¿Qué es la basura espacial y por qué es un problema?

El 4 de octubre de 1957 tenía lugar el lanzamiento del Sputnik 1, el primer satélite artificial puesto en órbita en la historia por la Unión Soviética. A partir de ese momento se dio comienzo a la frenética carrera espacial, en la que las principales potencias económicas del mundo pugnan por colonizar el espacio exterior al planeta Tierra.

Pero con esa hazaña tecnológica no solo se iniciaba la conquista del espacio. Como daño colateral de esta competición —otro de tantos— comenzaba también la exportación de nuestra basura más allá de los límites físicos del planeta. Unas décadas después, la órbita terrestre se encuentra poblada por toda una red de miles de satélites artificiales que realizan tareas tan importantes como posibilitar el control y estudio del comportamiento atmosférico y de la climatología; hacer posibles las telecomunicaciones; o dar servicios de geoposicionamiento, localización y navegación. Unas tecnologías ciertamente útiles y necesarias, pero que contribuyen a su vez a agrandar la nube de desechos espaciales que giran alrededor del planeta, toda vez que estos aparatos terminan de cumplir las misiones para las que fueron diseñados. 

En los primeros días de esta carrera espacial se esperaba que todos estos desechos y residuos espaciales se precipitaran en algún momento de vuelta a la Tierra, y que la atmósfera terrestre se ocuparía de su desintegración. Pero esto no siempre ocurre. De hecho, el 80 % de los artefactos que se han lanzado hasta las órbitas más bajas que rodean la Tierra aún siguen dando vueltas, suponiendo un auténtico problema tanto para las futuras misiones espaciales, como para los satélites activos, como para el propio planeta. 

Por todo ello, hoy nos proponemos descubrir qué es esta basura espacial y que pasa con ella una vez que queda abandonada a la deriva. También veremos qué peligros puede acarrear su existencia e intentaremos dar una imagen de la dimensión de este problema a través de las cifras. Por último, veremos qué tipo de medidas se están comenzando a tomar para mitigar los efectos negativos de la basura espacial.  

¿Qué es la basura espacial?

La basura espacial son todo tipo de objetos y restos de materiales abandonados en el espacio, que generalmente quedan dando vueltas en la órbita terrestre a diferentes niveles de altitud. Son, por tanto, materiales sacados del planeta y puestos en órbita por la mano del hombre, en el contexto de operaciones espaciales como el lanzamiento de aeronaves y sondas, la construcción de estaciones internacionales o el lanzamiento de satélites artificiales. Estos desechos espaciales pueden tener diferentes tamaños, desde los pocos milímetros de un pequeño tornillo hasta las varias toneladas que representa un módulo de un estación espacial o un satélite. Pero más allá de su tamaño, el problema más grande que presentan estos fragmentos de basura espacial es la gran velocidad a la que se desplazan una vez que quedan abandonados dando vueltas a la Tierra. Una velocidad que varía en función de la amplitud que describe la órbita de cada cuerpo en cuestión, pero que generalmente multiplica varias veces los 11 070 km/h de la órbita geoestacionaria. Así, estos fragmentos de piezas de naves y satélites en desuso se convierten en auténticos proyectiles que representan un peligro gravísimo en un potencial impacto contra naves o satélites activos, pudiendo dañar su blindaje. 

¿Cuáles son los tipos de desechos espaciales más comunes?

