La iniciativa Espacio Limpio de la ESA realizó pruebas de reentrada simuladas dentro de un túnel de viento de plasma en las instalaciones del Centro Aeroespacial Alemán DLR en Colonia. Crédito: ESA
Puede ser contrario a la intuición, pero diseñar satélites para un mejor desmantelamiento es una de las principales estrategias para combatir los desechos espaciales. Desarrollado por la ESA espacio limpio iniciativa, el enfoque se llama ‘Diseño para la desaparición’ e implica garantizar que los satélites abandonados se descompongan por completo y se quemen cuando vuelvan a entrar en la atmósfera.
Para estar seguro, el hardware de reentrada espacial debe quemarse por completo durante la inmersión atmosférica. En la práctica, algunas piezas pueden llegar a la Tierra, algunas de ellas lo suficientemente grandes como para causar daños graves.
En 1997, por ejemplo, los tejanos Steve y Verona Gutowski se despertaron por el impacto de lo que parecía ser un «rinoceronte muerto» a sólo 50 metros de su casa de campo. Resultó ser un tanque de combustible de 250 kg de una etapa de cohete.
El tanque principal de propulsor de la segunda etapa de un cohete Delta 2 aterrizó cerca de Georgetown, Texas, EE. UU., El 22 de enero de 1997. Este tanque de aproximadamente 250 kg es básicamente una estructura de acero inoxidable y sobrevivió a la reentrada relativamente intacta. Crédito: NASA
Las regulaciones modernas sobre desechos espaciales requieren que tales incidentes no ocurran. Las reentradas incontroladas deben tener menos de 1 en 10,000 posibilidades de herir a alguien en el suelo.
Como parte de un esfuerzo mayor llamado limpiar, La ESA está desarrollando tecnologías y técnicas para garantizar que los futuros satélites de órbita baja se diseñen de acuerdo con el concepto de diseño para extinción ‘D4D’.
Es más probable que algunos elementos satelitales más pesados sobrevivan al proceso de reentrada. Estos incluyen motores magnetotérmicos que usan imanes para cambiar la orientación de la nave espacial contra el campo magnético de la Tierra, instrumentos ópticos, tanques de propelente y presión, los mecanismos de accionamiento que operan paneles solares y ruedas de reacción, giroscopios giratorios utilizados para cambiar de dirección apuntando a un satélite.
Reingreso por satélite. Crédito: ESA / Sacha Berna
Un elemento de la investigación de D4D consiste en derretir estos voluminosos elementos en el interior plasma túneles de viento capaces de reproducir las condiciones del incendio involucradas. Otro es planificar métodos para asegurar la separación temprana de los escombros entrantes.
Durante el reingreso, los flujos de calor máximos y las cargas mecánicas a menudo provocan la ruptura de un satélite a unos 75 km por encima. Solo después de esta altitud, la mayoría de los equipos interiores expuestos al flujo de calor también comenzarán a «extinguirse».
Rompiendo al reingresar. Crédito: ESA / Sacha Berna
Pero diseñar una altitud de ruptura más alta implicaría que el equipo interior estaría expuesto al flujo de calor durante un período más largo, lo que aumentaría en gran medida su capacidad de ruptura general. Las posibles formas de garantizar esto incluyen más juntas fusibles que mantienen unidos los paneles satélite o el uso de «aleaciones con memoria de forma» que cambian de forma con la temperatura.
Clean Space también utiliza el software DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis) para calcular el cumplimiento de un determinado proyecto de satélite con los estándares de mitigación de desechos espaciales y para garantizar que se tengan en cuenta los últimos hallazgos de las investigaciones, siempre con el objetivo de reducir el riesgo. de lesiones por debajo de ese valor crucial de 1 en 10,000.
