El problema de la brossa espacial: ‘Satèl·lit, on vas?’

L’onze de gener de 2007 la Xina va destruir intencionadament, mitjançant un míssil, un satèl·lit propi que orbitava el nostre planeta. D’aquesta manera volia demostrar al món la seva potència militar i tecnològica. Tanmateix, allò que féu preocupar de debò la resta de països no fou aquesta demostració de força, sinó el fet que l’explosió generà més de 2.000 peces d’una mida superior a la d’una pilota de golf i unes 150.000 partícules més petites viatjant a gran velocitat. Nou anys més tard encara n’orbitaven descontroladament unes 3.000. Si cap d’aquestes partícules impactava amb un satèl·lit, o amb l’Estació Espacial Internacional, podia destruir-los. La qual cosa generaria encara més partícules, que podrien dur a una reacció en cadena que destruís tots els objectes artificials que orbiten la Terra. És el conegut com a efecte Kessler, que dificultaria l’enlairament de les naus espacial, n’augmentaria el perill de col·lisió i, en el pitjor dels escenaris, impossibilitant l’accés a l’espai. Encara no hem arribat a aquest llindar, però diversos científics alerten que la situació actual és crítica i cal començar a prendre accions per a evitar-ho. L’espai és immens, i fins ara no ens hem preocupat per què passa amb els objectes que hi llancem. Però com en els altres problemes ambientals, comença a fer-se evident que ens comportem de manera insostenible i que hem de canviar la manera de fer les coses. Quines accions es poden prendre per reduir la brossa espacial?

Un abocador orbitant la Terra

El primer objecte humà que arribà a l’espai fou un míssil V-2, desenvolupat per l’alemanya nazi, el 20 de juny de 1944. Va assolir una alçada de 176 quilòmetres, però la gravetat el va fer tornar a la Terra. Un objecte, encara que sigui a l’espai exterior, és afectat per la gravetat. Per evitar que tornin al nostre planeta, han de ser accelerats per tal que la força centrífuga compensi la gravetat, que com a resultat produeix una gravetat zero. És la velocitat d’escapament. Qualsevol coet que assoleixi aquesta velocitat pot posar objectes en òrbita o en direcció a l’espai interestel·lar. El primer objecte que va assolir aquesta condició fou el satèl·lit Sputnik 1, llançat per la Unió Soviètica el 4 d’octubre de 1957. Cinc anys més tard ja hi havia 500 objectes en òrbita. El 2002 es va superar la barrera dels 10.000. Actualment n’hi ha uns 16.000 fins a 2.000 km d’alçada, i uns 1.500 en òrbites fins a 35.000 km. Es tracta dels objectes de què tenim constància i de què podem fer un seguiment. Juntament amb alguns de més petits, indetectables des de la superfície terrestre, s’estima que de tots els objectes artificials que orbiten actualment la Terra, només un 6% són satèl·lits actius. El 21% correspon a enginys antics, el 17% a peces de les etapes superiors dels coets, el 13% a restes de les missions espacials i fins al 43% són fragments d’explosions i col·lisions. En pocs anys, hem transformat l’espai més pròxim al nostre planeta en un gran abocador.

Aquests nombres poden doblar-se ràpidament. SpaceX, la primera companyia espacial privada fundada per Elon Musk, ha rebut el vist-i-plau per a llançar 12.000 satèl·lits que proporcionaran Internet d’alta velocitat arreu del planeta. La mateixa companyia comença a abaratir enormement l’accés a l’espai, i juntament amb iniciatives com ara Blue Origin (del propietari d’Amazon), pot fer possible un creixement exponencial dels objectes en òrbita. Per aquest motiu han començat a sonar les alarmes en vista del fet que un accident no previst causi una catàstrofe incontrolable i sense marxa enrere. Ja hi ha hagut casos en què satèl·lits han hagut de fer maniobres per a evitar impactes i, fins i tot, l’Estació Espacial Internacional ha estat en perill. De fet, el 2009 es va produir la primera col·lisió sense control de dos satèl·lits, l’Iridium 33 i el Kosmos-2251, a una velocitat de 42.000 km/h, que va generar més de 1.000 peces de brossa espacial. Es tracta d’un perill ben real que no pot fer més que empitjorar si no hi prenem mesures.