• Carga útil. Están compuestos por antiguos satélites en desuso o parte de ellos que quedan abandonados al final de su vida útil, al terminarse sus baterías o después de producirse algún fallo de funcionamiento. Por lo general, se espera su precipitación hacia la Tierra y su desintegración al volver a penetrar en la atmósfera terrestre. Algo que no siempre ocurre, sobre todo en el caso de los fragmentos que viajan en órbitas más lejanas. Un efecto de desintegración por reentrada en la Tierra que cada vez tiende a resultar menos efectivo, en parte también, por la progresiva degradación de la atmósfera producida por las elevadas emisiones de CO2 que contribuyen a reducir la densidad de sus capas superiores.
• Partes de cohetes y módulos de propulsión. Son restos de etapas de propulsión de cohetes multietapa. Son partes desechables de los vehículos espaciales que sirven para poner las naves y satélites en órbita en la fase de lanzamiento de una misión. Suelen quedar en las órbitas más cercanas a la Tierra y a menudo explotan en miles de pedazos de pequeño tamaño, ya que contienen restos del combustible que emplean los cohetes para tomar altura.
• Restos de pruebas de armamento antisatélite. Las principales potencias económicas mundiales desarrollan con cierta frecuencia pruebas militares en las que destruyen satélites desde tierra, bien usando láseres o misiles, con lo que generan miles de pequeños fragmentos más pequeños a partir de los viejos satélites. Estas pruebas se vienen realizando desde años 60-70 por parte de países como EEUU, Rusia, China o India.
• Otros tipos de desechos. Restos de herramientas y aparatos extraviados durante paseos espaciales, tornillos, herrajes, cableados, escamas de pintura, desechos de estaciones espaciales, líquidos congelados, etc.

El problema de la basura espacial en números

Desde que se iniciara la problemática de la basura espacial en 1957, el crecimiento en el número de partículas que se encuentran orbitando el planeta a gran velocidad y sin control ha ido creciendo de forma exponencial. Algo que se agravará más aún en el futuro, según las previsiones de los expertos, debido a que cuantos más desechos hay, más fácil resulta que estos choquen entre sí dando lugar a nuevos fragmentos más pequeños. Esto es lo que se conocería como el síndrome de Kessler.

Para que nos hagamos una idea de la dimensión del problema de la basura espacial, nada mejor que atender a la fría objetividad de los números:

• Se ha estimado, mediante modelos estadísticos, que en la actualidad hay más de 128 millones de fragmentos de un tamaño mayor que 1 mm e inferior a 1 cm. Por su poco tamaño, estos fragmentos resultan indetectables, pero siguen siendo igualmente peligrosos ya que, al desplazarse a una velocidad altísima, pueden perforar con facilidad un traje espacial o el blindaje de una nave en una posible colisión.
• Habría más de 900 000 fragmentos de un tamaño entre 1 cm y 10 cm.
• Entre los residuos de mayor tamaño, habría unos 34 000 objetos de tamaño superior a 10 cm. Desde satélites completos del tamaño de un automóvil, hasta estaciones espaciales enteras girando a la deriva alrededor de la Tierra.
• Según la NASA, hay más de 26 000 proyectiles con el tamaño de una pelota de béisbol, más de 500 000 fragmentos de tamaño superior a una canica y más de 100 millones de fragmentos minúsculos de un tamaño similar al de un grano de sal.
• Los satélites activos y residuos artificiales que circulan alrededor del planeta tendrían una masa conjunta equivalente a unas 8 800 toneladas. De esta masa, 2 700 toneladas corresponden a los satélites en uso y 2850 a los satélites muertos.
• Actualmente solo estaría monitorizados desde Tierra el movimiento de unos 26 000 de estos fragmentos de desechos. Una parte muy pequeña de la muestra total de residuos de basura espacial, pero que sin embargo es suficiente para hacernos una imagen gráfica de la situación y del problema. Esto es lo que podemos ver en este gráfico que refleja el estado de la basura espacial elaborado con datos de Space-Track.org.

Amenazas y peligros potenciales de la basura espacial

Como decimos, el crecimiento exponencial en el número de fragmentos de basura espacial en órbita debido al síndrome Kessler, así como la masificación de nuevos enjambres de satélites lanzados por empresas privadas que está planificada para las próximas décadas, no harán sino agravar el problema de la basura espacial. Un problema que representa todo un conjunto de peligros para las futuras misiones espaciales, tanto tripuladas como no tripuladas, así como para el lanzamiento de nuevos satélites y para el planeta. 

