Simulacio de la brossa espacial vista des de mes enlla de l'
orbita geosincrona
(36.000 km).
La
brossa espacial
o
ferralla espacial
(
space debris
o
space junk
en angles) son objectes creats per l'home que estan actualment en orbita al voltant de la terra pero que no tenen cap tipus d'utilitat practica.
La brossa espacial esta formada per quasi qualsevol cosa, que pot anar des d'etapes senceres d'un coet o satel·lits fora de servei, fins a fragments d'explosions, capes de pintura, residus provinents dels acceleradors solids, liquid refrigerant de satel·lits amb generadors nuclears i altres petites particules.
[1]
Flash energetic provocat per un impacte a hipervelocitat durant una simulacio sobre que passa quan una particula de ferralla espacial impacta amb una nau en orbita.
D'acord amb el llibre d'Edward Tufte
Envisioning Information
, entre els objectes considerats com brossa espacial es troba un guant que l'astronauta Edward H. White va perdre en la primera activitat extravehicular (E.V.A.) americana, una camera de fotos perduda per
Michael Collins
prop de la
Gemini 10
, bosses d'escombraries, una clau anglesa i un raspall de dents. Sunita Williams de la missio STS-116 tambe va perdre un camera de fotos durant una activitat extravehicular. La majoria d'aquest objectes inusuals acaben reentrant a l'atmosfera de la terra en poques setmanes degut a les orbites en les que van ser deixats anar i a causa de la seva mida reduida. Coses com aquestes no representen la part mes important del problema de la desferra espacial. Unes 100 tones de fragments creats per uns 200 incidents continuen en orbita. La majoria de la brossa espacial es concentra en
orbites terrestres baixes
(LEO), tot i que tambe se'n poden trobar mes enlla de les
orbites geosincrones
.
La preocupacio que genera la brossa espacial esta creixent en els darrers anys, ja que les col·lisions a velocitats orbitals poden causar greus avaries en satel·lits operatius a la vegada que poden produir encara mes ferralla descontrolada en el proces (
sindrome de Kessler
). Darrerament algunes naus espacials, com l'
Estacio Espacial Internacional
, s'han blindat per intentar lluitar contra aquests impactes, o com a minim, intentar minimitzar-los. Els astronautes quan realitzen treballs a l'exterior d'aquests complexos espacials tambe poden ser vulnerables a aquests impactes. Oficialment la primera maniobra del transbordador espacial america (
Space Shuttle
) per evitar la col·lisio amb un fragment de brossa espacial es va produir durant la missio STS-48 al setembre del 1991. Va caldre una ignicio de 7 segons dels motor de la nau (
Reaction Control System
) per tal d'esquivar un tros de ferralla del satel·lit
Kosmos 955
.
Boires de particules molt petites no son tant perilloses com les comentades, pero poden causar forca mal per l'erosio que provoquen sobre les superficies impactades.
Mesures de mitigacio
[
modifica
]
Densitat de brossa espacial depenent de l'alcada. Font: ESA MASTER-2001.
Per tal de minimitzar la creacio de brossa espacial addicional, s'han proposat diverses mesures. Una de les mes destacables consisteix en la 'passivitzacio' de les etapes superiors dels coets un cop exhaurides. Es tracta d'alliberar el combustible residual per tal de reduir el risc d'explosions en orbita, cosa que podria generar milers de nous petits fragments descontrolats.
Treure d'orbita (o desorbitar) els satel·lits que han arribat al final de la seva vida util, es tambe una mesura de mitigacio forca efectiva. En els casos en els que un desorbitament directe (i per tant controlat) requereix una quantitat de combustible de la que el satel·lit no disposa, se'l pot portar a una orbita mes baixa on el fregament atmosferic l'acabi fent caure sobre el planeta. Aquesta maniobra es va dur a terme satisfactoriament amb el satel·lit
frances
SPOT-1 a finals del 2003. Aquest dispositiu acabara reentrant a l'amosfera d'aqui a uns 15 anys.
Per ajudar a treure d'orbita un satel·lit sense gastar combustible, s'esta estudiant l'us d'un
termination tether
(cable exterminador). No es mes que un cable conductor de l'electricitat que, desplegat cap a la terra, genera un
corrent electric
en interaccionar amb el
camp magnetic terrestre
que provoca que el satel·lit es vagi frenant gradualment i acabi reentrant.
[2]
A les orbites des de les quals no es economicament possible de fer reentrar el satel·lit, com per exemple des de l'orbita geoestacionaria, el que es fa es moure tots el satel·lits a una orbita d'aparcament (una mena de cementiri espacial) on nomes hi ha satel·lits fora de servei.
S'han fet moltes propostes orientades a trobar una manera de netejar l'orbita de residus fent-los reentrar cap a l'amosfera com lasers netejadors per volatilitzar o empenyer les particules cap a orbites que decaiguin rapidament o grans bombolles d'aerogel per absorbir l'impacte d'aquests detritus i acabar reentrant amb tots els residus al seu interior. De totes maneres, la majoria dels esforcos actuals se centren a prevenir les col·lisions mantenint controlats els fragments mes grans i tractant d'evitar que se'n generin mes.
