la Tierra a sólo 750 kilómetros, una altura compartida por muchos satélites pero significativamente más alta que los 350 kilómetros de altura donde se encuentra la Estación Espacial Internacional ocupada por seres humanos.
Como los satélites se pueden desintegrar cuando chocan con rápida basura espacial, el golpe se centra en el asunto de que una futura y dramática colisión de satélites podría un día empezar una cascada de ablación1 de colisiones incremental.
El resultado podría conducir entonces a que los vuelos espaciales humanos del futuro tendrían un elevado riesgo y reduciría notablemente la vida útil de los caros satélites.
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1 - La cascada de ablación es un término usado para un posible acontecimiento catastrófico en órbita. El acontecimiento se podría accionar por la destrucción explosiva de un satélite. La metralla que resulta, con su posterior dispersión, afectaría a otros satélites. Si bastantes de éstos estallaran, esto daría lugar a un aumento exponencial en la cantidad de basura espacial, hasta no dejar ningún satélite intacto en tal órbita.
Caso hipotético: Si un micrometeorito impactase en un satélite de una manera tal que el combustible y el oxidante usados para maniobras pudieran entrar en contacto el uno con el otro, la explosión resultante crearía metralla metálica que podría a su vez impactar sobre otros cuerpos en una órbita similar. Esto podría dar lugar a una especie de reacción en cadena, haciendo estallar en una secuencia rápida tales cuerpos que terminaría solamente cuando todos los objetos orbitando hayan sido destruidos y hechos pedazos.
El campo de residuos de alta energía que resultase podría hacer el acceso al espacio imposible (síndrome de Kessler2). Como el número de satélites y cantidad de basura en órbita continúa elevándose, la probabilidad de tales acontecimientos va en aumento.
Limpieza
Una tecnología para los fragmentos más grandes es un láser en tierra de millones de megavatios de potencia que se podría utilizar para apuntar a los fragmentos. Cuando la luz láser golpea un fragmento, un lado del fragmento se vaporizaría, creando un empuje que cambiaría la excentricidad de la órbita de los restos del fragmento hasta que volviera a reentrar en la Tierra y así ser destruido, pero ésta es solo una teoría.
Para los fragmentos muy pequeños, no se conoce ninguna tecnología que pueda recoger y ocuparse de los muchos existentes en planos orbitales diferentes.
El síndrome de Kessler es un escenario propuesto por el consultor de la NASA Donald J. Kessler en el cual el volumen de basura espacial en órbita baja terrestre sería tan alto que los objetos en órbita serían impactados con frecuencia por la basura, creándose así aún más basura y un mayor riesgo de otros impactos sobre otros objetos. Mientras que el número de satélites en órbita crece y los viejos satélites se acumulan, el riesgo de este escenario de colisiones en cascada de Kessler se hace mayor.
El síndrome de Kessler es especialmente peligroso debido al efecto dominó. Cualquier impacto entre dos objetos de masa importante creará una basura adicional de metralla resultante de la fuerza de la colisión. Cada pedazo de metralla tiene el potencial de causar un daño adicional en otros objetos orbitando, creándose así más basura espacial. Con una colisión bastante grande (tal como una entre una estación espacial y un satélite), la cantidad de basura generada podría ser lo suficientemente alta como para hacer la órbita baja de la tierra inutilizable.
La basura espacial es muy difícil de tratar directamente, debido a las altas velocidades en sus órbitas y el pequeño tamaño de la mayoría de la metralla basura. Eso haría la recuperación y la eliminación extremadamente difícil e improbable. La mayoría de la basura en órbita baja de la tierra sucumbiría eventualmente a la resistencia del aire en la extremadamente tenue alta atmósfera, pero el proceso requeriría cientos o miles de años. Si esta basura fuera susceptible magnéticamente, podría caer en algunas décadas debido a la fricción con el campo magnético terrestre.
Para reducir al mínimo la posibilidad de dañar otros vehículos, las nuevas misiones se diseñan de forma que los vehículos o satélites puedan ser desechados de forma segura al final de su vida útil, por ejemplo por medio de una reentrada controlada en la atmósfera en caso de órbitas bajas o el ascenso a una órbita cementerio en el caso de ocupar la órbita geoestacionaria.
