Este año se cumple el 60º aniversario de la Era Espacial, que ya ha visto muchos saltos gigantescos para la humanidad. Hemos pasado del Sputnik a las estaciones espaciales y a las sondas a Plutón en una sola vida humana, desatando una galaxia de ciencia y tecnología en el proceso.
Desgraciadamente, también hemos desatado una galaxia de basura. Nuestra basura ya se acumula en lugares remotos de la Tierra, desde Atolón de Midway hasta Monte Everest, pero al igual que muchas fronteras anteriores, la exosfera de la Tierra también está cada vez más abarrotada. Esperemos que el mismo ingenio que nos ayudó a llegar al espacio pueda seguir ayudándonos a limpiarla también.
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Residuos en el espacio
El entorno orbital de la Tierra contiene unas 20.000 piezas de desechos fabricados por el ser humano más grandes que una pelota de béisbol, 500.000 piezas más grandes que una canica y millones de otras demasiado pequeñas para ser rastreadas. (Imagen: ESA)
Conocida comúnmente como basura espacial, esta basura orbital consiste principalmente en viejos satélites, cohetes y sus piezas rotas. En la actualidad, millones de trozos de desechos fabricados por el hombre se precipitan por el espacio, moviéndose a velocidades de hasta 17.500 mph. Como pasan tan rápido, incluso un trocito de basura espacial podría causar daños catastróficos si colisiona con un satélite o una nave espacial.
Pero el espacio que rodea a la Tierra es demasiado importante para que nos dejemos arruinar por la basura. Los satélites por sí solos son clave para servicios como el GPS, la previsión meteorológica y la comunicación, además de que necesitamos pasar con seguridad por esta región para misiones de mayor envergadura en el espacio más profundo. Es obvio que tenemos que eliminar la basura espacial, pero para un lugar que ya es un vacío, el espacio puede ser sorprendentemente difícil de limpiar.
Incluso el hecho de saber cómo coger un trozo de basura espacial es complicado. La primera regla es evitar crear más chatarra espacial, lo que puede ocurrir fácilmente cuando las piezas chocan, por lo que es útil que cualquier nave espacial que recoja chatarra mantenga una distancia segura de su objetivo. Eso puede significar el uso de algún tipo de atadura, red o brazo robótico para hacer el acorralamiento real.
Las ventosas no funcionan en el vacío, y las temperaturas extremas del espacio pueden inutilizar muchos productos químicos adhesivos. Los arpones se basan en el impacto a alta velocidad, que podría desprender nuevos restos o empujar un objeto en la dirección equivocada. Sin embargo, la situación no es desesperada, como sugieren algunas ideas propuestas recientemente.
Remolcadores magnéticos
Un satélite cazador de remolcadores magnéticos acorralaría a los satélites abandonados apuntando a los componentes electromagnéticos conocidos como «magnetorquers», que utilizan el campo magnético de la Tierra para ajustar la orientación de los satélites. (Imagen: Emilien Fabacher/ISAE-Supaero)
La Agencia Espacial Europea (ESA), que hace un seguimiento activo de la basura espacial , apoya una serie de proyectos de lucha contra la basura en el marco de su programa Espacio Limpio. La ESA también ha anunciado la financiación de una idea desarrollada por el investigador Emilien Fabacher del Instituto Superior de Aeronáutica y del Espacio (ISAE-SUPAERO), de la Universidad de Toulouse (Francia).
La idea de Fabacher es recoger la basura espacial a distancia, pero no con una red, un arpón o un brazo robótico. En su lugar, espera recogerla sin ni siquiera tocarla.
«Con un satélite que quieras desorbitar, es mucho mejor si puedes mantenerte a una distancia segura, sin necesidad de entrar en contacto directo y arriesgarte a dañar tanto el satélite perseguidor como el objetivo», explica Fabacher en un comunicado de la ESA. «Así que la idea que estoy investigando es aplicar fuerzas magnéticas para atraer o repeler el satélite objetivo, para cambiar su órbita o desorbitarlo por completo».
Los satélites objetivo no necesitarían estar especialmente equipados de antemano, añade, ya que estos remolcadores magnéticos podrían aprovechar los componentes electromagnéticos, conocidos como «magnetorquers», que ayudan a muchos satélites a ajustar su orientación. «Estos son un elemento estándar a bordo de muchos satélites de órbita baja», dice Fabacher.
