José Mª Moreno: Congestión en el tráfico espacial

El intenso trafico de satélites espaciales originó un alto riesgo de colisión entre dos de ellos, el 2 de septiembre de 2.019.

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José Mª Moreno Ibáñez.  AC/19.52

La Agencia Espacial Europea (ESA) ha tenido que realizar una maniobra de evasión para evitar una colisión y así proteger a una de sus naves espaciales de chocar con un satélite perteneciente a una gran constelación.

El lunes 2 de setiembre de 2.019, por la mañana, el satélite de observación Aeolus Earth de la Agencia disparó sus propulsores, alejándolo de un posible curso de colisión con un satélite SpaceX de la constelación Starlink.

Satélite Aeolus Credit ESA

Aeolus Earth es un satélite de observación de la Tierra operado por la ESA, construido por Airbus Defence & Space, colocado en una órbita terrestre a 320 kilómetros de altitud, el 22 de agosto de 2018, con el objetivo de realizar observaciones globales de los componentes del viento y proporcionar información necesaria para la realización de los pronósticos del tiempo. Aeolus es el 5º satélite dentro del programa de la ESA “Planeta Vivo” cuyo objetivo principal es desarrollar el conocimiento general de la atmósfera de la Tierra y de los sistemas metereológicos.

Starlink es una constelación de satélites de comunicación propiedad de la compañía SpaceX para proporcionar acceso global a Internet por satélite. La constelación consistirá en miles de nano-satélites, trabajando en combinación con transceptores terrestres.

Las constelaciones de satélites son flotas de cientos (hasta de miles) de pequeñas naves espaciales que trabajan juntas en órbita. Se espera que se conviertan en una parte muy importante del entorno espacial de la Tierra en los próximos años.

Durante la última semana de agosto, el 18° Escuadrón de Control Espacial de la Fuerza Aérea de los EE. UU., que emite constantemente datos sobre los objetos que orbitan los cielos de la Tierra, proporcionando información a los operadores espaciales sobre cualquier posible riesgo de colisión; advirtió de una posible ‘conjunción’ a las 11:02 UTC del lunes 2 de septiembre, entre el satélite Aeolus de la ESA y el Starlink44 (uno de los primeros 60 satélites lanzados recientemente para la mega constelación de SpaceX, de los 12.000 que tendrían en órbita a mediados de 2020).

Según informa la Agencia Espacial Europea (ESA), los expertos de la Oficina de Desechos Espaciales de ESA calcularon la probabilidad de colisión entre ambos, combinando información sobre la distancia del punto de encuentro esperado, la geometría de la conjunción y la incertidumbre en la información de la órbita.

A medida que pasaron los días, la probabilidad de colisión continuó aumentando, y para el miércoles 28 de agosto, el equipo de ESA decidió comunicarse con Starlink para discutir las opciones de evasión. El equipo de Starlink informó a la ESA que no tenían planes para tomar medidas al respecto.

Credit ESA

Los protocolos de seguridad de ESA obligaban en este caso a tomar una decisión de prevención de accidentes, por lo que se preparó una maniobra de evasión: se aumentaría la altitud de Aeolus en 350 metros, asegurando que pasara con garantía sobre el otro satélite.  El equipo continuó monitoreando la situación.

El 1 de septiembre, a medida que la probabilidad de colisión seguía aumentando, se tomó la decisión final de implementar la maniobra, y los comandos de actuación se enviaron a la nave espacial desde el centro de control de misiones de ESA  en Alemania.

El lunes por la mañana, los comandos activaron una serie de quemaduras de los propulsores de la nave, media órbita antes de la posible conjunción. Aproximadamente media hora después de la predicción de la colisión, Aeolus contactó con el centro de control: esta fue la primera certeza de que la maniobra se había ejecutado correctamente y que el satélite estaba trabajando bien. Desde entonces, los equipos en Tierra han seguido recibiendo datos científicos de la nave espacial, lo que significa que las operaciones han vuelto al modo normal de actividad.

