La NASA estudia el láser para eliminar la basura espacial

En 1978, el científico de la NASA Donald Kessler predijo que una colisión entre dos piezas de basura espacial podría desencadenar una cascada de impactos adicionales, creando cantidades peligrosamente grandes de escombros.

Kessler señaló que cuando la velocidad a la que se forman los escombros es más rápida que la velocidad a la que se desorbita, la Tierra quedaría rodeada de cinturones permanentes de basura, un escenario que ahora se conoce como síndrome de Kessler.

Según algunas estimaciones, el síndrome de Kessler ya se ha convertido en una realidad. En enero de 2009, una colisión entre los satélites Iridium 33 y Cosmos 2251 creó precisamente este tipo de cascada. Dos años antes, el ejército chino probó un arma antisatélite al destruir uno de sus propios satélites llamado Fengyun 1C. Ambos incidentes tuvieron lugar a altitudes de unos 800 km.

En la actualidad, el satélite de observación de la Tierra de la Agencia Espacial Europea, Envisat, orbita aproximadamente a esta altura y se ve amenazado regularmente por posibles impactos. Más del 60 por ciento de estas amenazas se remontan a la colisión Iridium / Cosmos o al incidente de Fengyun.

Pero aunque la basura espacial amenaza a la mayoría de los operadores espaciales, pocos tienen un incentivo real para hacer algo al respecto. Si surge una amenaza importante, normalmente es posible apartar un satélite del camino. Eso es mucho más barato que limpiar la basura.

El resultado es una tragedia de la situación de los comunes, donde un recurso común se explota hasta el punto en que se vuelve inutilizable.

Ahí es donde entra una agencia gubernamental como la NASA. Se han propuesto varias ideas para eliminar la basura espacial, la mayoría de ellas enormemente caras.

Hoy, James Mason del Centro de Investigación Ames de la NASA cerca de Palo Alto y algunos amigos describen una opción mucho más barata. Su idea es eliminar piezas individuales de basura con un láser terrestre, lo que las ralentiza para que finalmente se desorbiten.

Por supuesto, la eliminación con láser no es completamente nueva. En la década de 1990, la Fuerza Aérea de los EE. UU. Estudió la idea, pensando que un láser lo suficientemente potente podría hacer la ablación de un objeto, creando una fuerza que podría usarse para desorbitarlo. El problema con esta idea es que un láser tan poderoso tiene un doble propósito obvio, que es poco probable que complazca a otras naciones que navegan por el espacio.

Entonces, Mason y sus amigos han estudiado la posibilidad de usar un sistema mucho menos poderoso que usa el impulso de los fotones solo para desacelerar la basura. Centrados en un trozo de basura durante una hora o dos todos los días, calculan que un láser de 5 KW podría funcionar y que un dispositivo de este tipo podría abordar hasta diez objetos al día.

Eso podría ayudar a alejar la basura de órbitas potencialmente peligrosas y, en última instancia, a desorbitarla por completo. De hecho, Mason y compañía dicen que el sistema podría revertir el síndrome de Kessler, de modo que la tasa de eliminación de escombros supere una vez más su tasa de creación.

Dicen que su sistema incluso podría usarse para maniobrar satélites adecuadamente diseñados, sin la necesidad de que lleven propulsor. Tal sistema podría comercializarse como una empresa comercial, lo que ayudaría a pagarlo.

No es que tenga que ser terriblemente caro. Mason y sus colegas estiman que un dispositivo de prueba podría venderse por un millón de dólares, que tendrían que ser compartidos por muchas naciones espaciales, para evitar los inevitables problemas legales que plantearía el uso de tal dispositivo.

Por supuesto, EE. UU. (Y obviamente China), ya cuentan con la tecnología para este tipo de trabajo, utilizando sus propios sistemas antisatélite. De hecho, Mason y compañía dicen que puede ser posible realizar una demostración de costo casi nulo utilizando capacidades existentes como las de la gama óptica Starfire en Kirtland AFB.

Es solo cuestión de tiempo antes de que un trozo de basura espacial cause serios estragos en órbita, al amenazar una misión tripulada, por ejemplo. Habrá mucho interés en este tipo de tecnología después de tal incidente. Y luego preguntaremos por qué no invertimos en tecnología cuando tuvimos la oportunidad de prevenir este tipo de desastre.

Ref: arxiv.org/abs/1103.1690 : Evitación de colisiones orbitales de escombros-escombros

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Corrección: 15 de marzo de 2011
En respuesta a esta publicación, la Oficina de Asuntos Públicos de la NASA envió lo siguiente:
James Mason, autor de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades, quisiera aclarar algunos puntos sobre las siguientes oraciones:
1) Hoy, James Mason del Centro de Investigación Ames de la NASA cerca de Palo Alto y algunos amigos ...
James Mason es de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades (USRA). El trabajo fue una colaboración entre USRA, la Universidad de Stanford y NASA Ames: Mason y Marshall son financiados por USRA. Stupl está financiado por Stanford. Levit es un funcionario de la NASA.
2) Centrados en un trozo de basura durante una hora o dos todos los días, calculan que un láser de 5 KW podría hacer el truco
El truco consiste en desplazar el objeto solo una pequeña cantidad, evitando así una colisión. El efecto de este láser sería demasiado débil para afectar rápidamente la descomposición de la órbita del objeto. Para desorbitar realmente un objeto de escombros con un láser se requieren fuerzas alrededor de 1000 veces más poderosas. En última instancia, desorbitarlo por completo tomaría aproximadamente la misma cantidad de tiempo que si no lo hubiéramos iluminado; esto bien puede llevar décadas, dependiendo del objeto.
3) Mason y sus colegas estiman que un dispositivo de prueba podría romperse por un millón de dólares.
El láser solo costaría alrededor de un millón de dólares (es un láser industrial disponible comercialmente). El costo real de un sistema operativo (incluido el telescopio, la óptica adaptativa, etc.) no está claro, pero es probable que sea de al menos decenas de millones.
4) Por supuesto, EE. UU. (Y obviamente China), ya cuentan con la tecnología para este tipo de trabajo, utilizando sus propios sistemas antisatélite. De hecho, Mason y compañía dicen que puede ser posible realizar una demostración de costo casi nulo utilizando capacidades existentes como las de la gama óptica Starfire en Kirtland AFB.
Los sistemas antisatélite pueden ser demasiado potentes. Es probable que la tecnología militar existente esté destinada principalmente (por el momento) al seguimiento y la obtención de imágenes de otros satélites. La Dirección de Energía Dirigida en Kirtland probablemente tiene la mayor parte de lo que se necesitaría para hacer una demostración de tecnología, sin embargo, enfatizamos en el documento que este sistema debe realizarse como una colaboración internacional debido a las obvias implicaciones de seguridad.
Además, Jan Stupl, también autor de la Universidad de Stanford, hizo un comentario sobre la siguiente oración:
Su idea es eliminar piezas individuales de basura con un láser terrestre, lo que las ralentiza para que finalmente se desorbiten.
Nuestro artículo trata de evitar colisiones, no de desorbitar. Lo mismo ocurre con la fecha límite: no se trata de 'eliminar' la basura espacial, sino de 'mover' ...

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