Este artículo se publica en colaboración con The Conversation.
Un fragmento de basura espacial de apenas 10 cm de diámetro podría hacer que una nave espacial se desintegre y se estima que hay más de 29.000 objetos mayores de 10 cm en la órbita terrestre. Esto supone un riesgo importante para las naves que van y vienen de la Estación Espacial Internacional, sin mencionar los cientos de satélites que hoy son esenciales para la vida cotidiana.
Aunque hay muchas organizaciones que podrían verse gravemente afectadas por la basura espacial, entre ellas la mayoría de los gobiernos y muchas empresas, hasta ahora nadie ha tomado medidas serias para abordar el problema. Pero, mediante el modelado matemático de la teoría de juegos, mis colegas y yo esperamos diseñar una estrategia que anime a estos actores a actuar para evitar el tipo de catástrofe que podría causar una colisión importante de basura espacial.
Las agencias espaciales nacionales y las empresas privadas de satélites y comunicaciones tienen todas interés en reducir la cantidad de desechos en órbita. Si una organización intenta retirar desechos, beneficiará a todos los que operan en el espacio. Pero, dado que hacerlo será complejo y muy costoso, la aparente mejor opción para cualquiera de estos actores es esperar a que alguien más dé el primer paso. Así tendrían un espacio más limpio en el que operar sin el gasto de limpiarlo ellos mismos.
El problema, por supuesto, es que si todos piensan así, la cantidad de basura simplemente seguirá aumentando. Los satélites envejecidos y los lanzadores de cohetes usados generan nuevos desechos constantemente, mientras que el número total de fragmentos aumenta cada vez que dos piezas chocan y se fragmentan en piezas aún más pequeñas. La acumulación de basura espacial de esta manera podría terminar desencadenando una cascada catastrófica de colisiones conocida como síndrome de Kessler. (Es posible que hayan visto los posibles efectos de esto en la película Gravity.)
Este dilema entre aceptar el coste de actuar o arriesgarse a un desastre esperando es el tipo de problema estratégico que estudia la teoría de juegos. Una situación como la del problema de la basura espacial, en la que los actores actúan solo en su propio beneficio en lugar de tener en cuenta los intereses colectivos, se denomina en la teoría de juegos “tragedia de los comunes”. Como resultado, un recurso compartido (en este caso, el espacio y la órbita terrestre baja) es sobreexplotado por todos los individuos y deja de ser útil para nadie, lo que genera mayores costes para todos los implicados.
La teoría de juegos procede de la economía y estudia las interacciones y la toma de decisiones estratégicas de varias entidades. Estas entidades pueden ser individuos, organizaciones, gobiernos e incluso programas informáticos inteligentes o programas informáticos automatizados (“agentes”).
En informática, las técnicas de la teoría de juegos son muy populares en la investigación sobre inteligencia artificial y sistemas multiagente porque pueden ayudar a diseñar software que analice situaciones estratégicas y tome buenas decisiones sin supervisión humana. Por ejemplo, puede ayudar a diseñar un agente que participe en una subasta en su nombre, pujando o negociando al instante por bienes para conseguir el mejor trato posible.
En la teoría de juegos, las situaciones estratégicas se modelan clásicamente como un juego con varios jugadores, cada uno de los cuales dispone de una elección entre varias acciones. Eligen qué acción realizar en función de sus propias preferencias y del comportamiento de sus oponentes. El resultado para cada jugador depende entonces de las decisiones de todos los participantes del juego. Un ejemplo célebre es el dilema del prisionero , un juego en el que dos delincuentes reciben condenas distintas según cooperen con las autoridades y aporten pruebas contra su cómplice.
La teoría de juegos clásica indica cómo actuar en situaciones como el dilema del prisionero para lograr el mejor resultado. Uno de los elementos más importantes de la teoría es el concepto de equilibrio de Nash. Esto significa que se asume que los jugadores son perfectamente lógicos y se comportan de forma racional. Curiosamente, parece que cuando los jugadores toman las decisiones más racionales no siempre se llega a un comportamiento cooperativo ni a los mejores resultados.
En cuanto a nuestro dilema de la basura espacial, las versiones más recientes de la teoría de juegos, como la teoría dinámica de juegos y la teoría evolutiva de juegos, son especialmente útiles porque pueden abordar circunstancias cambiantes. Por ejemplo, la teoría evolutiva de juegos asume que los jugadores no son totalmente racionales, sino que también están condicionados social y biológicamente. Esto proporciona una mejor forma de describir el comportamiento de los seres humanos sociales o, a una escala mayor, de las organizaciones multinacionales.
Juego espacial
Nuestro objetivo es crear un modelo informático realista de situaciones de retirada de desechos que pueda utilizarse para realizar un análisis mediante la teoría de juegos. Esto debería permitir explicar las distintas formas en que se comportan las entidades implicadas en la acumulación de basura espacial. Por ejemplo, podría predecir el esfuerzo que cada entidad estaría dispuesta a invertir en la limpieza, dado el riesgo inmediato y a largo plazo para sus activos espaciales, como los satélites.
Esto nos permitirá comprender mejor cómo podrían funcionar las distintas estrategias de retirada de desechos y determinar las mejores para que las distintas partes las adopten. Por ejemplo, cada jugador podría comprometerse a retirar un objeto de desecho cada año, o un número de objetos proporcional al número de nuevos satélites que lance. En esencia, la teoría de juegos puede indicarnos si cabe esperar que tales estrategias surjan de la interacción interesada entre las partes implicadas.
El resultado final debería ser un mecanismo para “dirigir” la situación y crear incentivos que animen a los jugadores movidos por sus intereses a adoptar medidas que no conduzcan a la tragedia de los comunes. Por ejemplo, los impuestos o multas acordados internacionalmente podrían hacer que retirar o prevenir el crecimiento de la basura espacial redunde en el interés inmediato de determinados actores. Sin tales medidas, el desorden que estamos creando en órbita probablemente solo empeorará.
La publicación no implica la aprobación de las opiniones del Foro Económico Mundial.
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Autor: Karl Tuyls es profesor a tiempo completo de Informática en el Departamento de Informática de la Universidad de Liverpool.
Imagen: El sol se refleja en el agua en esta fotografía tomada por el astronauta alemán Alexander Gerst desde la Estación Espacial Internacional. REUTERS/Alexander Gerst/NASA.
