Basura espacial, ¿una contaminación lejana?

El espacio está empezando a convertirse en un basurero: desde satélites inservibles hasta partes de cohetes, la lista de chatarra espacial que pulula alrededor de la órbita terrestre -entre los 800 y 1.000 kilómetros de altura- no deja de crecer. Lo más preocupante, según los expertos, es que todos estos restos orbitan de forma descontrolada: más de 750.000 piezas de chatarra, todas mayores de un centímetro, que pueden causar problemas graves, ya que, debido a la velocidad con la que circulan, incluso las partículas más pequeñas pueden ser peligrosas para satélites en funcionamiento, estaciones espaciales o cohetes.

Según un informe científico firmado por Ígor Usovik, responsable del Laboratorio Tsniimash, el principal instituto de investigación de la Agencia Espacial rusa Roscosmos, titulado Basura espacial: aspectos prácticos y amenazas fundamentales, la cantidad de esta basura dispersa por la órbita terrestre se duplicará de cara a 2030.

Pero, este tipo de desechos ¿pueden llegar a caer en la Tierra? Lo cierto es que sí. Los expertos de la Agencia Espacial Europea (European Space Agency, ESA) señalan que, de media, tienen lugar unos 40 impactos al año en alguna parte del mundo, aunque siempre se trata de piezas grandes que, debido a las altas temperaturas que soportan, afortunadamente se desintegran antes de entrar en la atmósfera terrestre.

Cifras preocupantes

En junio de 2011 más de 150 expertos mundiales se reunieron en Madrid en la primera conferencia European Space Surveillance (ESS2011) organizada por la ESA para tratar el problema de este tipo de residuos, la seguridad de los satélites y la vigilancia espacial, y ya advirtieron de que es necesario conocer y monitorizar la posición de la basura espacial con ayuda de radares y telescopios con el objetivo de desarrollar e implementar un sistema de alerta temprana en tres áreas: colisiones en órbita, impacto de objetos naturales contra la Tierra y meteorología espacial.

“La vigilancia de la basura espacial plantea todo un desafío científico e ingenieril, ya que hasta los fragmentos más pequeños –de tan solo un centímetro de diámetro– podrían dañar seriamente o incluso destruir un satélite operativo si impactan a las altas velocidades orbitales a las que se mueven”, señalaron en aquel momento expertos procedentes de más de 20 países, que compartieron sus experiencias con el fin de mejorar la seguridad de sus operaciones en órbita.

Actualmente las cifras de esta red de desechos son aún más preocupantes. El último informe de la Agencia rusa Roscosmos establece que en el espacio se encuentran alrededor de 18.000 objetos con tamaños que superan los 10 centímetros, incluyendo 1.200 satélites, 750.000 objetos con dimensiones cercanas al centímetro, y alrededor de 150 millones de fragmentos de dimensiones menores al centímetro.

“Estos desechos, en cualquiera de sus tamaños, podría causar daños a una nave espacial operativa, de ahí la necesidad de buscar soluciones a un problema que es global y que cada vez adquiere mayor dimensión y urgencia”, alerta el informe, que señala que la colisión de un solo objeto de diez centímetros “podría implicar una fragmentación catastrófica de un satélite, uno de un centímetro podría perforar los escudos de la Estación Espacial Internacional (ISS) y un pedazo de tan solo un milímetro destruiría subsistemas satelitales”.

La mayoría de estos desechos son el resultado de explosiones propias de los satélites y cohetes y de colisiones con otros objetos entre sí, y en ambos casos supone que se multiplica el número de fragmentos. Y lo más preocupante: nadie sabe qué hacer con ellos.

Residuos convertidos en productos sostenibles

En octubre de 2018 el artista holandés Daan Roosegaarde presentó, con el apoyo de la Agencia Espacial Europea y el asesoramiento de la NASA, un Laboratorio de Basura Espacial para buscar la forma de convertir estos desechos en productos sostenibles.

