El medi ambient més enllà de la Terra: les deixalles espacialsThe environment beyond Earth: space debrisEl medio ambiente más allá de la Tierra: los desechos espaciales

Qualsevol ambientòleg o defensor del medi ambient és més o menys coneixedor dels problemes que comporten les deixalles. Tant sigui al sòl, a rius i mars o a l’aire; pràcticament no hi ha lloc del planeta Terra que hagi escapat de l’acció humana. Però des del 4 d’octubre de 1957 que va ser llençat el primer satèl·lit artificial a l’espai, l’Sputnik; l’ésser humà no ha deixat d’explorar l’espai i deixar darrera la seva petjada en forma de residus.

Sorry, there is no English version available.

Podéis leer la versión en español de este artículo aquí

Al voltant de la Terra cada dia hi ha més satèl·lits artificials i altres objectes que ens faciliten en gran mesura la vida; des de les telecomunicacions, al Sistema de Navegació Global per Satèl·lit (GNSS), o a la investigació del nostre propi planeta. Per tant, és un lloc d’actuació important a tenir en compte en quant a la seva gestió per no malmetre o modificar el que també és un espai natural. En concret, la problemàtica que es tracta en aquestes línies són les deixalles espacials, les quals afecten a les pretensions de l’home a l’espai.

Les deixalles espacials es defineixen com tots aquells objectes no funcionals fets per l’home, incloent fragments i elements dels mateixos, en òrbita o en reentrada a la Terra (ESA). Avui en dia hi ha més deixalles d’origen humà al voltant de la Terra que no pas meteoroides naturals, a excepció de les mides mil·limètriques.

Aquest objectes espacials són resultat dels prop de 4.900 llançaments efectuats des del començament de l’era espacial fins el setembre de 2012. Un 65% dels objectes catalogats s’originen a partir de la seva ruptura o sortida d’òrbita, d’explosions (més de 240) i col·lisions orbitals (unes 10 conegudes). Aproximadament, el 20% dels objectes catalogats que estan en òrbita són càrregues útils (un 6% encara està en funcionament) i el 17% corresponen a cossos residuals de les missions, com poden ser parts de coets. Amb tot, la majoria dels fragments de deixalles tenen mides petites, de fins a 1 mm (ESA i NASA). El gràfic 1 mostra el nombre d’objectes catalogats en òrbita a la Terra pel seu tipus.

GraficGràfic 1. Resum de tots els objectes en òrbita oficialment catalogats per la Xarxa de Vigilància Espacials dels Estats Units d’Amèrica (EUA). Font: Orbital Debris Quarterly News (ODQN), Volum 17, Issue 1 Gener de 2013.

Per exemple, un dels principals contribuents als fragments que avui en dia trobem al voltant de la Terra va ser un test d’anti-satèl·lits fet per la Xina l’11 de gener de 2007. Aquest va consistir en destruir un satèl·lit en òrbita per mitjà de míssils. Gràcies al seguiment que es fa des de les agències espacials, es pot estimar que aquest test va crear més de 3.300 fragments (ESA).

Un altre contribuent va ser el primer accident de col·lisió entre dos satèl·lits. Aquesta xoc es va produir el 10 de febrer de 2009, a 776 km d’altitud per sobre de Sibèria. Els dos satèl·lits, anomenats Iridium 33 i Kosos-2251, el primer americà i el segon rus, van impactar entre ells a una velocitat relativa de 11,7 km/s. Tots dos van ser destruïts i van generar més de 2.200 fragments (NASA).