Cal tenir en compte, tanmateix, que encara que un satèl·lit, objecte o partícula sigui en òrbita al voltant de la Terra, l’atmosfera no ha desaparegut completament, especialment amb les òrbites més baixes (més properes). Juntament amb el vent solar, això produeix un fregament que, encara que és extremadament petit, imperceptible, va reduint la seva velocitat, de manera que amb els anys la força centrífuga no aconsegueix contrarestar la gravetat i els objectes acaben reentrant al nostre planeta. Conserven una gran velocitat, i en entrar en contacte amb la part de l’atmosfera més densa s’acaba desintegrant completament sense arribar a la superfície per la calor extrema generada pel fregament amb l’aire. Molt rarament un satèl·lit és prou gran per a no desintegrar-se completament. És per aquest motiu que a poc a poc tots els objectes que ens orbiten van tornant al planeta. Gràcies a això una part de la brossa espacial es va eliminant amb el temps. Tot i això, poden restar molts anys a l’espai. El satèl·lit més antic que encara orbita és el Vanguard 1, llançat el 1958.

Com netegem l’espai?

Com hem vist, actualment només el 6% dels objectes en òrbita estan funcionant, mentre la resta formen part de la brossa espacial. Tot i que acabaran caient, posen en perill qualsevol nova missió espacial. Així doncs, la primera conclusió és que cal aplicar a l’espai les clàssiques 3 R de l’ecologisme: reduir, reutilitzar i reciclar. Encara que pugui resultar increïble, els satèl·lits actuals es construeixen sense considerar-se què passa quan s’acaba la seva vida útil. La primera mesura seria, per tant, dissenyar els objectes espacials per tal que, un cop acabada la missió, retornin cap a l’atmosfera per ser destruït o se situï en una òrbita segura perquè a poc a poc vagi perdent velocitat. Certament, això n’encariria el cost i el temps de desenvolupament, perquè hauria d’incloure sistemes de propulsió que farien augmentar-ne la complexitat i el pes.

Una segona línia d’actuació seria reduir al màxim les peces que resten a l’espai després de la posada en òrbita dels satèl·lits. En aquest sentit, són molt destacables els avenços de SpaceX, que mira de reutilitzar al màxim els seus coets. Tanmateix, malgrat que les parts principals dels coets tornin a la superfície de forma segura per ser reutilitzades, encara n’hi ha de les etapes superiors. Són coets que entren en funcionament a l’espai per dur els satèl·lits a la seva òrbita final i, un cop ho fan també acaben en òrbita. Així doncs, aquestes parts també han de ser dissenyades per retornar al planeta. Una alternativa seria de prescindir dels coets per etapes actuals, i tornar a les llançadores espacials, és a dir, naus completament reutilitzables com si fossin un avió. SpaceX també innova en això, i dissenya l’Starship, una nau espacial dissenyada per ser reutilitzada al 100% i de forma ràpida (en 24h) que permetria viatjar per tot el sistema solar i que també permetria de posar en òrbita satèl·lits. De fet, la NASA ja n’ha fet consultes per satèl·lits d’una mida que els coets actuals no permeten de llançar.

Una tercera línia d’actuació seria reaprofitar al màxim els satèl·lits. Normalment deixen de funcionar perquè s’acaba l’energia o una part s’ha espatllat. Això també pot fer que explotin inesperadament i produeixin centenars o milers de peces descontrolades. Amb l’abaratiment dels llançaments, a més d’afavorir la proliferació de nous objectes, es pot també abaratir les operacions de reparació de satèl·lits. Per què hem de construir i llançar un nou satèl·lit si podem arreglar un que ja sigui en òrbita? L’operació no seria senzilla ni barata, però es podrien dissenyar naus en òrbita robotitzades amb la missió de capturar satèl·lits vells per reabastir-los energèticament o canviar les parts malmeses. En aquesta línia ha nascut la iniciativa d’Altius Space Machines, que pretén de capturar els satèl·lits amb un braç robòtic magnètic.

