La nave espacial Solar Orbiter de la ESA se desliza sobre la Tierra para obtener la ayuda de la gravedad, y es uno de los vuelos planetarios más riesgosos de la historia.

Impresión artística del Solar Orbiter sobrevolando la Tierra. Crédito: ESA / ATG medialab

La posibilidad de que la nave espacial Solar Orbiter de la ESA encuentre desechos espaciales mientras vuela sobre la Tierra es muy, muy baja. Sin embargo, el riesgo no es cero y es mayor que cualquier otro vuelo de la ESA. El hecho de que exista este riesgo destaca el desorden que hemos hecho con el espacio y por qué debemos tomar medidas para limpiar nuestro propio desorden.

El 27 de noviembre, después de un año y ocho meses de volar a través del Sistema Solar interior, el Solar Orbiter pasará por la casa para «descargar» un poco de energía extra. Esto alineará la nave espacial para sus próximos seis sobrevuelos de Venus. estos finales la gravedad ayuda mejorará e inclinará la órbita del Solar Orbiter, permitiendo que la sonda con protección térmica capture las primeras imágenes directas de los polos de nuestra estrella y mucho más.

Durante el paso elevado, se estima que Solar Orbiter pasará a solo 460 km por encima de la superficie de la Tierra en su aproximación más cercana, unos 30 km por encima de la trayectoria de la Estación Espacial Internacional. Viajará dos veces a través del anillo geoestacionario a 36.000 kilómetros de la superficie de la Tierra e incluso a través de la órbita baja de la Tierra, por debajo de 2.000 kilómetros, dos regiones llenas de basura espacial. Crédito: ESA

¿Qué tan arriesgado? Todo es relativo

Antes de preocuparnos demasiado, comencemos señalando que la probabilidad de que el Solar Orbiter sea golpeado por escombros es muy, muy, muy pequeña. Las misiones de observación de la Tierra pasan toda su vida en la órbita terrestre baja, la región del espacio más llena de escombros, y aunque realizan «maniobras para evitar colisiones» algunas veces al año, Solar Orbiter solo pasará unos minutos aquí mientras se dirige hacia el aproximación más cercana y luego se aleja de nuevo, hacia Venus.

El astronauta de la ESA, Tim Peake, tomó esta foto desde el interior de la Cúpula de la Estación Espacial Internacional, que muestra un fragmento circular de 7 mm de diámetro arrancado por el impacto de una pequeña pieza de escombros espaciales, posiblemente una escama de pintura o un pequeño fragmento de metal no mayor que un unas milésimas de milímetro de diámetro. El fondo muestra solo la oscuridad del espacio. Crédito: ESA / NASA

Tan pequeño como el riesgo, colisiones con escombros en altitudes bajas de la Tierra Lo hace ocurrir. En 2016, un panel solar de la nave espacial Sentinel-1A de la ESA fue golpeado por una partícula que se cree que tiene menos de cinco milímetros de tamaño. A pesar de su tamaño, su alta velocidad relativa significaba que aún dañaba un área de 40 cm de diámetro, lo que provocaba una pequeña reducción de la potencia a bordo y ligeros cambios en la orientación y la órbita del satélite. Cientos de millones de partículas de escombros de este tamaño se encuentran actualmente en órbita.

Hubble, el NASA/ ESA Space Telescope, pasó 31 años en órbita terrestre a una altitud de unos 547 kilómetros. En ese momento, fue testigo de los cielos llenos de satélites y escombros y sintió el impacto, ya que sus propios paneles solares fueron bombardeados y degradados por pequeñas partículas de escombros.

En abril de 2020, el BepiColombo sobrevoló la Tierra con una aproximación de 12.500 kilómetros. La Oficina de Desechos Espaciales de la ESA también realizó un análisis de riesgo de colisión para este sobrevuelo cuando la nave espacial pasó por la órbita geoestacionaria, aunque voló muy por encima de la órbita terrestre baja llena de desechos. Crédito: ESA / BepiColombo / MTM, CC BY-SA 3.0 OIG

Aunque el riesgo para el Solar Orbiter mientras vuela sobre la Tierra es pequeño, sigue siendo «distinto de cero». No enfrentó ese riesgo cuando fue balanceado por Venus, ni la Oficina de Desechos Espaciales de la ESA tuvo que realizar un análisis de riesgo de colisión, ya que BepiColombo fue golpeada recientemente por Mercurio, o cuando Cassini–Huygens pasó volando Júpiter.

