NASA Orbital Debris: residuos orbitando sobre la Tierra

Publicado en Cienciacon fecha 10 - julio - 2015

 

NASA Orbital Debris Program Office es un departamento de la agencia espacial estadounidense que desarrolla aparatos para controlar los residuos que se acumulan alrededor de la órbita del planeta debido a la destrucción de satélites, por explosión o colisión, y restos de los cohetes o partes de astronaves no operativas enviados al espacio exterior. Esto es, son componentes cheiropoietes, hechos por la mano del hombre, no se cuentan cuerpos celestes, meteoritos, asteroides o grandes rocas atravesando el universo. Con respecto a la primera causa, un evento utilizado como ejemplo fue la colisión entre los satélites Cosmos 2251 e Iridium 33, por irónico que resulte, Cosmos 2251 era un satélite ruso de 950kg, abandonado desde 1995, e Iridium 33 un satélite estadounidense operativo de 560 kg, ambos quedaron destruidos cuando chocaron el 10 de febrero del 2009 a una velocidad de 42,120 km/h, en una altitud de 789 km. Por lo que se evalúa el riesgo de choque entre satélites y la acumulación de residuos a poca distancia en la órbita terrestre, susceptibles de caer a la atmósfera, frente a los que están a más distancia y que podrían seguir pululando mucho tiempo.

NASA Orbital Debris

Las partes críticas de los satélites, sondas o cualquier estación espacial están siempre protegidas por materiales de protección como los escudos whipple, mientras otras zonas están expuestas, como los paneles solares en las estaciones espaciales, pues tienen que recibir directamente la luz del Sol, y pueden recibir algún impacto que rompa ciertas celdas. En el año 2007, la sonda Endeavour STS-118 tuvo un agujero en su radiador, con un diámetro de entre un cuarto y la mitad de una pulgada.

Endeavour STS-118 impact

Se calcula que hay más de 21.000 componentes residuales de más de 10 cm flotando en la órbita terrestre, los más problemáticos, 500.000 con un diámetro de entre 1 y 10 cm y más de 100 millones de partículas de menos de 1 centímetro de diámetro, polvo interestelar. Los radares de U.S. Space Surveillance Network detectan incluso objetos de sólo 3 milímetros. Dado que se desplazan a velocidades de entre 7-10 km/s, dependiendo de su masa que de media está por encima de 1 kg y algunos pocos residuos pueden alcanzar hasta 100 kg, una colisión conllevaba bastante energía. (E=m.c^2)

Desde la NASA se han propuesto diferentes métodos para controlar los residuos espaciales que se van acumulando desde los inicios de la carrera espacial e ir eliminando el exceso de materiales que tienen un tamaño a partir de unos 10 cm, mediante lasers, fricción, electro-dinámica, remolcadores. Concretamente un experimento de remediación propone que una pequeña astronave auxiliar haga de operario aeroespacial y vaya recolocando los satélites en riesgo de colisión a partir de las coordenadas y trayectorias controladas desde los radares en las estaciones en Tierra y también utilice una red para recoger los residuos flotantes. La antena del radar Goldstone situada en Barstow, CA, es capaz de detectar residuos de un tamaño de tan sólo 2 mm a altitudes bajo 1,000 km.

Satélite recogedor de residuos espaciales

Satélite recogedor de residuos espaciales

En un artículo de este mes publicado en el diario británico Independent se hablaba de cómo en Suiza se desarrolla un satélite que recoja los residuos como si utilizara una red que capture los escombros espaciales, aunque el robot-satélite podría llevar también unas tenazas similares a una excavadora, en realidad las pruebas son con unos cubos con una medida de 10cm por lado, que habían sido lanzados por la escuela politécnica federal de Lausana (EPFL) entre los años 2009-2010.

Lo que en cambio se denomina reentrada es la caída a la atmósfera de manera controlada tras un lanzamiento, en zonas inhabitadas o al océano, de los tanques propulsores de los cohetes que impulsan las aeronaves al espacio exterior, recuperando en Tierra estas partes. Utilizando más propulsor se puede controlar el ángulo de trayectoria de vuelo de manera más pronunciada, la parte no operativa regresa a la atmósfera en una latitud y longitud más precisas de determinar, el lugar donde caerán los escombros puede ser localizado entonces en zonas sin población o al océano. De manera no controlada, los restos que flotan en la órbita a menos de 600 km caerían por la atmósfera -pulverizándose mayormente por fricción- aunque con riesgo de impactar causando daños al llegar a la superficie del planeta. Las mayores concentraciones están entre 750-800 km de distancia y otro grupo de residuos se sitúa a unos 2000 km de distancia en la órbita. Por debajo de 600 km caen en unos años, lo que se denomina Low Earth Orbit, a 800 km se calcula en décadas, zona denominada Medium Earth Orbit, y por encima de 1000 km puede pasar más de un siglo hasta que se desplomen a la atmósfera, por otra parte las colisiones no son tan frecuentes, el riesgo es bajo y se estima en probabilidades, aunque ocurre alguna cada año.

Además de la NASA o la agencia espacial europea, países como Francia, Japón, China o Rusia siguen protocolos para minimizar los residuos espaciales que se van acumulando en la órbita de la Tierra. Un ejemplo es la misión E.Deorbit, de la agencia espacial europea, pero que no está previsto que funcione hasta 2021.

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