Durante el acto de presentación de este laboratorio en la ciudad holandesa de Almere, en el que se iluminó el cielo con haces de luz LED de alta densidad para señalar la basura espacial situada a una altitud de entre 200 y 20.000 kilómetros, Franco Ongaro, director de Tecnología e Ingeniería del Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial,  ESA/Estec, comparó esta red de basura con la navegación marítima. “Es como si el mar estuviera lleno de barcos que nunca regresan a puerto. Al final, la navegación mundial quedaría paralizada. De no limpiarla, la basura espacial puede acabar taponando las órbitas necesarias para lanzar nuevos satélites”, explicó. “Hay unos 4.700 en el espacio, de los cuales funcionan cerca de 1.800. Sin olvidar los escombros que caen a la Tierra, y los meteoritos naturales”, añadió este experto.

Estec, con sede en Noordwij (Holanda) es el primer proveedor mundial de datos de los satélites que miden el cambio climático. “Se puede imaginar lo preocupados que estamos. Queremos un planeta limpio, pero para eso necesitamos también un espacio limpio. Los desechos de cohetes y satélites flotantes son un problema global, que puede crear el denominado Síndrome de Kessler”, explica el responsable de Estec, que recuerda que se trata de un fenómeno descrito por el astrofísico de la NASA Donald J. Kessler, que estimó que el volumen de basura espacial en órbita alrededor de la Tierra podría ser tan alto que provoque un efecto en cascada con choques frecuentes que generarían aún más residuos, y con ellos mayor riesgo de nuevos impactos.

Pero ¿sería posible desarrollar una Convención Internacional sobre satélites y cohetes que regulara este tipo de desechos? En ESA trabajan ya en este campo e incluso Naciones Unidas empieza a moverse en el aspecto legal. “Pero necesitamos pactos mundiales, como ocurre con el clima”, apunta Ongaro.

Mientras, a través de este laboratorio no solo se divulgará la importancia de este tema, sino que también servirá para investigar en el diseño de satélites con materiales “naturales”. “Pero eso es algo que llevará tiempo”, alerta Ongaro.

“Que pasen los controles de seguridad costará años, así que debemos apostar por innovar, hacer algo ya, no ser solo un consumidor. Por eso me he fijado en las posibilidades de estos desechos. Tal vez se puedan usar para construir casas en 3D en la Luna”. “Porque la innovación empieza con tecnología, diseño e imaginación, pero para eso necesitamos la aportación de todos”, asegura el artista Roosegaarde esperanzado.

Innovación espacial

Y es que la innovación es, sin duda, clave cuando se habla de este tipo de residuos. Por ejemplo, a la hora de pensar en si es posible recogerlos o destruirlos. Los investigadores se afanan en conseguirlo, porque los países con actividad espacial intensa son conscientes de que el espacio se llena de basura y pone en riesgo sus costosos satélites, cohetes y telescopios espaciales, poniendo además en juego millones de euros.

En este sentido, ya existen proyectos y planes con robots, redes, cuerdas electromagnéticas e incluso láser.

Como ejemplo, la ESA ha desarrollado un satélite llamado e Deorbit para recoger la basura espacial atrapando con una red o un robot a los satélites inservibles y luego, junto con la masa de desecho espacial, hundirla de forma controlada en la atmósfera para que se desintegre. Está previsto que este satélite comience su labor en 2023.

Este mes de junio esta misma Agencia, la ESA, anunciaba que prepara la instalación de un nuevo telescopio láser que, disparado desde la Estación Óptica Terrestre del Observatorio del Teide, en Tenerife, podría aportar una posible solución a este problema, el del incremento descontrolado de estos desechos, que en algunas zonas se están acercando al punto de no retorno, después del cual, “las colisiones entre objetos resultarán imposibles de controlar”, remarca Tim Flohrer, analista de la Oficina de Basura Espacial de la ESA.

Según los datos que maneja esta Agencia, esto podría suceder dentro de pocas décadas en las zonas más contaminadas de la órbita baja terrestre, como la que está a entre 430 y 500 millas de altitud, y la que hay entre las 750 y 870 millas.

