La basura espacial: evaluación de riesgos

24 marzo 2005

La evaluación de los riesgos que plantea la basura espacial a las naves y satélites en funcionamiento es una tarea difícil. La única duda es si la colisión puede producirse con un objeto conocido, sometido a seguimiento, o con un objeto desconocido. Al menos los objetos conocidos son... eso, conocidos. Entre ellos hay naves espaciales en desuso, satélites, segmentos de cohetes y grandes fragmentos de antiguos satélites desintegrados.

"Se ha implantado como práctica habitual que los satélites próximos a la Tierra lleven una carga de combustible adicional sólo para realizar maniobras de evasión durante su vida operativa", comenta el Dr. Heiner Klinkrad, especialista en desechos espaciales de ESOC, en Darmstadt, Alemania.

Pequeños objetos: grandes amenazas

En todo caso, la evaluación del riesgo que representan los objetos de desecho y meteoros más pequeños es un asunto muy distinto, ya que la labor de seguimiento es difícil o imposible.

Entre los restos más pequeños hay desde partículas de polvo microscópicas, relativamente inocuas, hasta objetos de un diámetro aproximado de 1 cm. Los objetos de esas dimensiones presentan cierto riesgo, aunque los blindajes protectores, como los de tecnología Whipple Shield, tienen suficiente resistencia como para anular su efecto. Sin embargo, dichas protecciones sólo se pueden utilizar en determinadas misiones, como la Estación Espacial Internacional (ISS).

Objetos mortíferos de 1 a 10 cm de tamaño

Los objetos cuyo tamaño oscila entre 1 y 10 cm son los que preocupan de verdad. Son demasiado pequeños y numerosos para rastrearlos de manera individual, pero pueden dañar seriamente o destruir una nave espacial al impactar contra ella.

Para evaluar los riesgos de objetos de 1 a 10 cm, los científicos de la ESA y de otras organizaciones espaciales utilizan sofisticados modelos y programas informáticos para el cálculo de probabilidades. El riesgo se evalúa basándose en la superficie transversal del navío, su altitud y trayectoria orbital y otros factores.

Por ejemplo, se ha calculado que un satélite con una superficie transversal de 100 m2 (incluidos los paneles solares) que orbita a 400 km de altitud, tiene una media entre impactos con objetos de 10 cm de 15.000 años.

Colisiones que se producen una vez cada diez años

Aunque esa frecuencia pueda resultar tranquilizadora respecto a cualquier satélite, son muchos los que se encuentran en órbita. "Si se calcula la superficie de perfil combinada de todos los satélites en órbita, se aprecia que el tiempo medio entre colisiones destructivas es de unos 10 años", indica Klinkrad.

Si se tiene en cuenta que el impacto de un solo resto de 10 cm puede acabar con una nave espacial de un valor de muchos millones de euros o chocar contra la ISS (tripulada), el riesgo, aunque sólo sea de un impacto por década, adquiere grandes dimensiones.

Los impactos destructivos sí suelen producirse

En 1993, la primera misión de mantenimiento encontró un orificio de más de 1 cm de diámetro en una antena de alta ganancia montada en el telescopio espacial Hubble.

En julio de 1996, el Cerise, un satélite de reconocimiento militar francés, recibió un impacto muy dañino, curiosamente, de un fragmento catalogado de la fase superior de un Ariane; una sección de 4,2 metros del mástil de estabilización por gradiente de gravedad del Cerise quedó destruida.

¿Se producirán más impactos en la década actual? Nadie puede preverlo con seguridad, pero es obvio que es necesario tomar medidas de prevención.

Investigación de la ESA sobre basura espacial

Además del sistema de alarma desarrollado en ESOC, la ESA está llevando a cabo estudios adicionales sobre los desechos espaciales en ESTEC (European Space Research and Technology Centre), situado en los Países Bajos. Entre las actividades figuran:

  • Desarrollo y despliegue de detectores de impactos
  • Desarrollo y prueba de diseños de blindajes protectores
  • Apoyo a la verificación del diseño de los blindajes protectores
  • Análisis de impactos en piezas recuperadas
  • Evaluación de daños causados por impactos

La ESA no es la única organización que trabaja en basura espacial. El Dr. Toshiya Hanada, profesor adjunto del departamento de Ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Kyushu, situada cerca de Fukuoka, en Japón, trabaja en el desarrollo de sensores ópticos capaces de detectar signos de impacto en las matrices solares de los satélites, así como en simulaciones de los desechos espaciales.

El equipo de investigación del Dr. Hanada presta especial atención a la órbita geoestacionaria de la Tierra. Comenta: "Hemos desarrollado un modelo evolutivo de la basura orbital para la órbita geoestacionaria de la Tierra, y hemos realizado pruebas de impacto a baja velocidad, por debajo de 1,5 km/s, para simular dichos impactos en las naves espaciales de la órbita GEO".

Sin duda, el problema de la basura espacial ha concitado la atención mundial.

Software gratuito de evaluación de riesgos

En ESOC, el Dr. Klinkrad habla sobre el software de evaluación de riesgos desarrollado por la ESA y un equipo contratado al efecto. Se denomina DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis), está disponible de forma gratuita para la comunidad espacial y se puede utilizar para evaluar el riesgo de sufrir un impacto catastrófico de cualquier misión en particular.

A pesar de contar con esas herramientas, es difícil que la situación de la basura espacial mejore si no se realizan esfuerzos concretos, coordinados y sistemáticos para prevenir los riesgos que ahora se perciben claramente.

Los operadores de las naves espaciales deben evitar la fragmentación deliberada o involuntaria de los aparatos, así como las colisiones o estallidos voluntarios o accidentales, ya que son la mayor fuente de desechos imposibles de rastrear, aunque muy peligrosos.

Nota de la redacción:

En la tercera y última parte de la serie sobre basura espacial, titulada "Prevención y necesidad de establecer un código de comportamiento", se analizarán las propuestas actuales sobre la prevención del riesgo de desechos mediante medidas de bajo coste, pero que pueden contribuir en gran medida a proteger el entorno espacial para su uso futuro.

La tercera parte se publicará a principios de abril, como adelanto de la cuarta conferencia europea sobre la basura del espacio (4th European Conference on Space Debris), que se celebrará en ESOC, en Darmstadt, Alemania, del 18 al 20 de abril de 2005. Para solicitar la inscripción y consultar el programa e información adicional, se puede acceder al vínculo de la conferencia en la parte superior derecha.

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