Tot i els números que es presenten en el gràfic 1, els models científics de la Agència Espacial Europea (ESA) estimen que el nombre total de deixalles espacials en òrbita terrestre pot estar en l’ordre de:

  • 29.000 més grans de 10 cm;
  • 670.000 de grandàries majors d’1 cm;
  • més de 170 milions de mides superiors a 1 mm;

Les simulacions a llarg termini indiquen que d’aquí unes dècades aquests fragments dominaran almenys les òrbites entre els 800 i 1.400 km d’altitud, la franja on es situen la majoria de satèl·lits de teledetecció i alguns de comunicació; encara que les activitats de llançament s’interrompessin ara. A l’escenari més probable, els fragments xocaran amb objectes grans, com restes de coets. A continuació, el resultat del primer impacte produirà noves deixalles, i així diversos cops fins reduir els objectes a mides subcrítiques localitzades enter els 900 i 1.400 km. Aquest escenari s’anomena síndrome de Kessler, ja que va ser postulat per primera vegada per Don Kessler el 1978, des de la NASA (Reynolds, 2009).

Un cop definides què són les deixalles espacials i les seves característiques, s’han d’avaluar quins són els seus riscos, que afectem principalment a l’activitat humana. Cal distingir-los entre els provocats per deixalles en òrbita i els causats per la seva reentrada.

Els riscos en òrbita es deuen a col·lisions amb satèl·lits i naus espacials en funcionament, amb naus en fora de servei o restes de coets. Per exemple, l’impacte d’una deixalla de 10 cm implicaria la destrucció per complet d’un satèl·lit típic; d’1 cm, que són més probables, desactivarien una nau espacial i penetraria els escuts de la Estació Espacial Internacional (ISS); i d’1 mm podrien destruir subsistemes d’una nau (ESA). Els científics estan d’acord que, per als satèl·lits típics, una col·lisió amb una relació d’energia-massa (teoria de la relativitat de Einstein, E=mc2) superior a 40 J/g és catastròfica (ESA), tal i com es pot veure a la imatge 1. Per tant, a llarg termini podria ser inviable posicionar nous satèl·lits o altres missions espacials degut al perill que suposaria travessar la franja ocupada per les deixalles.

Hypervelocity_Impact_node_full_imageImatge 1. Proves d’impactes a velocitats de les deixalles espacials. Efectes d’una esfera d’alumini d’1,2 cm disparada contra un bloc d’alumini de 18 cm de gruix. El projectil es desplaçava al voltant de 6,8 km/s. Impacte de 56,5 J. Font: ESA.

Els riscos provocats per una reentrada incontrolada de deixalles de grans dimensions com vehicles espacials, cossos de coets o els seus fragments, poden provocar un risc per a la població si arriben a terra. Només cal recordar el meteorit d’origen natural que va caure al sud dels Urals (Rússia) el passat 15 de febrer de 2013 a una velocitat de 54.000 km/h, i que va produir prop de 1.000 ferits. Encara que la probabilitat que una reentrada pugui afectar directament a l’ésser humà és baixa, ja que hi ha moltes zones del planeta poc o gens habitades, no treu que pugui produir-se en algun moment i els efectes d’aquest sobre el medi ambient.

Tan la NASA com l’ESA estan desenvolupant les seves estratègies per fer front a aquesta problemàtica. Principalment treballen en dos fronts, un a curt i l’altre a llarg termini.

En primer lloc, a curt termini, es vol evitar el creixement de deixalles espacials prevenint explosions, impactes i eliminant massa en les òrbites densament poblades. Es recomana que les naus espacials i orbitals fora d’ús es forcin a tornar a entrar a l’atmosfera o es situïn en òrbites menys poblades o “òrbites cementiri”, situades per sobre dels 2.000 km o a 300 km per sobre de les regions amb més activitat comercial o científica. Tot i així aquesta és una mesura provisional ja que no s’elimina el problema.

A llarg termini han engegat projectes per investigar diversos mètodes que permetin eliminar aquetes deixalles de forma definitiva; sobretot les més grans que estan sense el control de les seves òrbites. Un dels projectes amb més futur consisteix en enviar una nau no tripulada que s’encarregui de capturar-les i posicionar-les en orbites descendents perquè es desintegrin al entrar a l’atmosfera.

