Investigadores del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) tratan de encontrar soluciones para reducir la peligrosa basura especial y utilizan componentes de item.

Cuando anochece, todas las miradas del Instituto de Física Técnica del DLR de Stuttgart se dirigen al cielo. Aunque el Sol todavía sigue brillando en una órbita baja alrededor de la Tierra, ya está suficientemente oscuro para utilizar los telescopios terrestres. De hecho, es en este momento cuando los abundantes escombros generados por décadas de exploración espacial reflejan la última luz del día y permiten que los científicos los localicen gracias a su ángulo de elevación y de azimut. Los científicos pueden calcular la trayectoria de un fragmento de basura con una precisión de unos metros utilizando una técnica de medición de distancias desarrollada por el DLR. Esta técnica se basa en el tiempo que tarda la luz láser en viajar desde la Tierra hasta el fragmento y volver. Para que este sistema funcione, el DLR utiliza, entre otras cosas, una estructura especial construida con componentes de nuestro sistema de construcción modular MB.

Basura espacial: el peligro infravalorado

Sin duda, no faltan posibles objetivos para los investigadores de Stuttgart. Se calcula que hay 750 000 fragmentos de basura orbitando la Tierra a distintas alturas, que van desde escombros de tan solo unos centímetros de anchura hasta satélites averiados que pesan toneladas. «Los objetos de 10 centímetros o más que orbitan cerca de la Tierra a una altitud de hasta 2 000 kilómetros son particularmente problemáticos. Hasta la fecha se han detectado en todo el mundo unos 17 000 objetos de más de 10 centímetros», afirma Wolfgang Riede, jefe del departamento de Sistemas Ópticos Activos del Instituto de Física Técnica del DLR. Según algunas estimaciones, en total hay unos 28 000 escombros de gran tamaño.

Esta basura espacial de gran tamaño resulta muy problemática porque los satélites comerciales y los viajes espaciales tripulados utilizan fundamentalmente órbitas terrestres bajas. Aun los fragmentos de basura más pequeños dañan los paneles solares de los satélites y reducen sus prestaciones. A velocidades de 8 kilómetros por segundo, la colisión con un astronauta en un paseo espacial podría tener consecuencias fatales: «El casco de la Estación Espacial Internacional se ha diseñado específicamente para resistir colisiones con fragmentos de basura espacial de hasta 1,4 centímetros», explica Riede. En caso de que se produjera una colisión con escombros de gran tamaño y no hubiera tiempo suficiente para evitarlos, la única opción que tendría la tripulación sería la evacuación por medio de la cápsula de escape Soyuz y abandonar una estación que ha costado 100 000 millones de euros.

Red de estaciones móviles de observación de basura espacial

Para que no haya que llegar a este punto, el Instituto de Física Técnica del DLR trabaja en el desarrollo de tecnología láser para estaciones terrestres. Según Riede, este concepto brinda una ventaja especialmente importante: «La medición del tiempo de propagación del láser es un 90 % más barata que el habitual método de detección de basura espacial por radar». Sin embargo, este método también presenta un inconveniente: necesita el contacto visual con la basura y, por tanto, requiere unas condiciones meteorológicas óptimas.

Para facilitar trayectorias precisas a los operadores de satélites y a las agencias espaciales internacionales, hace falta una amplia red de estaciones de observación. «Siempre hace buen tiempo en algún sitio y obtener la máxima cobertura del cielo también aumentaría la calidad de las proyecciones», afirma Riede. Para empezar, hay que encontrar localizaciones con condiciones óptimas para los astrónomos, como las Islas Canarias, Chile o Hawái. Lo ideal sería ampliar la red con localizaciones adicionales situadas lo más al norte y al sur posible.

Estaciones móviles de observación con recintos de protección de item

Para cubrir los vacíos de cobertura en el mapa de observación, se está diseñando el sistema en una versión transportable. Toda la tecnología necesaria cabe en un contenedor de 6 metros con una fuente de energía integrada. En total, la estación móvil de observación pesa casi 10 toneladas métricas. Una vez en el lugar de despliegue, el techo del contenedor se abre para que el telescopio dual incorporado tenga un campo de visión perfecto. Se trata de un telescopio transmisor que emite el láser y otro de 17 pulgadas que actúa como receptor cuando vuelve el láser.

El láser propiamente dicho se encuentra en una caja situada bajo el soporte del telescopio dual y está conectado directamente al transmisor por un foco Coudé. En conjunto, la caja y el soporte protegen el haz láser del exterior, de modo que se pueden utilizar láseres de alta frecuencia sin ninguna limitación de energía de impulso. Dentro de la caja, formada por perfiles 8 40×40 ligeros en negro y paneles de aluminio anodizados de color negro, es donde se alinea el haz láser de alta precisión, que debe mantenerse siempre libre de polvo.

Máxima precisión para evitar nueva basura espacial

El recinto de protección, que el láser no puede atravesar gracias a otros accesorios de item, cumple dos requisitos cruciales. Primero, protege el láser de influencias externas como las condiciones meteorológicas, las fluctuaciones de temperatura excesivas y el polvo. Segundo, garantiza la protección de las personas que se encuentren alrededor ante la dispersión y reflexión del haz láser. «Gracias al diseño modular, se pueden reparar y corregir los elementos en cualquier momento. Esto nos aporta la flexibilidad que necesitamos para trabajar con sistemas optomecánicos», señala Riede, que explica por qué se utilizan componentes de item con tanta frecuencia.

A largo plazo, una red de estaciones de observación eficaces en función de su coste podría ser clave para evitar que se genere más basura espacial. Trabajando con trayectorias proyectadas con precisión, los operadores de satélites podrán iniciar maniobras evasivas con suficiente antelación. Cualquier colisión considerable en órbita incrementa el riesgo de que se produzca un efecto dominó que genere muchos más escombros. «Cuanto más tiempo y esfuerzo se dediquen a evitar la generación de basura espacial en la planificación de nuevas misiones y a prevenir colisiones, más fácil será contener el problema», asegura Riede. Una vez alcanzado un punto crítico, habrá que desarrollar nuevos procesos costosos para limpiar las órbitas terrestres más bajas donde se acumula la basura. Hasta que se elimine toda esa basura, la zona afectada será inservible para los viajes espaciales.

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