Però que fem amb els objectes que no es poden arreglar? La mateixa tecnologia desenvolupada per capturar satèl·lits i arreglar-los també serveix per a recollir-los i reciclar-los. S’ha proposat, fins i tot, que amb aquestes parts es fabriquin nous satèl·lits per a noves missions, sigui a la Terra, la Lluna, Mart o més enllà. Però la dificultat de crear enginys en òrbita és extrema i no sembla una opció realista ara per ara. Malgrat tot, disposar de naus automàtiques en òrbita, que capturin objectes que ja no funcionen, pot servir per a retirar de forma segura tots aquells satèl·lits antics o que no hagin estat dissenyats per a un retorn al nostre planeta. Aquesta línia d’actuació implica abandonar el principi de les 3 R i anar directament a la neteja activa de la brossa que ja hi ha en òrbita, especialment el 43% de fragments resultats d’explosions i col·lisions.

Amb aquest objectiu, la Comissió Europea ha finançat el projecte RemoveDEBRIS (‘elimina la brossa’, en anglès), que mira de provar diverses tecnologies. Va ser posat en òrbita l’abril del 2018 a l’Estació Espacial Internacional. La primera tecnologia que va provar, amb èxit, fou de capturar objectes mitjançant una xarxa. La idea és que en un futur es puguin desplegar xarxes en òrbita per anar atrapant brossa per ser posteriorment portada a una òrbita segura de retorn al planeta. Ara, aquest no fou l’únic experiment que realitzà. A començament d’enguany també aconseguí de capturar un objecte simulat amb un arpó. D’aquesta manera es poden capturar satèl·lits o restes prou grans. Al final de la missió, el projecte RemoveDEBRIS desplegarà una gran vela que actuarà com un paracaigudes per frenar-lo i ser desintegrat en l’atmosfera més densa.

Hi ha més tecnologies proposades. Fins ara hem vist propostes de solucions per als objectes més grans, però fer net de les partícules més fines, que escapen a una xarxa, és especialment difícil i són, atesa la facilitat per a no ser detectades, un dels riscs d’accidents principals. Una de les solucions proposades són els làsers, que vaporitzarien aquestes partícules petites. També podrien ser utilitzats per empènyer objectes més grans cap al planeta. Tanmateix, no disposem actualment de làsers amb prou potència perquè es puguin desplegar a l’espai, i fins i tot alguns científics creuen que, en vaporitzar un objecte, es podrien crear més micropartícules igualment perilloses.

També hi ha un seguit de tecnologies proposades més sofisticades en la concepció. Semblant als làsers, s’ha proposat de disparar feixos d’ions que poguessin moure i frenar objectes i partícules. Hi ha un primer problema: a l’espai la força-reacció faria que el disparador s’accelerés, que anés en direcció contrària i que perdés la utilitat en allunyar-se cada vegada més de l’òrbita desitjada. Solució? Posar els disparadors iònics de manera oposada i disparar-los simultàniament per tal que es mantingués en la mateixa posició. També es podria desplegar en òrbita un cable molt llarg que, en interaccionar amb el camp magnètic terrestre, creés una força prou potent per a arrossegar material cap a una òrbita desitjada. Amb el mateix principi, la NASA ha proposat de crear braços robòtics que acabessin amb un seguit de cables lliures amb forces electroestàtiques. Un primer experiment a l’Estació Espacial Internacional s’ha completat amb èxit.

Cal repensar la nostra activitat a l’espai

L’any 1963 el projecte West Ford va posar en òrbita 480 milions (sí, milions) de petites antenes –agulles de menys de 2 cm de llarg– amb l’objectiu de crear una ionosfera artificial. Tot i que la gran majoria van caure a la Terra al cap de tres anys, algunes no es van desplegar correctament i encara avui orbiten –formen 41 grups–, que a poc a poc van tornant. És evident que aquesta manera de fer no és sostenible. Llançar coets, satèl·lits i petits objectes a l’espai sense pensar què passa després de la seva vida útil i no preocupar-se pels residus que generen o com poden interaccionar amb els objectes ja existents és força irresponsable. Especialment quan els pròxims anys els objectes en òrbita creixeran de manera molt significativa.

Si no es prenen mesures, el perill d’una reacció en cadena incontrolable serà cada vegada més gran. I encara que no ens ho sembli, el nostre dia a dia depèn de manera important dels satèl·lits. Internet, el GPS, la televisió, comunicacions internacionals o la navegació aèria, entre més, que podrien desaparèixer tal com els coneixem d’un dia per l’altre. Per a alguns científics i gestors espacials, l’efecte Kessler ha començat a ser un malson versemblant. Ens hi juguem retrocedir tecnològicament i romandre tancats al nostre planeta durant dècades.