ESA Discovery & Preparation ha apoyado recientemente un estudio que exploró el control parcial del reingreso de naves espaciales a través de la atmósfera para mantenernos a salvo de daños. Este estudio, llevado a cabo por Airbus, analizó cómo las naves espaciales pueden diseñarse específicamente para volver a ingresar a la atmósfera de manera segura, reduciendo el riesgo para las personas y las propiedades.
Aproximadamente una vez a la semana, una nave espacial llega al final de su vida, pierde energía y cae hacia la Tierra, desintegrándose en la atmósfera en el camino. Pero a veces, partes de la nave espacial no se desintegran por completo y sobreviven al viaje, lo que resulta en una colisión violenta con la superficie de la Tierra.
Como la mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta por agua, la mayoría de los desechos espaciales se hunden hasta el fondo del océano. Pero, aunque no se ha registrado ningún incidente de una persona que haya sido golpeada por escombros espaciales, el aumento en la cantidad de satélites que orbitan alrededor de la Tierra requiere una acción inmediata.
Algunas partes de una nave espacial deben ser capaces de soportar altas temperaturas para hacer su trabajo, por lo que no es una opción hacer que todo el satélite sea desintegrable al impactar con la atmósfera. Las opciones de reingreso seguro también dependen en gran medida del tamaño de la nave espacial. Por lo tanto, debemos pensar cómo finalizar las misiones de forma segura.
Como las naves espaciales grandes representan un riesgo mayor, su fin del ciclo vital ya está controlado; se ven obligados a ingresar de tal manera que cualquier resto de escombros caiga en un área específica. Este tiende a ser el lugar deshabitado más grande del planeta: el área deshabitada del Océano Pacífico Sur, también conocida como el ‘cementerio de naves espaciales’. El reingreso controlado reduce el tiempo de reingreso a solo unos pocos días, en comparación con los 25 años para un reingreso natural o no controlado.
El problema es que controlar el reingreso de una nave espacial requiere mucho combustible y, en consecuencia, es costoso. La salida de órbita de una nave espacial grande y, por lo tanto, de riesgo relativamente alto, justifica un consumo de combustible extra, pero las naves espaciales de tamaño mediano tienen más probabilidades de quemarse por completo en la atmósfera y, por lo tanto, representan un riesgo menor.
En este estudio, Airbus exploró otra opción para desorbitar las naves espaciales de tamaño mediano: la ‘reentrada semi-controlada’ es más segura que la reentrada no controlada pero más barata que la reentrada totalmente controlada.
El diseño de una nave espacial para el reingreso totalmente controlado puede ser problemático, ya que presenta muchas limitaciones y puede llevar a que una misión sea menos respetuosa con el medio ambiente en general. El objetivo de este estudio fue encontrar un punto medio entre la falta total de control y el uso de mucha energía para forzar el reingreso en un área muy específica.
Durante el reingreso semi-controlado, se hace una nave espacial para reingresar a la atmósfera dentro de un número determinado de órbitas, para que los operadores puedan predecir dónde caerán las piezas de la nave espacial. La primera y la última parte de la entrada no se controlarían, pero la parte central se controlaría cuidadosamente. Este proceso requiere una fuerza 1.000 veces menor, y por lo tanto mucho menos combustible, que el reingreso controlado, pero es mucho menos arriesgado que el reingreso incontrolado.
El equipo de Airbus exploró cómo controlar parcialmente el reingreso afectaría al diseño general de una nave espacial. Con mucho menos empuje necesario, los satélites podrían usar sistemas de propulsión eléctrica en lugar de los sistemas de propulsión química más potentes que requiere el reingreso totalmente controlado. Los sistemas eléctricos son mucho más baratos y más eficientes energéticamente.
En general, la investigación encontró que, en muchos casos, el reingreso semi-controlado es una forma muy efectiva de reducir los riesgos que conllevan los desechos espaciales, al tiempo que minimiza el impacto en el diseño de la misión principal y reduce los impactos ambientales en general. También descubrió que el reingreso semi-controlado es técnicamente realista con las tecnologías actuales.
El reingreso semi-controlado es ideal para naves espaciales de tamaño mediano, donde el riesgo de víctimas podría ser hasta cinco veces menor usando sistemas de propulsión eléctrica. Pero para una reducción de riesgo similar, los satélites grandes aún necesitarían usar propulsión química, por lo que el ahorro de costes y energía de la reentrada semi-controlada para éstos sería menos significativo en comparación con la reentrada controlada. Para todas las naves espaciales, la reentrada controlada sigue siendo la opción más segura.
El estudio propone que se necesite más investigación sobre el reingreso semi-controlado antes de que pueda implementarse en futuras misiones espaciales. Un paso particularmente importante es aumentar el nivel de automatización y autonomía en las operaciones de reingreso para reducir aún más los costos.
Este estudio no es la única forma en que la ESA está haciendo que el espacio sea más seguro y sostenible. A través de su programa Clean Space, la Agencia aborda el impacto ambiental de las misiones espaciales, fomentando tecnologías verdes, minimizando la producción de desechos espaciales y explorando el servicio en órbita de naves espaciales. Discovery & Preparation está apoyando una serie de estudios que contribuyen a los objetivos de Clean Space.
