Traduït automàticament del basc, la traducció pot contenir errors. Més informació. Elhuyarren itzultzaile automatikoaren logoa

Atrapats en la Terra: escombraries espacials i futur de les missions espacials

  • Se sap que la Lluna és l'únic satèl·lit natural que orbita al voltant del nostre planeta, però hi ha molts altres satèl·lits enviats per l'home, els satèl·lits artificials. Les telecomunicacions, la meteorologia, l'espionatge... són innombrables. Però, què ocorre quan tots aquests satèl·lits artificials arriben a la mort?
Europako Espazio Agentziaren bideo baten irudia.
Zarata mediatikoz beteriko garai nahasiotan, merkatu logiketatik urrun eta irakurleengandik gertu dagoen kazetaritza beharrezkoa dela uste baduzu, ARGIA bultzatzera animatu nahi zaitugu. Geroz eta gehiago gara, jarrai dezagun txikitik eragiten.

El lema Reduir, Reciclar, Reutilitzar no val en l'espai. Gravity (2013) va llançar en el seu moment els perills que el cel estigui ple de deixalles espacials. En ella, la col·lisió de satèl·lits va provocar que els satèl·lits es fragmentessin en milers de fragments petits (anomenats micrometeoroides) que van començar a orbitar a gran velocitat, donant lloc a uns enormes maldecaps a Sandra Bullock per a tornar a la Terra. Al marge de la cienciaficción, la proliferació d'aquestes micrometeoroides ha agreujat el sector espacial (Figura 1). Què passaria si en un dia la densitat de meteoroides aconseguís un valor crític, massa gran per a poder sortir de la Terra sense mal?

Figura 1. Nombre d'objectes que orbiten al voltant de la Terra classificats segons el seu origen. La prova de l'arma contra els satèl·lits de la Xina (2007) es veu clarament, així com el xoc entre Iridium 33 i Kosmos 2251 (2009). A partir de 2016, el nombre de satèl·lits ha crescut exponencialment. Fotografia: Procedència: ANDANA ODPO

Aquest hipotètic problema el diem síndrome de Kessler, proposat en 1978 per Donald Kessler i Burton Cour-Palais. Els investigadors van calcular la quantitat d'escombraries que es pot generar a conseqüència de les col·lisions entre les escombraries espacials. El seu model va predir una densitat crítica de reacció en cadena en la qual el creixement dels micrometeoroides es fa exponencial (com una bomba nuclear). Una vegada passat aquest punt, el cel s'ompliria d'escombraries i els humans estaríem obligats a quedar-nos en la Terra definitiva. No obstant això, fins ara no hem arribat a la situació que descriu aquest càlcul, però la tendència està canviant ràpidament. En un nou exemple de dilema tragèdia dels banys, el nombre d'objectes enviats a l'espai no s'està reduint, sinó que s'està incrementant, sobretot per megaprojectes com l'Starlink de Space X. Per tant, tenint en compte tot això, sembla molt probable que la predicció de Kessler es converteixi en realitat. A través d'aquest article tractarem d'analitzar la viabilitat d'aquest problema a través dels pronòstics actuals.

Analitzant la gravetat del problema

Igual que l'interior de la Terra, l'exterior el dividim en capes. La distància des de l'atmosfera de la Terra al cinturó de Van Allen es diu òrbita terrestre inferior o LEO (en anglès Low Earth Clubs) i se situa aproximadament a 2.000 km de la superfície terrestre. La meitat dels residus que es troben en aquesta òrbita procedeixen de dues col·lisions: Prova ASAT (realitzada per la Xina en 2007 mitjançant míssil per a explosions de satèl·lits) entre Kosmos 2251 i Iridium 33. En tot el LEO, US Space Force va comptabilitzar 22.936 objectes en 2022 (Figura 2). No obstant això, aquesta xifra està molt menyspreada:L'Agència Espacial Europea estima que en el LEO existeixen 130 milions d'objectes de més d'1 mm.