La misión de este nuevo telescopio consistiría en hacer un seguimiento de los fragmentos de basura espacial para, después, eliminar los más peligrosos. “Al impactar con fragmentos de basura, (el láser) podrá moverlos milímetros, pero eso puede ser suficiente para desorbitarlos y hacer que caigan en la tierra y se desintegren”, explica Miquel Serra Ricart, administrador del Observatorio del Teide perteneciente al Instituto Astrofísico de Canarias, que añade que, “con horas o días de impacto continuo se podrá desviar la trayectoria de la basura espacial, alcanzando distancias de entre 400 y 700 kilómetros, una órbita baja, pero donde actualmente se encuentran muchas de las misiones de la Estación Espacial Internacional”.

El acuerdo entre la ESA y el Observatorio del Teide ya es firme y se espera que el nuevo telescopio equipado con láser esté operativo en un plazo de entre seis y ocho meses aproximadamente. “Existen misiones actuales con probabilidad alta de impacto, lo que hace aún más grave la situación por el hecho de que es un problema creado por nosotros. Nosotros hemos ensuciado el espacio”, alerta Serra Ricart.

Por su parte, la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) está coordinando un proyecto de investigación europeo, denominado E.T.PACK, con el objetivo de desarrollar un nuevo sistema para que los satélites espaciales puedan desorbitar sin necesidad de usar potencia a bordo ni combustible. Para ello, utilizarán una nueva tecnología experimental: la amarra espacial con baja función de trabajo.

Desde la universidad explican que los satélites que en el futuro estén equipados con este kit podrán desorbitar, es decir, bajar su altura al final de su vida útil, hasta provocar su reentrada y ser destruidos por la fricción con la atmósfera terrestre, evitando así la proliferación de basura espacial en órbita.

“La basura espacial es uno de los mayores retos a los que se va a tener que enfrentar, en el futuro, la industria aeroespacial”, afirma el coordinador del proyecto E.T.PACK, Gonzalo Sánchez Arriaga, investigador del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la UC3M. Su objetivo en el plazo de unos tres años es contar con un kit de desorbitado experimental a nivel de laboratorio que pueda probarse posteriormente en un vuelo de demostración en órbita. Una innovación que ya ha generado dos patentes nacionales cuyas versiones europeas están solicitadas actualmente.

Su funcionamiento se centra en una cinta de aluminio recubierta de un material especial que permite emitir electrones al ser iluminada por el sol. La amarra produce el desorbitado gracias a un mecanismo pasivo conocido como ‘frenado de Lorentz’.

Sin embargo, uno de los mayores retos del proyecto está relacionado con la ciencia de materiales, porque “el recubrimiento que hay que poner sobre la cinta de aluminio tiene que reunir unas características muy especiales y hay que hacer un esfuerzo muy importante de investigación en materiales termiónicos, es decir, los que emiten electrones fácilmente al ser calentados”, explica Sánchez Arriaga.

La cinta de aluminio se encontraría enrollada en un carrete durante el lanzamiento del satélite y se desplegaría en órbita para cumplir su cometido: bajar la altura de la órbita del satélite hasta provocar su reentrada. “Se trata de una tecnología con un alto potencial disruptivo, ya que permite transformar energía orbital en eléctrica mientras se desorbita sin utilizar ningún tipo de consumible”, explica el investigador, que añade que, a diferencia de los sistemas de propulsión actuales, esta amarra espacial “no necesita propulsante porque utiliza recursos naturales del entorno espacial como el campo geomagnético, el plasma ionosférico o la radiación solar”.

E.T.PACK es un proyecto FET-OPEN financiado por la Comisión Europea con un presupuesto de tres millones de euros que arrancó el pasado mes de marzo. Coordinado por la UC3M, en él participan grupos de investigación y empresas de tres países europeos, como el Instituto Fraunhofer y la Universidad Técnica de Dresde, en Alemania, la Universidad de Padova, en Italia, o las empresas españolas Sener Ingeniería y Sistemas, y Advanced Thermal Devices.