Por primera vez, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha realizado una ‘maniobra para evitar colisiones’ para proteger a una de sus naves espaciales de chocar con un satélite en una gran constelación. El lunes por la mañana, el satélite de observación Aeolus Earth, de la agencia, encendió sus propulsores, alejándolo de una posible colisión con un satélite SpaceX de la constelación Starlink.
Las constelaciones son flotas de cientos, hasta miles, de naves espaciales que trabajan juntas en órbita. Se espera que se conviertan en una parte definitoria del entorno espacial de la Tierra en los próximos años.
A medida que el número de satélites en el espacio aumenta aceleradamente, los acercamientos entre dos naves espaciales operadas ocurrirán con mayor frecuencia. En comparación con tales coincidencias con desechos espaciales, éstos requieren esfuerzos de coordinación para evitar situaciones conflictivas.
Hoy en día, el proceso de evitación entre dos satélites operativos es en gran parte manual y ad hoc, y ya no será práctico ya que la cantidad de alertas aumenta con el aumento de los vuelos espaciales.
«Este ejemplo muestra que, en ausencia de reglas de tráfico y protocolos de comunicación, la prevención de colisiones depende completamente del pragmatismo de los operadores involucrados», explica Holger Krag, Jefe de Seguridad Espacial de la ESA. «Hoy, esta negociación se realiza mediante el intercambio de correos electrónicos, un proceso arcaico que ya no es viable ya que un número creciente de satélites en el espacio significa más tráfico espacial».
La ESA propone una iniciativa automatizada de estimación y mitigación de riesgos como parte de sus actividades de seguridad espacial. Esto proporcionará y demostrará los tipos de tecnología necesarios para automatizar el proceso de prevención de colisiones, permitiendo que las decisiones de maniobra generadas por la máquina, coordinadas y sin conflictos aceleren todo el proceso, algo que se necesita desesperadamente para proteger la infraestructura espacial vital en los próximos años.
¿Qué ocurrió?
El 18 Escuadrón de Control Espacial de la Fuerza Aérea de EEUU emite constantemente datos, que monitorean los objetos que orbitan alrededor de la Tierra, proporcionando información a los operadores sobre cualquier posible acercamiento cercano. Con estos datos, la ESA y otros pueden calcular la probabilidad de colisión entre su nave espacial y todos los demás objetos artificiales en órbita.
Hace aproximadamente una semana, los datos de EEUU sugirieron una posible colisión el pasado lunes del satélite Aeolus de la ESA y Starlink44, uno de los primeros 60 satélites lanzados recientemente en la mega constelación de SpaceX, planeada para contar con 12.000 satélites a mediados de 2020.
Los expertos en la Oficina de Residuos Espaciales de la ESA trabajaron para calcular la probabilidad de colisión, combinando información sobre la distancia de fallo esperada, la geometría de la conjunción y las incertidumbres en la información de la órbita.
Comunicación con Starlink
A medida que pasaron los días, la probabilidad de colisión continuó aumentando, y para el miércoles 28 de agosto el equipo decidió comunicarse con Starlink para discutir sus opciones. En un día, el equipo de Starlink informó a la ESA que no tenían planes de medidas a tomar en este momento.
El umbral de la ESA para realizar una maniobra de evitación es una probabilidad de colisión de más de una entre 10.000, que se alcanzó por primera vez el jueves por la noche.
Se preparó una maniobra de evitación que aumentaría la altitud de Aeolus en 350 m, asegurando que pasaría cómodamente sobre el otro satélite, y el equipo continuó monitoreando la situación.
El domingo, a medida que la probabilidad seguía aumentando, se tomó la decisión final de implementar la maniobra, y las órdenes se enviaron a la nave espacial desde el centro de control de misiones de la ESA en Alemania. En este momento, las posibilidades de colisión eran de alrededor de 1 entre 1.000, 10 veces más altas que el umbral.
El lunes por la mañana, las órdenes activaron una serie de encendidos de propulsores media órbita antes de la posible colisión. Aproximadamente, media hora después de la predicción de la colisión, Aeolus contactó a su base como se esperaba. Esta fue la primera garantía de que la maniobra se ejecutó correctamente y que el satélite estaba bien.
Desde entonces, los equipos en tierra han seguido recibiendo datos científicos de la nave espacial, lo que significa que las operaciones han vuelto al modo normal de recolección de ciencia.
El contacto con Starlink al principio del proceso permitió a la ESA tomar medidas libres de conflictos más adelante, sabiendo que la segunda nave espacial permanecería donde los modelos esperaban que estuviera.
Desde el primer lanzamiento de satélites en 1957, más de 5.500 lanzamientos han elevado más de 9.000 satélites al espacio. De éstos, sólo unos 2.000 están funcionando actualmente, lo que explica por qué el 90% de las maniobras de evitación de la ESA son el resultado de «desechos espaciales» abandonados e incontrolables.
En los próximos años, las constelaciones de miles de satélites cambiarán el entorno espacial, aumentando enormemente el número de naves espaciales activas y operativas en órbita.
Esta nueva tecnología brinda enormes beneficios a las personas en la Tierra, incluido el acceso global a Internet y servicios de ubicación precisos, pero las constelaciones también conllevan desafíos para crear un entorno espacial seguro y sostenible.
«Nadie tuvo la culpa aquí, pero este ejemplo muestra la necesidad urgente de una gestión adecuada del tráfico espacial, con protocolos de comunicación claros y más automatización», explica Holger. «Así es como el control del tráfico aéreo ha funcionado durante muchas décadas, y ahora los operadores espaciales deben reunirse para definir la coordinación de maniobras automatizadas«.
A medida que aumenta rápidamente el número de satélites en órbita, el proceso de prevención de colisiones ‘manual’ de hoy será imposible, y los sistemas automatizados se hacen necesarios para proteger nuestra infraestructura espacial.
Las maniobras para evitar colisiones toman mucho tiempo para prepararse, desde determinar las posiciones orbitales futuras de la nave espacial en funcionamiento, hasta calcular el riesgo de colisión y los muchos resultados posibles de diferentes acciones.
Seguridad del espacio
La ESA se está preparando para automatizar este proceso utilizando inteligencia artificial, acelerando los procesos de procesamiento de datos y análisis de riesgos, desde la advertencia inicial de una posible conjunción hasta que el satélite finalmente se salga del camino.
Tal uso de enlaces de comunicación basados en el espacio puede ahorrar un tiempo precioso al enviar comandos de maniobra a último momento.
Bajo sus actividades de Seguridad Espacial, la ESA planea invertir en tecnologías requeridas para procesar automáticamente las advertencias de colisión, coordinar maniobras con otros operadores y enviar los comandos a las naves espaciales de manera completamente automática, asegurando que los beneficios del espacio puedan continuar disfrutando para las generaciones venideras.
El uso de enlaces de comunicación basados en el espacio para transmitir comandos puede ayudar a ahorrar un tiempo precioso para vincular una decisión de maniobra en el último minuto.