Entre algunos de esos peligros y riesgos potenciales que plantea la basura espacial podemos destacar los siguientes:

• Peligro para las telecomunicaciones por posibles choques con satélites en activo. Colisiones directas como la que en 2009 destruyó los satélites Kosmos 2251 e Iridium 33 al chocar entre sí a una velocidad de 12 km/s y generando miles de nuevos fragmentos más pequeños.
• Riesgo por impactos de fragmentos pequeños: escamas de pintura, gotas de líquido anticongelante, etc. Pequeños desechos que son suficientemente grandes como para dañar las placas solares de satélites activos, destruyendo su capacidad de nutrirse de la energía necesaria para mantenerse en funcionamiento y bajo control.
• Vertido de contaminantes a la atmósfera. Por la posible explosión de restos de combustible inflamables en su reentrada a la Tierra: pueden explotar y dispersar contaminantes en el aire.
• Peligro por contaminación radioactiva. Causada por pilas nucleares con material radioactivo utilizada en algunos satélites rusos. Preocupación ante un posible reingreso a la atmósfera terrestre de estos contaminantes peligrosos.
• Impacto potencial de grandes residuos contra la Tierra. Posible impacto en el planeta al no desintegrarse completamente durante la reentrada en la atmósfera.

Posibles soluciones al problema de la basura espacial

Ante la necesidad de prevención para atajar el problema de la basura espacial, en 1993 se comienza a trabajar en la creación de un comité internacional anti desechos espaciales, el Inter-Agency Space Debris Coordination Commitee

Por su parte, la Asamblea General ONU aprobó en 2007 un conjunto de medidas para mitigar la peligrosidad del problema. Y la Agencia Espacial Europea, la NASA e incluso ciertas empresas privadas tienen sus propios planes para atajar el reto que plantea la proliferación de la basura espacial. 

Las principales propuestas hablan de la necesidad de dejar de producir nuevos residuos espaciales. Pero también se barajan posibles soluciones de cara a neutralizar los efectos negativos de los que ya están actualmente en órbita.

Algunas de estas propuestas serían las siguientes:

• Usar escudos Whipple de protección exterior de naves y satélites, un dispositivo que rompe lo fragmentos de micrometeoroides con el fin de repartir la energía del impacto en una superficie mayor del blindaje principal de la nave.
• Prevenir colisiones mediante la selección de órbitas y diseñar maniobras anticolisión.
• Diseñar cohetes y naves en los que se reduzca al mínimo la cantidad de materiales desechables que se desprenden durante los lanzamientos.
• Alejar los satélites en desuso de la órbita de los satélites operativos, por desorbitación o desplazándolos hacia una “órbita cementerio” en un nivel superior a la órbita geoestacionaria.
• Diseñar nuevos satélites con órbitas modificadas más cercanas a la atmósfera, con el objetivo que sea más fácil que se precipiten y desintegren una vez en desuso.
• Construir satélites que incorporen sistemas de autodestrucción por precipitación hacia la Tierra y reentrada en la atmósfera.
• Pasivación: consiste en eliminar las fuentes de energía del satélite para minimizar riesgo de explosión en posibles impactos. Implicaría la expulsión del combustible restante así como la desconexión de las baterías del módulo de paneles solares.
• Reutilización. Diseño y construcción de cohetes de propulsión, naves y satélites programados para volver a la Tierra de forma segura después de cumplir con su misión.
• Frenar los fragmentos con un láser de alta potencia para que reduzcan su velocidad orbital y sean más fácilmente atraídos a la atmósfera por la fuerza de la gravedad de la Tierra.

Más allá de estas posibles soluciones al problema de la basura espacial, lo cierto es que esta nueva problemática derivada de las actividades humanas debería, cuando menos, hacernos reflexionar acerca de nuestra influencia como especie sobre el planeta y también sobre el resto del espacio. Que sirva al menos como toque de atención que nos haga replantearnos sobre la huella y el impacto ambiental que conllevan nuestras acciones, de cara a modificar nuestros estilos de vida hacia un modelo sostenible. Y es que si no lo hacemos, de poco nos servirán todos esos satélites y todas esas naves espaciales que lanzamos al infinito.