Hi ha altres projectes més innovadors que busquen eliminar les deixalles de forma definitiva. El grup de Física i Cristal·lografia de Materials i Nanomaterials (FiCMA-FiCNA) del centre de recerca en Enginyeria de Materials i micro/nanoSistemes (EMaS) de la Universitat Rovira i Virgili (URV), participa en el disseny d’un nou làser polsat. Aquest emetria llum de gran potència en forma de polsos o flaixos i podria eliminar deixalles espacials. Haurà de ser capaç de realitzar impactes energètics sobre les deixalles prèviament identificades. Aquest impacte produiria un canvi d’òrbita i la posterior desintegració a l’atmosfera terrestre (URV). Aquesta investigació s’emmarca dins de la iniciativa Clean Space, promoguda per l’ESA .

Distribution_of_debrisImatge 2. Distribució de deixalles espacials al voltant de la Terra. Font: ESA.

Com problemàtica global, ja fa anys que es treballa a nivell internacional per mitigar i posar remei a les deixalles espacials. El 2002 l’Inter-Agency Debris Coordination Committee va publicar les directrius per a la reducció de deixalles espacials del Comitè Internacional i les va presentar a la UNCOPUOS Scientific & Technical Subcommittee (STSC), on van servir com a base per a les Directrius per la reducció de deixalles espacials de l’ONU. EL 2007, aquestes directrius van ser aprovades pels seixanta-tres països membres de la STSC com a mesures voluntàries de mitigació (ESA).

Aquestes normes comunes garanteixen la competència industrial i l’accés segur a l’espai en el futur. Els estàndards de reducció de deixalles també s’han incorporat a l’Organització Internacional per a l’Estandaritazació (ISO), donant fruit a l’ISO-24113, Space systems – Space debris mitigation requirements. Tot i així, aquests estàndards sobre la mitigació de les deixalles espacials seguiran sent no vinculants (ISO).

A nivell europeu, des de mitjans de la dècada dels noranta, les agències espacials d’Europa han elaborat directrius més tècniques com un “Codi Europeu de Conducta” que va ser signat per la Italia Space Agency, l’UK Space Agency, el Centre National d’Études Spatiales, el German Aerospace Center i l’ESA el 2006. Els elements centrals d’aquest Codi de Conducta estan en línia amb les directrius del Comitè Internacional i de l’ONU. Per tal d’adaptar el Codi de Conducta, l’ESA ha desenvolupat els seus propis requisits de reducció de deixalles espacials. Aquestes instruccions van entrar en vigor l’1 d’abril de 2008 i són aplicades a totes les missions espacials (ESA).

La prevenció i reducció per part de les diferents agències i centres aeroespacials de les deixalles espacials determinarà a curt termini l’activitat humana al voltant de la Terra. Però a llarg termini determinarà també com l’ésser humà tracta el que no deixa de ser un altre medi, inhòspit i sense vida, però en definitiva un medi natural a conservar.

Marc Pérez Castells

Bibliografia

Baiocchi, D. i Welser, W. (2010). Confronting space debris. Strategies and warnings from comparable examples including deepwater horizon. Rand Corporation

Clean Space, [http://www.esa.int/TEC/Clean_Space/]

European Space Agency, (ESA) [http://esa.int/ESA] Klinkrad, H. (2006). Space Debris. Models and risk analysis. Praxis Publishing Limited, Chichester, UK.

Internatioal Organization for Standardization (ISO), [http://www.iso.org/iso/home.html]

NASA, [http://www.nasa.gov]

NASA Orbital Debris Program Office, [http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/]

Orbital Debris Quarterly News (ODQN), Vol. 17, Issue 1, gener 2013

Reynolds, G. H. (2009, July). Collision course. Popular Mechanics, p. 50-52. United Nations (2010). Space debris mitigation guidelines of the committe on the peaceful uses of outer space.

Universitat Rovira i Virgili, [http://www.urv.cat]

U.S. Government Orbita Debris Miigation Satandard Practices, [http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/USG_OD_Standard_Practices.pdf]

Published by Marc Pérez Castells

2 han pensat en “El medi ambient més enllà de la Terra: les deixalles espacialsThe environment beyond Earth: space debrisEl medio ambiente más allá de la Tierra: los desechos espaciales

  1. Retroenllaç: bottes bocage quaseo

Deixa un comentari