Figura 2. Vista de les posicions dels objectes en òrbita monitorats per la NASA. El 95% dels punts corresponen a les escombraries espacials. Ed. Procedència: ANDANA ODPO

Molt més lluny, a 35,786 km, es troba l'òrbita geosíncrona (GEO). Els objectes d'aquesta òrbita es mouen de manera proporcional a la rotació de la Terra, per la qual cosa sempre apareixen en el mateix punt del cel des del nostre punt de vista. Això és fonamental per als satèl·lits de comunicacions i per als satèl·lits de monitoratge climàtic, ja que permet controlar les seves posicions en tot moment. També permeten establir punts fixos de referència per a altres satèl·lits, com els GPS, que orbiten més prop de la Terra però que han d'assegurar la traçabilitat de les posicions. En la figura 2 es poden veure els diferents tipus d'òrbites: El núvol pròxim a la Terra es diu LEO i l'anell que es veu ben marcat en l'exterior és GEO. Entre tots dos es troba l'òrbita central (PIXO), on existeixen sistemes de navegació global com el GPS. Finalment, s'observen pocs punts fora de l'òrbita geosíncrona, en òrbites denominades cementiri. En aquestes òrbites es deixen els satèl·lits que han acabat la seva vida operativa perquè no interfereixin en l'òrbita GEO.

Les característiques de les òrbites són molt importants per a comprendre l'estat de les escombraries espacials. Al marge dels aspectes tècnics de cada tipus, els nivells de fricció de l'aire són també molt diferents. Aquest fenomen es denomina deterioració orbital i és observat per tots els cossos que es troben en l'òrbita terrestre. La deterioració de l'òrbita LEO és notable, i els satèl·lits allí continguts necessiten propulsors per a mantenir-se en òrbita. Per tant, les escombraries de l'òrbita terrestre inferior tornarà a la nostra atmosfera en un termini aproximat de 25 anys. No obstant això, en l'òrbita geosíncrona, la densitat de gasos és molt baixa i el declivi de les escombraries espacials és molt més lent. Això significa que la sobrepoblació de satèl·lits i la generació d'escombraries espacials seran molt més difícils de gestionar en aquesta important òrbita.

No obstant això, i a diferència del que es preveu per Kessler, només s'ha produït una col·lisió de grans satèl·lits en una ocasió (2009). Analitzant les dades, els càlculs semblen haver sobrevalorat la probabilitat que es produeixi un xoc d'aquest tipus. A l'ésser la principal manera de generar les escombraries espacials, molts pensen que la por de quedar-se atrapat en el nostre planeta és injust. No obstant això, l'anterior només descriu la situació business-as-usual, que no està garantida. De fet, el nombre de naus espacials ha augmentat considerablement en l'última dècada, tal com s'ha pogut observar en la Figura 1. Tant la militarització de l'òrbita terrestre inferior com a propostes com Starlink estableixen un preocupant antecedent que analitzarem en el següent apartat.

Nous membres de l'espai: Starlink, exèrcits...

Encara que la situació actual no sembla massa greu, tenim raons per a témer un procés d'agreujament. D'una banda, l'Índia ha seguit els passos de la Xina i va provar l'arma contra els seus satèl·lits en 2019. Sembla que el monopoli dels Estats Units en la tecnologia militar dels satèl·lits s'està acabant, i no són pocs els exèrcits que volen participar en aquest nou escenari de conflicte potencial.

D'altra banda, si es compleix el proposat en el projecte Starlink d'Elon Muskiz, tindrem 50.000 nous satèl·lits orbitant al voltant del nostre planeta i la probabilitat de col·lisió serà major. Els satèl·lits de comunicacions de generacions anteriors se situaven en òrbita OGM, per la qual cosa els seus senyals trigaven més temps a arribar i no permetien una generalització massiva d'Internet ràpida per satèl·lit. Al novembre de 2018, el Govern dels EUA va autoritzar a Elon Muskiz la posada en marxa de 7.518 satèl·lits en el LEO. Al febrer de 2024 ja estan en marxa 5.289 satèl·lits Starlink, amb més de 2 milions de subscriptors. De moment, aquest augment massiu del nombre de satèl·lits no ha suposat un increment significatiu de les escombraries, però si se segueix aquesta tendència sembla que és qüestió de temps que es produeixi la reacció en cadena de les escombraries espacials anunciades per Kessler.

En la Unió Internacional de Telecomunicacions ja s'han rebut sol·licituds per a constel·lacions menys famoses però molt superiors a Starlink, com la constel·lació Cinnamon 937 de 337.000 satèl·lits presentada per Ruanda. Existeixen comandes per a més de 90 constel·lacions de més de mil satèl·lits i, tenint en compte totes les peticions, calculen que el nombre de satèl·lits en òrbita augmentaria fins a 115 vegades.