Vuelos más allá de la Tierra, por ejemplo, cuando Cassini / Huygens sobrevoló la Tierra en 1999, cuando Rosetta regresó tres veces en 2005, 2007 y 2009, y Juno pasó por allí en 2013, había menos satélites, menos escombros y ninguna ‘mega’ constelación ‘ en orbita. Un sobrevuelo de la Tierra hoy, aunque todavía seguro, es más riesgoso de lo que solía ser.

Evitación de colisiones interplanetarias

La Oficina de Desechos Espaciales de la ESA inició recientemente evaluaciones de riesgo basadas en la trayectoria del Solar Orbiter y la posición esperada de los objetos catalogados en órbita alrededor de la Tierra, proporcionando una probabilidad de colisión para cualquier aproximación específica.

En estos casos, la incertidumbre comienza alta pero disminuye a medida que evolucionan las órbitas de los objetos. A medida que se acerca el momento de la aproximación, nuestros datos de observación mejoran, reduciendo las incertidumbres en la ubicación de los objetos involucrados. Como suele ser el caso, cuanto más sabemos acerca de la posición de dos objetos, más seguros estamos de que se cruzarán con seguridad.

El espacio puede parecer una vasta extensión vacía, pero los satélites que orbitan la Tierra enfrentan el riesgo constante de colisión, con otros satélites, vivos o muertos, o con fragmentos de escombros. Ahora es una rutina para los operadores de naves espaciales en carreteras muy transitadas dirigir su misión fuera de peligro. De hecho, en la ESA, cada misión realizada realiza un promedio de dos ‘maniobras para evitar colisiones’ por año. Estas maniobras son costosas. Se pasan horas en tierra monitoreando los cielos, calculando riesgos y planeando maniobras, sin mencionar el combustible extra gastado y los datos científicos perdidos y los datos recopilados mientras los instrumentos están apagados. Crédito: ESA / UNOOSA

A veces, sin embargo, a medida que pasa el tiempo y se acerca una aproximación, aumenta la posibilidad de una colisión. Para cada una de las misiones Sentinel en órbita terrestre, se realiza una maniobra para evitar colisiones aproximadamente una vez cada cinco a seis meses, cuando la ‘distancia de falla’ con otro objeto se considera demasiado arriesgada.

Para Solar Orbiter, en el improbable escenario de que se necesite una maniobra para sacarlo de un impacto potencial, la decisión se tomaría el jueves 25 de noviembre, dos días antes de la aproximación. Se llevaría a cabo el viernes 26 de noviembre, aproximadamente seis horas antes del acercamiento.

¿Todo claro?

Una vez que el Solar Orbiter deja la órbita terrestre baja y pasa por encima de la órbita geoestacionaria, está fuera de la zona de peligro. Esto debería ser aproximadamente una hora después de su distancia mínima a la Tierra.

A medida que la misión se aleja, volando con un poco menos de energía de la que llegó, ella y sus equipos de misión nunca más tendrán que considerar los desechos espaciales. Para las misiones que aún están en órbita y para las que aún no se han lanzado, la situación en el espacio se vuelve cada vez más preocupante.

Después de décadas de lanzamientos, sin pensar mucho en lo que se haría con los satélites al final de sus vidas, nuestro entorno espacial se ha llenado de desechos espaciales. A medida que el Solar Orbiter pasa rápidamente, pasando solo momentáneamente por las carreteras orbitales de la Tierra, es un recordatorio importante de que el problema de los desechos espaciales es exclusivo de la Tierra, nuestra propia creación y nuestra para limpiar.

Mire el video de arriba para descubrir cómo está trabajando la ESA para evitar que se creen más escombros y limpiar lo que ya está allí.