Los peligros de la basura espacial: ¿Qué cantidad de escombros descontrolados hay en el espacio y cuál es el riesgo de colisión con la Tierra?

Distribución de desechos espaciales en órbita alrededor de la Tierra.
Distribución de desechos espaciales en órbita alrededor de la Tierra.
ESA

Además de los pinitos de Elon Musk en la televisión y su cuestionable puesta en escena, este fin de semana la actualidad tecnológica ha estado marcada por el muy comentado cohete chino que venía hacia nosotros sin ningún control.

El Long March 5B atravesó la atmósfera de la Tierra el sábado por la noche, haciendo una reentrada incontrolada en el Océano Índico, al oeste de las Maldivas, donde impactaron sus restos. Aunque el Pentágono de Estados Unidos y otras agencias gubernamentales y espaciales habían estado rastreando el cuerpo del cohete desde la semana pasada, no habían podido predecir exactamente dónde caería esta enorme pieza de basura espacial.

La Administración Nacional del Espacio de China confirmó en Weibo que “la mayoría” de los restos del propulsor que ayudó a lanzar Tianhe, el módulo central de la nueva estación espacial de próxima generación de China, “fueron destruidos durante el reingreso a la atmósfera”.

¿Qué es la basura espacial y cómo nos afecta?

En 20Bits hemos hablado con la Agencia Espacial Europea (ESA) para saber más sobre este creciente problema. Definen los desechos espaciales como “todos los objetos artificiales no funcionales, incluidos los fragmentos y elementos de los mismos, en órbita terrestre o que vuelven a entrar en la atmósfera terrestre”. Son el resultado de más de 6.000 lanzamientos realizados desde el comienzo de la era espacial.

La basura espacial, los propulsores de cohetes desechados, los restos de metal y los satélites desaparecidos pueden permanecer en órbita durante años, incluso décadas. En más de 60 años de actividad de vuelos espaciales, los más de 6.000 lanzamientos han colocado alrededor de 10.000 satélites en órbita, de los cuales alrededor de 6.000 permanecen en el espacio; pero solo algunos, alrededor de 3.900, todavía están operativos en la actualidad.

Las mediciones ópticas y de radar terrestres de rutina realizadas por los sistemas de vigilancia espacial permiten el seguimiento y catalogación de objetos mayores de 5-10 cm en órbita baja y mayores de 0,3-1,0 m en altitudes de órbita geoestacionaria (36.000 km sobre el ecuador).

Una de las principales fuentes de información sobre desechos espaciales es la Red de Vigilancia Espacial de EE. UU., que utiliza radares y otras tecnologías para rastrear, correlacionar y catalogar objetos.

Uno de los problemas de la basura espacial es que puede causar daños a otros vehículos o dispositivos operativos. “Por ejemplo, una colisión con un objeto de 10 cm causaría la fragmentación catastrófica de un satélite típico, un objeto de 1 cm probablemente desactivará una nave espacial y penetrará los escudos de la ISS, y un objeto de 1 mm podría destruir subsistemas en un satélite”, nos señalan desde la ESA.

Las simulaciones de la evolución a largo plazo del entorno de los desechos espaciales indican que, en unas pocas décadas, los fragmentos de colisión generados comenzarán a dominar, al menos en órbitas alrededor de 800-1.400 km de altitud. “Esto será cierto incluso si todas las actividades de lanzamiento se suspendieran ahora, lo que es un hecho extremadamente improbable”, afirman.

“En el escenario más probable, los fragmentos chocarán inicialmente con objetos grandes e intactos. Entonces, los fragmentos de colisión resultantes comenzarán a colisionar con otros objetos grandes e intactos, etc., y finalmente los fragmentos de colisión colisionarán con los fragmentos de colisión hasta que todos los objetos restantes se reduzcan a tamaños subcríticos”, añaden.

Este proceso “de colisión en cascada y autosostenido” -conocido como efecto Kessler- resultará en un crecimiento exponencial de la población de objetos, con consecuencias entre otras cosas para las operaciones diarias de las naves espaciales.

¿Cuántos objetos vuelven a entrar cada año? ¿Es peligroso?

Solo “unos pocos objetos grandes” se salen de órbita y vuelven a entrar en la atmósfera cada año. En total, según la ESA, “alrededor del 75% de los objetos más grandes jamás lanzados ya lo han hecho”. Los objetos de tamaño moderado vuelven a ingresar aproximadamente una vez por semana, mientras que los objetos de desechos espaciales rastreados de tamaño pequeño vuelven a ingresar casi a diario.