Què fer? Gestió activa i passiva de les escombraries

Arribats a aquest punt, és evident que de moment no és possible generar menys escombraries, i s'han realitzat moltes propostes per a eliminar les escombraries. Com hem vist, són necessaris diferents mètodes de gestió per a cada tipus d'òrbita. A causa de la deterioració orbital, les escombraries del LEO cau a la Terra amb relativa rapidesa, però això no és tan fàcil en el cas dels satèl·lits d'OMG, que tenen una vida mitjana mil·lenària. Per això, per a poder protegir aquesta òrbita és necessari que aquests vaixells es desplacin a altres òrbites, anomenades “òrbites funeràries”. No obstant això, les òrbites funeràries també estan notant el problema de la sobrepoblació. Per tant, s'han desenvolupat tecnologies actives per a la neteja de l'òrbita.

 

 

 

Figura 3. Prototip ClearSpace-1 dissenyat per l'AQUESTA i ClearSpace, planificat per a 2025. Ed. AQUESTA/Clearspace

 

 

També s'han proposat altres formes de recollida d'escombraries: aprofitar arpons o xarxes per a recuperar satèl·lits, recollir-los mitjançant imants o utilitzar làsers per a escalfar el satèl·lit i augmentar la deterioració orbital. Desgraciadament, la majoria de les propostes només es poden trobar en la literatura científica de moment, sense prototips operatius. No obstant això, cal destacar que entre els prototips més desenvolupats fins al moment es troba un disseny d'AQUESTA, ClearSpace-1 (Figura 3). Aquest mètode atropella físicament grans restes de satèl·lits i coets abans de la seva caiguda a la Terra i s'espera que comenci a funcionar en 2025. Si fos així, seria el primer sistema que funciona per a netejar les òrbites, la qual cosa demostraria que encara som a temps d'evitar un desastre.

Hi ha motius per a preocupar-se?

És difícil preveure la magnitud del problema a llarg termini, ja que depèn dels plans d'ús de l'espai de governs, grans empreses i exèrcits. No obstant això, queda perfectament clar que, igual que la gestió de les escombraries en la Terra, la gestió de les escombraries en l'espai serà també fonamental. Mentre el nombre de satèl·lits puja, la probabilitat de col·lisions i reaccions en cadena augmentarà, i qualsevol sap les conseqüències. Encara que en un futur pròxim és possible seguir amb les missions espacials, el creixement de costos pot fer inviable l'explotació de l'espai, tant des del punt de vista científic com comercial. Convé no oblidar-ho i no posar en perill la possibilitat de gaudir de l'espai a llarg termini pels beneficis econòmics immediats. Hem començat a notar 50 anys després del canvi climàtic, i algunes conseqüències ja són irresolubles. No deixem aquest problema de les escombraries espacials a les nostres generacions futures, i el solucionem abans que sigui tard.

Bibliografia

[1] Zientzia.eus. (2014). Escombraries espacials. https://zientzia.eus/artikuluak/zabor-espaziala/

[2] Wall, M. (2022). Kessler Syndrome and the space debris problem. https://www.space.com/kessler-syndrome-space-debris

[3] United States Space Force (2023) – processed by Our World in Data: “Objects in space”. https://ourworldindata.org/grapher/low-earth-orbits-objects

[4] Etxebeste, E. (2023). Adverteixen de la necessitat de mantenir l'auge dels satèl·lits. Elhuyar aldizkaria, 352.

[5] McDowell, J. Starlink Launch Statistics. https://planet4589.org/space/con/star/stats.html

[6] Shan, M., Guo, J., & Gill, E. (2016). Review and comparison of activi space debris capturing and removal methods. Progress in Aerospace Sciences, 80, 18-32.

[7] Adilov, N., Alexander, P. J. & Cunningham, B. M. (2018). An economic “Kessler Syndrome”: A dynamic model of earth clubdebris. Economics Letters, 166, 79-82.


T'interessa pel canal: Espazioa
La missió xinesa Chang'e-6 acomiada amb mostres ocultes a favor de la Lluna
La missió xinesa Chang'e-6 ha aconseguit prendre mostres ocultes a favor de la Lluna i enlairar a l'òrbita lunar. Es tracta del primer enlairament per la cara oculta.

