La basura espacial prolifera rápidamente en la órbita terrestre baja, o LEO, lo que genera más desechos y pone en peligro la exploración espacial.
Las agencias espaciales internacionales están elaborando directrices para mitigar la basura espacial, mientras que las corporaciones aeroespaciales diseñan naves espaciales para minimizar de forma proactiva los desechos e incluso recogerlos.
Se necesitan esfuerzos concertados y colaborativos en múltiples frentes para eliminar los desechos existentes y evitar que se generen más en el futuro.
«El espacio es grande. Realmente grande. No te creerías lo inmensamente enorme e increíblemente grande que es», escribe Douglas Adams en la novela de culto de ciencia ficción, The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy.
Puede parecer absurdo, entonces, que el espacio también esté abarrotado, al menos la región más cercana a la Tierra.
¿Por qué nos empeñamos tanto en explorar el espacio cuando tenemos tantos problemas aquí mismo, en la Tierra? Desde la gestión de recursos hasta las imágenes multiespectrales o los cartógrafos por radar, nuestras herramientas espaciales pueden ayudarnos a resolver problemas terrestres. Pronto, flotas de pequeños satélites conectarán el mundo llevando internet a todas las personas.
Sin embargo, mientras comprendemos los beneficios de nuestra fuerza de trabajo en órbita, también debemos ser proactivos para mitigar la rápida proliferación de desechos espaciales, para no terminar con un problema del calibre de la contaminación del aire o del océano antes de tener siquiera la oportunidad de habitar la próxima frontera.
La magnitud de la basura espacial
Actualmente, más de 2.200 satélites operativos orbitan la Tierra. Pero la preocupación creciente son los satélites inoperativos, los cohetes gastados y los restos que también saturan la región, denominados colectivamente desechos espaciales o basura espacial.
Desde el momento en que la humanidad entró en el espacio con el lanzamiento del Sputnik I en 1957, comenzaron a acumularse los desechos orbitales. En 2020, a esos 2.200 satélites operativos se sumaban unos 34.000 fragmentos de desechos de 10 cm de diámetro o más, unos 900.000 objetos de entre 1 cm y 10 cm, y más de 128.000.000 de fragmentos de menos de 1 cm. La masa de desechos en la órbita terrestre suma casi 7 millones de kilogramos. Aunque las órbitas acaban deteriorándose y los desechos pueden reingresar y quemarse en la atmósfera terrestre, el proceso puede durar años.
Tanto los satélites como la basura espacial se concentran principalmente en dos regiones.
En el plano ecuatorial de la Tierra, a poco menos de 30.000 km sobre la superficie terrestre, cientos de satélites se encuentran en órbita geoestacionaria. La mayoría son satélites de comunicaciones y meteorológicos, pero comparten su órbita con predecesores fallecidos.
La cantidad de basura en la órbita geoestacionaria palidece en comparación con los satélites y los desechos de la zona que se extiende desde justo por encima de la atmósfera terrestre hasta 2.000 km sobre su superficie, conocida como órbita terrestre baja, o LEO. Para llegar a órbitas más altas, la Luna u otros planetas, las naves espaciales deben atravesar la órbita terrestre baja, donde los desechos son más densos y las velocidades orbitales son mayores. Por tanto, la basura espacial pone en peligro no solo a las naves en LEO, sino a todas las formas de viaje espacial.
¿De dónde procede la basura espacial?
Mientras los humanos lancen objetos a la órbita, los desechos espaciales serán inevitables.
Los lanzamientos de cohetes dejan en la LEO propulsores, carenados, etapas intermedias y otros desechos. También lo hacen las explosiones de cohetes, que actualmente explican siete de los diez principales sucesos generadores de desechos.
La presencia humana también genera restos orbitales, como cámaras, alicates, un guante de astronauta, una llave inglesa, una espátula e incluso una bolsa de herramientas perdida durante los paseos espaciales.
Algunos desechos se generan de forma natural por el impacto de micrometeoroides, fragmentos de asteroides y cometas del tamaño del polvo.
Con vidas útiles limitadas, los satélites operativos pueden convertirse en basura espacial. Los satélites se quedan sin combustible de maniobra, las baterías se desgastan y los paneles solares se degradan, lo que provoca un bucle de retroalimentación de desechos orbitales, en el que el problema se agrava cuando los paneles solares son desgastados como por un chorro de arena por micrometeoroides y pequeños desechos. Al igual que con los desechos de cohetes, los satélites gastados acaban reingresando en la atmósfera terrestre y quemándose, pero el proceso puede durar años, y cuanto más alta es su órbita sobre la Tierra, más tardan esas órbitas en deteriorarse.
