Cómo hacer seguimiento de basura espacial indetectable
Desechos espaciales en órbita de menos de un milÃmetro de diámetro pueden ser detectados por las señales eléctricas que emiten, salvando potencialmente satélites y naves espaciales de un impacto.
Hoy en dÃa, los objetos más grandes que una pelota de béisbol son las únicas piezas rastreables de esta "basura espacial", que representa menos del 1% de los casi 170 millones de piezas de basura que quedan de lanzamientos de cohetes, paseos espaciales y satélites desaparecidos. El nuevo método, dearrollado por cientÃficos de la Universidad de Michigan, puede detectar residuos con un grosor similar al de la mina de un lápiz.
El profesor Nilton Renno ha presentado los hallazgos en la Segunda Conferencia Internacional sobre Desechos Orbitales con Yun Zhang, investigador postdoctoral en ingenierÃa y ciencias espaciales y climáticas.
"En este momento, detectamos desechos espaciales buscando objetos que reflejan luz o señales de radar", dijo en un comunicado Renno, investigador principal del equipo de la Universidad de Michigan y profesor de ciencias e ingenierÃa climática y espacial e ingenierÃa aeroespacial. "Cuanto más pequeños se vuelven los objetos, más difÃcil resulta conseguir que la luz solar o las señales de radar sean lo suficientemente fuertes como para detectarlos desde el suelo".
A una velocidad orbital tÃpica de 35.000 kilómetros por hora, un trozo de desechos espaciales del tamaño de una ciruela puede golpear otro objeto con la misma energÃa que un accidente automovilÃstico en la carretera, lo que podrÃa dejar fuera de servicio a un satélite. Incluso las piezas más pequeñas pueden dañar las naves espaciales, por lo que rastrearlas es una misión crÃtica para los satélites y las naves espaciales que necesitan tomar medidas evasivas.
La órbita de la Tierra está cada vez más saturada, lo que hace que la protección de los satélites sea mucho más difÃcil. Los pedazos de desechos espaciales a menudo chocan entre sÃ, fragmentando pedazos más grandes en pedazos pequeños e indetectables. Algunos expertos temen que la cantidad de desechos espaciales pueda crecer exponencialmente a medida que las piezas individuales continúen colisionando, causando eventualmente estragos en la infraestructura de la que dependemos para el GPS, los datos de los teléfonos celulares, el monitoreo del clima y más.
Si bien son potencialmente desastrosas, las colisiones entre desechos espaciales podrÃan resultar la mejor manera de rastrear pequeños desechos espaciales. Cuando pequeños trozos de basura espacial chocan, explotan en pequeños fragmentos, algunos de los cuales se vaporizan en un gas cargado debido al calor generado por el impacto.
"Cuando la nube de gas cargado y fragmentos de escombros se expande, crea explosiones de energÃa parecidas a relámpagos, similares a las señales producidas por chispas estáticas que aparecen después de frotar una manta recién lavada", dijo Mojtaba Akhavan-Tafti, cientÃfico investigador asistente en clima y ciencias e ingenierÃa espaciales, y cientÃfico principal del proyecto.
Después de este estallido de energÃa inicial, los fragmentos sólidos cargados de fragmentos de escombros pueden crear pulsos de campo eléctrico siempre que estén lo suficientemente cerca entre sÃ, produciendo estallidos adicionales similares a rayos. Estas señales eléctricas duran sólo una fracción de segundo, pero podrÃan ayudar a rastrear pedazos de desechos espaciales y nubes de fragmentos microscópicos que se forman cuando los desechos chocan.
Cuando dos piezas de aluminio chocan a velocidades orbitales tÃpicas, emiten una ráfaga eléctrica lo suficientemente fuerte como para que una antena parabólica de 26 metros con un receptor de radio de alta calidad la detecte desde el suelo, según las simulaciones por computadora más recientes del equipo. Los pulsos del campo eléctrico también deberÃan poder detectarse con conjuntos de radio más sensibles, como la Red de Espacio Profundo de la NASA.
TodavÃa queda mucho por resolver. La frecuencia de las señales eléctricas puede variar según la velocidad de la colisión y la composición de los escombros, lo que podrÃa complicar la detección. Para ver las señales eléctricas, deben ser más fuertes que las señales de fondo del instrumento terrestre y atravesar la atmósfera superior de la Tierra.
El equipo planea perfeccionar su enfoque con simulaciones por computadora adicionales, midiendo señales reales con la Red de Espacio Profundo de la NASA y analizando datos de experimentos de hipervelocidad en el Laboratorio de Investigación Naval y el Centro de Investigación Ames de la NASA. Utilizando los láseres de las instalaciones, el equipo puede lanzar diferentes tipos de escombros a objetivos en un rango de velocidades orbitales y medir las caracterÃsticas de las emisiones eléctricas resultantes del impacto. Si tales experimentos revelan una manera de detectar una amplia gama de señales eléctricas generadas durante las colisiones de desechos espaciales, podrÃan determinar no sólo dónde están los desechos espaciales, sino también cómo se ven y de qué están hechos.
"Queremos saber si un objeto es duro o blando porque eso afectará su órbita y cómo de dañino puede ser", dijo Akhavan-Tafti.