Alerten sobre la necessitat de mantenir l'auge dels satèl·lits
Un article publicat en la revista Science adverteix de la necessitat de regular més rigorosament els permisos per a satèl·lits d'òrbita baixa. De fet, ja hi ha milers de satèl·lits en l'espai i han previst una pujada espectacular.

2023-08-24 | Ilargi Manzanares
La nau espacial índia arriba al pol sud lunar
El país és el primer a arribar al pol sud i el quart en piga. Ha arribat el dimecres a les 14.34.

Eneko Axpe. Mirant a Mart.
“En 2025 s'espera que la primera dona i la primera persona que no és blanca arribi a la lluna”
Eneko Axpe Hissa (Barakaldo, 1986) és físic i investigador en la NASA, els EUA, San Francisco. És el primer basc físic de la NASA. També és músic en diversos grups. Ara treballa de ple, té un projecte interessant: investiga com alimentar a les tres persones que faran la... [+]

James Webb teleskopioaren lehen irudiak eta datuak aurkeztu dituzte

James Webb teleskopioaren lehen irudiak eta datuak aurkeztu dituzte: unibertsoari inoiz ateratako argazkirik sakonenak eta exoplaneta baten espektroskopia-datu zehatzenak. “Kosmosaren ikuspegi berri eta iraultzaile bat”, Bill Nelson NASAko administratzailearen... [+]


2021-04-20 | Unai Brea
Naiara Barrado Izagirre. Observador d'astres
"Si posem diners segurs que dins de vint anys estarem en Mart"
En la pàgina adjunta es troba Naiara Barrado (Getxo, 1981), astrònom i membre del Grup de Recerca de Ciències Planetàries al costat del telescopi de l'Escola d'Enginyeria de la UPV/EHU. En el treball diari, no obstant això, s'observa la pantalla de l'ordinador, treballant amb... [+]

PÒDCAST #54 | Colonitzant l'espai Elon Musk
Elon Musk, el més ric del món, no sols colonitza el planeta Mart, sinó que també busca connectar a Internet a tot el món amb el macroprojecte Starlink. Per a això, està construint una “constel·lació” entre milers de satèl·lits. El poblat de Saint-Senier-de-Beuvron... [+]

El petit poble de Normandia es resisteix al projecte 'Starlink', que transformaria l'espai
Elon M., el més ric del món, a més de colonitzar el planeta Mart, té com a objectiu facilitar la connexió a internet a tot el món amb el macroprojecte denominat Starlink. Per a això, està construint una “constel·lació” entre milers de satèl·lits. El poble de... [+]

Costat fosc de la lluna
Naixement 8 de maig de 1945 Capitulacions alemanyes II. Va portar el final de la Guerra Mundial i, immediatament, els Estats Units va posar en marxa l'Overcast, que més tard seria l'Operació Paperclip, portant als Estats Units al major nombre de científics alemanys perquè es... [+]

2019-06-26 | Ander Perez
Mirin Karmele Gómez. Ensenyant el cel
"Qui inverteix en l'espai té un retorn en la nostra societat"
Mirin Karmele Gómez creu que mirar al cel pot ajudar-nos a conèixer la Terra, ja que en ella es troben moltes de les claus del pensament i la tecnologia que l'ésser humà ha construït al llarg de la història. El seu objectiu és difondre aquesta cultura científica i per a... [+]

Lluna, emperador i muralla
Segons compte la llegenda, fa més de 2.000 anys, una nit, el primer emperador xinès, Qin Shi Huan, va somiar que estava en la Lluna.

2019-04-11 | ARGIA
Argia ere xurgatzen duten zulo beltzak, zer dira zehazki?

Zulo beltz baten lehen irudia aurkeztu du Event Horizon Telescope proiektuak. Mesier 87 galaxiaren erdigunean dago, 55 milioi argi urtera.


Primer passeig per l'espai
El primer viatge a l'espai va ser realitzat per Yuri Gagarín en 1961; en 1969, Neil Armstrong va ser el primer home a trepitjar la Lluna.

2018-07-26 | Elhuyar
Marten ur likidoa detektatu dute, izotz-azpiko aintzira handi bat

Marten izotz-azpiko aintzira handi bat detektatu dutela iragarri du Italiako ikertzaile-talde batek. Hego poloan aurkitu dute, izotz-azpian 1,5 km-ko sakoneran, eta 20 km inguruko zabalera du aintzirak. Science aldizkarian eman dute aurkikuntzaren berri.


Eguneraketa berriak daude