La fricción del aire en las órbitas más bajas mantiene las zonas limpias. Para altitudes por debajo de 500 kilómetros, los objetos serían barridos en cuestión de meses. En el caso de la órbita geoestacionaria, muy poblada de satélites, esto no ocurriría, por lo que los satélites viejos se suben a órbitas más altas donde no se puedan cruzar con los que están en órbita geoestacionaria a fin de preservar esta última.
Basura Espacial
En el Observatorio del Teide, en Izaña (Tenerife), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Agencia Europea del Espacio (ESA) instalaron en 1998 un telescopio óptico de un metro de diámetro, la Estación Óptica Terrestre (OGS), para evaluar la posibilidad de establecer comunicaciones con satélites artificiales mediante señales ópticas. El OGS se utiliza también como telescopio astronómico y, además, para realizar muestreos de lo que se denomina basura espacial. En las diversas campañas de observación realizadas, estos muestreos, junto con otros realizados por muchos otros equipos en todo el mundo, han permitido disponer de un diagnóstico más completo de un problema ambiental de importancia creciente.
Desde el 4 de octubre de 1957, cuando los rusos lanzaron el Sputnik-1, inaugurando la Era Espacial, han sido más de 4.000 lanzamientos de cohetes los realizados, generando en la actualidad unos 100.000 objetos que orbitan alrededor de nuestro planeta. Sólo un 7% de esos objetos son satélites operativos, mientras que un 41% son fragmentos, producto de las explosiones que se han dado y del propio deterioro de satélites viejos. Tornillos, guantes perdidos por algún astronauta, destornilladores, fragmentos pequeños y más grandes y, sobre todo, restos de las últimas fases de los cohetes lanzadores (17%) y satélites en desuso (22%) componen el censo de la basura espacial, que realmente no es posible completar de forma exhaustiva.
El problema estriba en los componentes más pequeños, porque las antiguas naves y restos grandes se mantienen monitorizados en sus órbitas por varios telescopios y antenas de radio que continuamente realizan observaciones, lo que permite calcular bien por dónde andan y cómo su órbita puede irse alterando. Por ejemplo, la Red de Vigilancia Espacial estadounidense (SSN) dispone de más de veinte instrumentos, y una red análoga rusa utiliza 10 radares para los objetos más cercanos y 12 telescopios para las orbitas altas.
Porque los satélites no se distribuyen a todas las altitudes posibles. Hay una región entre los 400 y los 1.600 km que se encuentra muy poblada: se denomina LEO (órbitas de baja altitud) y en ella se colocan satélites de teledetección, sistemas de posicionamiento global, las misiones tripuladas y las estaciones espaciales... Su relativa cercanía facilita la observación de los restos mayores de 2 cm con telescopios ópticos, o incluso de 3 mm usando radares como los del Observatorio Haystack en Tyngsboro, Massachussets (EEUU), operado por el MIT. La basura LEO tiene grandes probabilidades de caer sobre la Tierra: la fricción con las altas capas de la atmósfera terrestre, que a menudo ve su densidad perturbada por los fenómenos magnéticos dependientes del tiempo solar y las mismas perturbaciones gravitatorias de nuestro planeta van degradando sus órbitas provocando la reentrada en la atmósfera. Normalmente, los fragmentos menores se volatilizan con la enorme fricción e, incluso, grandes instalaciones como la estación MIR se destruyen en la atmósfera, llegando fragmentos no demasiado grandes abajo.
Por supuesto, si esto se hiciera de forma completamente descontrolada, sería un problema: un trozo de aluminio del tamaño de una nevera cayendo a varios miles de km por hora es capaz de provocar un desastre en una zona habitada. Afortunadamente, tres cuartas partes de nuestro planeta están cubiertas por el océano. Así se hizo en el caso de la MIR, el satélite más grande (ahora el récord lo tiene la Estación Espacial Internacional), que se estrelló contra el mar en marzo de 2001. Habitualmente, los restos deantiguas naves se dirigen en órbitas que les hagan caer sobre el Océano Pacífico, la principal masa acuosa de la Tierra. Sucede que no siempre se puede apuntar adecuadamente: un resto de la Skylab, que supuestamente debía caer en el mar, se estrelló contra el suelo en Australia.