No obstante, la agencia espacial nos tranquiliza: “En general, la mayoría de los objetos se queman completamente en la atmósfera durante el reingreso. Partes de objetos más grandes, o componentes que están hechos de material con un alto punto de fusión, pueden sobrevivir para alcanzar el suelo o la superficie del océano”.

Los grandes objetos de basura espacial, como satélites abandonados, cuerpos de cohetes como el Long March 5B o grandes piezas de los mismos, que vuelven a entrar en la atmósfera de forma descontrolada pueden sobrevivir a la reentrada para llegar a la superficie de la Tierra, creando un riesgo para la población en tierra.

Sin embargo, estos son “eventos raros”, insisten, y dado que aproximadamente el 75% de la superficie de la Tierra está cubierta por agua y grandes porciones de la superficie terrestre están desinhibidas, “el riesgo para cualquier individuo es varios órdenes de magnitud menor que los riesgos comúnmente aceptados, como los que se encuentran cuando conducir un automóvil, tomado en la vida cotidiana”, concluyen.

Recreación de los desechos espaciales que hay alrededor de la Tierra.
Recreación de los desechos espaciales que hay alrededor de la Tierra.
ESA

¿Qué riesgos para las operaciones de las naves espaciales provocan los desechos espaciales?

Hay que distinguir entre los riesgos relacionados con los escombros en órbita y los riesgos debidos a las reentradas.

Los riesgos en órbita se deben a colisiones con naves espaciales operativas o con naves espaciales desmanteladas o cuerpos de cohetes. Se supone que los impactos de escombros de más de 10 cm causan desintegraciones catastróficas, que destruyen por completo la nave, terminando así su operación y generando miles de fragmentos de escombros.

Las colisiones con escombros de más de 1 cm inhabilitarían una nave espacial operativa y podrían causar la explosión de una nave espacial fuera de servicio o del cuerpo de un cohete. Los impactos de escombros de tamaño milimétrico pueden causar daños locales o inutilizar un subsistema de una nave espacial operativa.

¿Cómo es posible que un vehículo como el Long March 5B se descontrole?

Cuando las agencias espaciales lanzan grandes cohetes, normalmente no alcanzan la órbita, están diseñados para volver a caer al océano: el propulsor del cohete principal lleva la carga útil apenas por debajo de la órbita, y un propulsor de segunda etapa o un propulsor a bordo lleva la carga útil a la órbita, lo que significa que el núcleo regresa a la tierra aterrizando en el océano, o, en el caso de SpaceX, aterriza en un barco de aviones no tripulados en el océano.

Otras veces, los cohetes y los satélites han incorporado mecanismos para desorbitarlos deliberadamente y guiarlos de regreso a la Tierra de manera segura. Muchos han sido arrojados deliberadamente al llamado ‘cementerio de naves espaciales’, un área enorme y deshabitada del Océano Pacífico.

En el caso del cohete Long March 5B, la dinámica no es así: él mismo puso en órbita el primer módulo de Tianhe sin tener un mecanismo ‘de vuelta seguro’. Una vez que sus motores se apagaron, fue capturado por la gravedad de la Tierra y arrastrado, y con cada rotación alrededor nuestro planeta se acelera, acercándose a un punto en el que finalmente choca contra la atmósfera a gran velocidad.

Esta no es la primera vez que se lanza este cohete, ni tampoco es la primera vez que los expertos no están seguros de dónde volverá a caer. El 5 de mayo de 2020, China lanzó el primer CZ-5B, lanzando un prototipo sin tripulación de una futura nave espacial tripulada en el espacio profundo y un vehículo de reentrada de carga inflable flexible en órbita. Al igual que el lanzamiento de abril de 2021, la etapa central también experimentó un reingreso incontrolado -y sus escombros cayeron sobre Costa de Marfil-.

“Estas dos etapas centrales, el año pasado y este año, son las mayores reentradas incontroladas que se han permitido deliberadamente desde Skylab en la década de 1970”, explica Jonathan McDowell, experto en rastreo de desechos espaciales en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica. McDowell dice que no está seguro de por qué China no está haciendo el esfuerzo de desorbitar su cohete de manera segura.

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