Este no es el primer concepto que implica el magnetismo. La agencia espacial japonesa (JAXA) probó una idea diferente basada en el magnetismo, una correa de sujeción electrodinámica de 6.000 metros extendida desde una nave espacial de carga. Esa prueba fracasó, pero fracasó porque el anclaje no se soltó, no necesariamente por un fallo en la idea en sí.
Aún así, los imanes no pueden hacer mucho con la basura espacial. La idea de Fabacher se centra principalmente en retirar de la órbita satélites enteros abandonados, ya que muchas piezas más pequeñas son demasiado diminutas o no son metálicas para ser retenidas con imanes. Sin embargo, esto sigue siendo valioso, ya que una pieza grande de basura espacial puede convertirse rápidamente en muchas piezas si choca con algo. Además, añade la ESA, este principio también podría tener otras aplicaciones, como utilizar el magnetismo para ayudar a grupos de pequeños satélites a volar en una formación precisa.
Robots gecko de agarre
Otra idea ingeniosa para recoger la basura espacial procede de la Universidad de Stanford, donde los investigadores han colaborado con el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA para diseñar un nuevo tipo de pinza robótica que puede agarrar y eliminar los desechos. Publicado en la revista Science Robotics, su idea se inspira en los lagartos de dedos pegajosos.
«Lo que hemos desarrollado es una pinza que utiliza adhesivos inspirados en los lagartos», dice el autor principal, Mark Cutkosky, profesor de ingeniería mecánica en Stanford, en un comunicado. «Es una consecuencia del trabajo que iniciamos hace unos 10 años sobre robots trepadores que utilizaban adhesivos inspirados en la forma en que las salamanquesas se adhieren a las paredes».
Los gecos pueden trepar por las paredes porque sus dedos tienen aletas microscópicas que crean algo llamado «fuerzas de Van der Waals» cuando están en pleno contacto con una superficie. Se trata de fuerzas intermoleculares débiles, creadas por diferencias sutiles entre los electrones de las partes externas de las moléculas, y por tanto funcionan de forma diferente a los adhesivos «pegajosos» tradicionales.
La pinza basada en la salamanquesa no es tan compleja como la pata de una salamanquesa real, reconocen los investigadores; sus aletas tienen unos 40 micrómetros de diámetro, en comparación con los 200 nanómetros de una salamanquesa real. Sin embargo, utiliza el mismo principio, adhiriéndose a una superficie sólo si las aletas están alineadas en una dirección específica, pero necesitando sólo un ligero empujón en la dirección correcta para que se adhiera.
«Si llegara e intentara empujar un adhesivo sensible a la presión sobre un objeto flotante, se alejaría», dice el coautor Elliot Hawkes, profesor adjunto de la Universidad de California en Santa Bárbara. «En cambio, puedo tocar las almohadillas adhesivas muy suavemente sobre un objeto flotante, apretar las almohadillas una contra otra para que queden bloqueadas y entonces puedo mover el objeto».
La nueva pinza también puede adaptar su método de recogida al objeto en cuestión. Tiene una rejilla de cuadrados adhesivos en la parte delantera, además de unas tiras adhesivas en los brazos móviles que le permiten agarrar los residuos «como si ofreciera un abrazo». La rejilla puede adherirse a objetos planos, como los paneles solares, mientras que los brazos pueden ayudar con objetivos más curvos, como el cuerpo de un cohete.
El equipo ya ha probado su pinza en gravedad cero, tanto en un vuelo parabólico como en la Estación Espacial Internacional. Como esas pruebas han ido bien, el siguiente paso es ver cómo se comporta la pinza fuera de la estación espacial.
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Estas son sólo dos de las muchas propuestas para limpiar la órbita terrestre baja, a las que se unen otras tácticas como los láseres, los arpones y las velas. Eso es bueno, porque la amenaza de la basura espacial es lo suficientemente grande y diversa como para que necesitemos varios enfoques diferentes.
Y, como ya deberíamos haber aprendido aquí en la Tierra, ningún salto gigantesco hacia adelante está realmente completo sin unos pequeños pasos hacia atrás para limpiar lo que hemos hecho.