El problema de la basura en la zona LEO es la gran cantidad de fragmentos milimétricos, cuya posición exacta no se puede conocer, y cuya monitorización se hace mediante muestreos y elaboración de modelos de sus órbitas. Orbitando a 30.000 km/h, un pequeño fragmento metálico puede producir un daño importante. En julio de 1996 un satélite militar francés, denominado Cérise, quedó inoperativo al chocar contra un pequeño resto de un cohete lanzador Ariane. Los análisis que se realizan de los transbordadores espaciales y de las naves Soyuz tras sus viajes al espacio muestran la existencia de impactos microscópicos producidos en parte por estos micrometeoritos artificiales de la basura espacial. Un golpe mal dado podría destruir un cable esencial, dejar inoperativo un panel solar, o poner en peligro la vida de un astronauta.
Son riesgos que las agencias espaciales quieren disminuir, mediante una evaluación completa, que pasa por disponer del censo más extenso posible, así como de los modelos de cómo se mueve toda esa materia.
Hablábamos de las órbitas bajas, pero también hay demasiada basura ya en la región GEO, correspondiente a los satélites geosíncronos, a unos 36.000 km sobre el Ecuador, cuya órbita coincide con el periodo de rotación de nuestro planeta, de forma que visto desde la superficie, el satélite se mantiene en la misma posición. Son las órbitas preferidas para los satélites de telecomunicaciones. Se trata de una zona relativamente saturada por la profusión de estos sistemas de comunicación, regulada por organismos internacionales, con compromisos por parte de los países lanzadores de los satélites de disponer de sistemas que permitan apartar al final de la vida útil a estos objetos de su órbita, impulsándolos hacia el exterior. El problema es que debido a la mayor distancia, la observación y seguimiento de esta basura son más complicados.
Buscando Soluciones
En 1993, la primera misión de servicio del Telescopio Espacial Hubble encontró un orificio de 1 cm de diámetro en una de las antenas de comunicación del satélite. Los transbordadores espaciales han tenido que realizar a veces maniobras rápidas para evitar fragmentos grandes de basura espacial. Cada vez hay más basura y esto podría suponer un problema para un futuro desarrollo de las exploraciones espaciales y de las tecnologías que basan sus datos en satélites artificiales. Si a ello unimos una gran cantidad de satélites militares no declarados, se puede comprender que sea interesante tomar medidas de precaución.
Hace unas semanas, en Darmstadt (Alemania) se celebraba una conferencia internacional europea para avanzar en el análisis de los riesgos de la basura espacial. Desde los más pequeños fragmentos, capaces de dañar un sistema electrónico (con sólo 1 cm de tamaño), a los que podrían ser fatales para una misión tripulada (se estima que unos 10 cm de diámetro sería suficiente), interesa poder estimar si el riesgo empieza a ser demasiado elevado. Los resultados no son tranquilizadores: con el nivel actual de basura, se calcula que en una órbita a 400 km de altitud se produciría un impacto mortal cada 15.000 años en promedio. Un riesgo por lo tanto improbable, pero uno no puede fiarse simplemente de tener a favor la estadística.
Las agencias espaciales diseñan sus satélites LEO con sistemas que permitan guiarlos en una caída controlada, y los de mayor altitud, en órbitas semisíncronas (22.000 km) y GEO (36.000 km) con cohetes que permitan dirigirlos a zonas más alejadas. Son, en cualquier caso, soluciones temporales. ¿Habrá que pensar en un futuro servicio de recogida de basura espacial? Por el momento es tecnológicamente imposible y astronómicamente caro. Pero quién sabe...
ALGUNAS CONSIDERACIONES
Muchos investigadores, aún teniendo datos fidedignos acerca del paso de satélites e ISS, pueden equivocarse al adjudicar la categoría de " anómalo " a este fenómeno. Por lo que es interesante tomar en cuenta esta información.
Las posturas duras, y las excesivamente relajadas son peligrosas. debemos ser flexibles, adaptándonos a las características del fenómeno, sin dejar de ser objetivos, y sobre todo, llevar la bandera de la investigación que sólo acepta una ley con la que debemos identificarnos y hermanarnos los investigadores: la búsqueda de la verdad.
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