Credit ESA

Desde el primer lanzamiento de satélites el 4 de octubre de 1957: el Sputnik I, (primero de varios satélites lanzados por la antigua Unión Soviética en su programa Sputnik), más de 5.500 lanzamientos han elevado su número a más de 9.000 unidades en el espacio cercano. De estos, solo unos 2.000 están funcionando actualmente. Además más de 34.000 elementos de desechos espaciales de más de 10 cm orbitan nuestro planeta a una velocidad de varios kilómetros por segundo. 

Los telescopios y los potentes radares de la Red de Vigilancia Espacial de EE. UU. rastrean regularmente unos 22.300 objetos (sus trayectorias figuran en un catálogo para su control).

En los próximos años, las constelaciones de miles de satélites cambiarán el espacio cercano a la Tierra, aumentando enormemente el número de naves espaciales activas y operativas en órbita, que sumados a las que ya no lo sean y a los restos de otras y de cohetes, serán la fuente de numerosos riesgos para que se produzcan accidentes (incluso con vuelos tripulados).

Las nuevas tecnologías de satélites brindan enormes beneficios para la vida en la Tierra: el acceso global a Internet, servicios de ubicación precisos, etc.. Pero las constelaciones de satélites también conllevan desafíos para crear un entorno espacial seguro y sostenible.

A medida que aumenta rápidamente el número de satélites en órbita, el proceso de prevención ‘manual’ de colisiones de hoy será imposible, y los sistemas automatizados se harán necesarios para proteger nuestra infraestructura espacial. Las maniobras para evitar colisiones requieren mucho tiempo de preparación: desde determinar las posiciones orbitales futuras de la nave espacial en funcionamiento, hasta calcular el riesgo de colisión y los muchos resultados posibles de las diferentes acciones a tomar.

La ESA se está preparando para automatizar este proceso, utilizando inteligencia artificial, acelerando los tiempos de procesamiento de datos y análisis de riesgos, desde la advertencia inicial de una posible conjunción hasta que el satélite finalmente salga de la situación de riesgo.

En órbitas con mucho tráfico, la prevención activa de colisiones se ha convertido en una tarea continua y muy necesaria en las operaciones espaciales. Los datos que se obtienen de la vigilancia espacial revelan, cada vez en mayor medida, riesgos potenciales para los satélites de colisionar con otros objetos espaciales, ya sea en misiones activas o por desechos.

Para un típico satélite en órbita terrestre baja, se producen, cada semana, cientos de alertas en forma de «mensajes de datos conjuntos». Después del procesamiento de datos y su filtrado automático, la mayoría de ellos son clasificados como de bajo riesgo, pero eso, todavía, deja alrededor de dos alertas considerables por misión y semana, que requieren un examen detallado por parte de un técnico experimentado.

En promedio, la ESA necesita realizar más de una maniobra por satélite y por año para evitar colisiones (la gran mayoría debido a los desechos espaciales).

La ESA está desarrollando, por todo lo anterior,  un sistema para evitar colisiones que: evaluará automáticamente el riesgo y la probabilidad de “conjunciones” en el espacio, mejorará el proceso de toma de decisiones sobre si se necesita o no una maniobra, y podrá enviar las órdenes a los satélites en riesgo, para que puedan salir rápidamente de la trayectoria de peligro.

José Mª Moreno Ibáñez
AC 19.52
San Joaquin de Flores,  06/08/2019

Referencias:

https://www.esa.int/Safety_Security/ESA_spacecraft_dodges_large_constellation


Referencias:

 


José Mª Moreno Ibáñez (AC 19/52),  es Arquitecto Técnico por la Universidad Complutense de Madrid.Socio fundador de la Asociación de Astronomía “Astromares” (Sevilla-2007)
Astrónomo aficionado (especialidad Asteroides y Cometas). Ha cursado Astronomía por The University of Arizona. «Observación de la Tierra desde satélites» (Agencia Espacial Europea) y «El cielo nocturno» Orion. (Open University London)
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