Diseñados para desaparecer

Pruebas en túneles de viento de plasma / DLR

Al límite: cómo se funde un satélite

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Imagina enfrentarte cara a cara a más de media tonelada de metal y estructuras compuestas, cajas electrónicas y paneles solares —un satélite no deseado—, y que después te entreguen un soplete y te pidan que lo derritas hasta que se vaporice. En la vida real, eso es exactamente lo que hace nuestra atmósfera con algunos satélites cuando sus misiones han terminado.

 

Las reentradas no controladas deberían tener una 1 posibilidad entre 10.000 de provocar daños una vez en la superficie

ESA / Los satélites que circulan a menos de 600 km se destruyen progresivamente por el rozamiento del aire y posteriormente se consumen en el horno de reentrada. La mala noticia es que algunas partes de los satélites sobreviven a esta caída. Miles de ejemplos se han recopilado con los años, algunos de un tamaño alarmante.

En 1997, por ejemplo, la pareja de Texas Steve y Verona Gutowski se despertaron por el impacto de lo que les pareció un “rinoceronte muerto” a solo 50 m metros de su granja. Resultó ser un depósito de combustible de 250 kg que pertenecía a una etapa de un cohete.

La normativa moderna sobre residuos espaciales pretende acabar con estos incidentes. Las reentradas no controladas deberían tener una 1 posibilidad entre 10.000 de provocar daños una vez en la superficie.

Aterrizaje de residuos en Texas / NASA
Aterrizaje de residuos en Texas / NASA

Como parte de un proyecto mayor denominado CleanSat, la ESA está desarrollando tecnologías y técnicas para garantizar que los futuros satélites de órbita baja sean ‘D4D’ – diseñados para desaparecer.

“La reentrada de una satélite no es un suceso único sino más bien proceso”, explica Tiago Soares de CleanSat. “Según nuestras observaciones, el cuerpo principal se separa en varias partes normalmente a unos 70-80 km de altitud, después de lo cual las partes del interior se dispersan”.

El cuerpo principal se separa en varias partes normalmente a unos 70-80 km de altitud, después de lo cual las partes del interior se dispersan

“Los objetos que pueden sobrevivir bajo la superficie son depósitos de propelente creados de materiales con puntos de fusión muy altos, como el titanio o el acero inoxidable, además de elementos densos como instrumentos ópticos y grandes mecanismos”.

“Como parte de CleanSat, estamos buscando la manera de diseñar estos objetos para que sean más destructibles, quizás mediante nuevas aleaciones de aluminio para los depósitos, por ejemplo”.

Sin embargo, aun las partes rediseñadas no se derretirán si no están expuestas a temperaturas elevadas con suficiente antelación. Esto muestra la necesidad de adoptar un enfoque general D4D, como separar el cuerpo del satélite lo más pronto posible durante la reentrada”.

Los planificadores de las misiones utilizan diversos paquetes de software para valorar la destructibilidad de los diseños de satélites en las diferentes etapas del proceso de desarrollo.

Se combinan reentradas virtuales frecuentes con pruebas físicas; los materiales de muestra explotan por la acción de chorros de aire hipersónico combinado con calentadores de arco eléctrico en los túneles de viento en Alemania.

Pruebas en túneles de viento de plasma / DLR
Pruebas en túneles de viento de plasma / DLR

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“Realizamos comprobaciones cruzadas entre los túneles” —añade Tiago— “y hemos obtenido algunos resultados contradictorios”. Por ejemplo, asumimos que los materiales compuestos utilizados para las estructuras de los satélites serían destruidos fácilmente, y que las fibras de carbono se dispersan según se derrite la resina que las une.

“En realidad, esto ocurre mucho más despacio, capa a capa, pero este descubrimiento destapa la posibilidad de modificar las resinas para encontrar estructuras más adecuadas en el futuro”.

D4D es simplemente una de las vías que están siendo investigadas en el marco de CleanSat, como parte de la iniciativa CleanSat de la ESA. Otras incluyen el descenso de satélites de una forma controlada, elevándolos a órbitas más seguras, abandonando las técnicas tradicionales para reducir la probabilidad de explosión y nuevas tecnologías para hacer los satélites más ligeros o más eficientes, preservando el combustible para efectuar posteriormente un vertido seguro.

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