La basura espacial puede afectar a naves operativas, generando aún más desechos de todos los tamaños e incrementando el riesgo de impacto. Esto se conoce como «el síndrome de Kessler», denominado así por el científico de la NASA Donald J. Kessler, quien planteó la hipótesis de que las naves espaciales y los desechos orbitales podrían alcanzar una densidad tal que cada impacto generara más desechos y una mayor probabilidad de colisionar con otros objetos, lo que haría imposible el uso de la LEO durante décadas. (Esto se representó en la película de 2013 Gravity, en la que los astronautas interpretados por George Clooney y Sandra Bullock quedan varados en el espacio después de que los desechos impacten contra su transbordador.)
Incluso los desechos espaciales más diminutos son un peligro: las partículas del tamaño de granos de polvo e incluso las virutas de pintura pueden erosionar componentes de difícil protección, como las ópticas y los paneles solares, acortando la vida útil operativa y generando aún más pequeñas motas de desechos. El impacto de un objeto de 1 kg que viaja a 7,0 km/s libera la misma cantidad de energía que la detonación de 6 kg de TNT.
Ahora, la LEO está a punto de saturarse aún más. SpaceX, el Proyecto Kuiper de Amazon, OneWeb Corporation y Telesat de Canadá planean colocar constelaciones que suman más de 50.000 satélites en la LEO. Mientras tanto, los casi accidentes entre naves espaciales y la basura espacial existente ya se producen con mayor regularidad. En septiembre de 2020, la NASA encendió los motores del módulo de reabastecimiento Progress acoplado a la Estación Espacial Internacional, para elevar la altitud de la estación y evitar una colisión con un fragmento de cohete.
¿Qué debemos hacer con la basura espacial?
A mediados de la década de 1990, la NASA publicó las primeras directrices para mitigar el creciente riesgo de desechos orbitales, y otras agencias internacionales siguieron su ejemplo. En 2002, el Comité de Coordinación Interinstitucional sobre Desechos Espaciales, integrado por 10 países miembros, adoptó un conjunto consensuado de directrices para la «coordinación de las actividades relacionadas con los problemas de los desechos artificiales y naturales en el espacio». Si se siguen las directrices, podremos tener un entorno más limpio y conforme en el espacio para el futuro.
Las corporaciones aeroespaciales diseñan ahora pequeños satélites para abordar de forma proactiva la basura espacial. Los satélites incorporan sistemas de propulsión eléctrica como los propulsores de iones y de efecto Hall propulsores así como propulsores de plasma para reducir las partículas pequeñas procedentes de los cohetes químicos, y como propulsores de desorbitación al final de su vida útil para empujar hacia la atmósfera terrestre las naves averiadas o inoperativas. Los investigadores de Japón están incluso experimentando con naves espaciales de madera para minimizar los niveles de desechos tóxicos que se introducen en la atmósfera superior terrestre cuando las naves se desorbitan.
Pero ¿qué pasa con los desechos existentes, así como con los que inevitablemente generará la introducción de decenas de miles de nuevos satélites?
Algunas empresas planean utilizar naves espaciales para recoger la basura espacial. Otras idean métodos para capturar desechos orbitales, como redes, arpones y imanes. Investigadores de la Universidad de Tohoku en Japón están desarrollando una solución de desorbitación sin contacto, mediante la cual un satélite dispara un haz de partículas contra los desechos, haciendo que frenen, reduzcan su órbita y entren en la atmósfera terrestre.
Para reducir al mínimo la basura espacial y permitir un uso eficaz de la órbita terrestre baja para la exploración futura, necesitamos esfuerzos concertados y colaborativos en múltiples frentes para eliminar los desechos espaciales existentes y evitar la generación de desechos futuros.
Aunque los desechos espaciales suponen peligros, su mitigación representa una oportunidad para que los emprendedores ingeniosos encuentren soluciones, tanto en la próxima frontera como, quizá, aquí mismo, en casa.
¿Qué está haciendo el Foro Económico Mundial frente a la Cuarta Revolución Industrial?
El Centro para las Tecnologías de Vanguardia y la Innovación reúne a científicos, responsables políticos y líderes empresariales para comprender las tecnologías emergentes y sus implicaciones en el mundo real.
Al posibilitar la colaboración y la experimentación, el Centro ayuda a los socios a traducir la innovación de la investigación en aplicaciones prácticas que abordan desafíos globales compartidos.