Mesures de la brossa espacial
[
modifica
]
El 'Long Duration Exposure Facility' (LDEF) es una font d'informacio vital sobre l'entorn de brossa espacial
El comandament estrategic america (
U.S. Strategic Command
) mante un cataleg que actualment te inventariats uns 10.000 objectes, entre altres coses per evitar de confondre'ls amb missils provinents d'un pais hostil. Les dades per mantenir el cataleg es recullen des de bases terrestres emprant tant radars com telescopis i des d'un telescopi espacial.
[3]
Tot i aquests esforcos, la majoria de restes espacials continuen estant descontrolades. Segons els models de la ESA, hi ha mes de 600.000 objectes mes grans d'un cm en orbita (ESA Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference, MASTER-2005).
Els dispositius per detectar la brossa espacial son especialment valuosos per recollir informacio sobre les particules amb mides inferiors a un mil·limetre. El satel·lit LDEF desplegat per la missio de la NASA STS-41-C Challenger i recollit per l'STS-32 Columbia va estar 68 mesos en orbita. Un cop a terra es van examinar detalladament les seves superficies permetent una analisi de la distribucio direccional i la composicio del flux de residus orbitals. El satel·lit EURECA desplegat el 1992 per la missio STS-46 Atlantis i recollit l'any seguent per l'STS-57 Endevour va proporcionar informacio addicional sobre aquests entorns.
Una altra font d'informacio sobre l'estat de l'entorn de la brossa espacial son, les campanyes de l'Agencia Espacial Europea (ESA) amb el telescopi de brossa espacial (Space Debris Telescope), el TIRA,
[4]
el radar de Goldstone, el radar de Haystack,
[5]
i la matriu de radars Cobra Dane.
[6]
Les dades recollides durant aquestes campanyes s'empren per validar els models de l'entorn de la brossa espacial com l'ESA-MASTER. Aquests models son l'unica manera d'estimar el risc d'impacte amb un residu espacial, ja que nomes els objectes mes grans poden ser seguits regularment.
Els panells solars del telescopi espacial Hubble recuperats quan en van canviar (missions STS-61 Endevour i STS-109 Columbia) van proporcionar tambe informacio molt important sobre la quantitat, evolucio i efectes de la brossa espacial en aquest entorn. Els impactes i perforacions de la superficie d'aquests panells van ser comptats i classificats per la ESA, que aixi va obtenir dades addicionals per validar els seus models numerics.
Diagrames de Gabbard
[
modifica
]
Diagrama de Gabbard d'uns 300 fragments de la desintegracio -passats 5 mesos- de l'accelerador de la tercera etapa del coet xines 'Long March 4' l'11 de marc del 2000.
Les agrupacions de brossa espacial generades per la desintegracio de satel·lits s'acostumen a estudiar emprant grafiques conegudes com a ≪Diagrames de Gabbard≫. En aquest tipus de grafiques es representen el perigeu i l'apogeu de cadascun dels fragments individuals comparats amb el seu periode orbital. La distribucio de punts resultants es pot fer servir per inferir altres informacions com la direccio i el punt on es va produir l'impacte o incident.
[7]
[8]
Principals incidents
[
modifica
]
Un dels darrers incident de la historia pel que fa a la creacio de brossa espacial, va ser la prova d'una arma antisatel·lit (ASAT) que va realitzar la Xina el passat 11 de gener del 2007.
[9]
Aquesta prova va generar mes de 900 fragments detectables i es calcula que addicionalment es podrien haver dispersat mes d'un milio de fragments d'un mil·limetre o mes.
Un altre fet, potencialment mes important que l'anterior, es el que va passar el 19 de febrer del 2007 quan l'etapa acceleradora d'un coet rus Briz-M va explotar en orbita sobre Australia. L'accelerador llancat el 28 de febrer del 2006 portant el satel·lit de comunicacions Arabsat-4A, pero va fallar abans que pogues exhaurir tot el seu combustible. L'explosio va poder ser gravada per diversos astronoms, pero a causa de la serva orbita la boira de residus es molt dificil de quantificar emprant els radars terrestres. Tot i aixo, a data de 22 de febrer del 2007 s'han identificat mes de 1.000 fragments.
[10]
[11]
Principals col·lisions
[
modifica
]
La primera col·lisio verificada amb un tros de ferralla espacial previament catalogada, la va patir l'any 1996 el satel·lit frances CERISE del qual se'n va despendre una part.
[12]
La persona que te el dubtos honor d'esser la primera a rebre l'impacte d'un tros de ferralla espacial es Lottie Williams. Mentre caminava per un parc de Tulsa (Oklahoma, EUA) al 22 de gener del 1997 a les 3:30am, va veure una llum al cel que semblava un meteor. Minuts despres un tros de ferro ennegrit d'uns 15 cm li va impactar a l'espatlla. Dies mes tard es va confirmar que aquest objecte era una part d'un tanc de combustible d'un coet Delta II amb el que la forca aeria nord-americana (USAF) havia llancat un satel·lit el 1996.
[13]
Al 10 d'octubre del 2006, una casa d'Alemanya va ser completament cremada per un foc que es creu que va ser encetat per un bolid de no mes de 10mm.
[14]
Enllacos externs
[
modifica
]