Los investigadores de la Universidad de Tohoku han revolucionado la eliminación de los restos espaciales y han desarrollado un sistema de propulsión de plasma que podría hacer que la órbita de la Tierra sea más segura.
La órbita de la Tierra se está volviendo cada vez más llena. Miles de satélites abolidos, escenarios de cohetes descartados y fragmentos de colisiones pasadas orbitaron el planeta a una velocidad más rápida que las balas.
Esta nube en expansión de escombros está en riesgo para satélites activos y futuras tripulaciones.
Incluso los escombros de solo unos pocos centímetros de ancho pueden causar daño catastrófico en una nave espacial funcional dada su velocidad extrema.
Con el número de satélites que se espera que crezca significativamente durante la próxima década, los científicos compiten para encontrar métodos seguros y eficientes antes de limpiar esta interrupción orbital, antes de que se haga aún más grande.
Comprender los peligros de los fragmentos espaciales
Comprender la amenaza de los escombros espaciales es importante para comprender por qué se necesita urgentemente dicha innovación.
Las poblaciones de escombros contienen todo, desde piezas satelitales antiguas hasta pequeñas piezas creadas por colisiones y explosiones. Incluso las piezas pequeñas, como las puntas de pintura, pueden perforar las paredes de una nave espacial a velocidad orbital.
El peligro no es teórico. Los incidentes pasados como la colisión entre un satélite activo de los Estados Unidos y un satélite ruso abolido en 2009 han creado miles de nuevos fragmentos que quedan en órbita hoy.
Cada conflicto aumenta el riesgo de una reacción en cadena, a veces llamada síndrome de Kessler. En el síndrome de Kessler, las colisiones de fragmentos producen más fragmentos y parte de la órbita no se pueden usar.
Promoción de plasma: un nuevo enfoque
La propulsión de plasma está a la vanguardia de los esfuerzos para combatir los desechos espaciales. Esta es una tecnología que utiliza gas de carga eléctrica sobrecalentada para generar empuje.
Tradicionalmente, la eliminación de los desechos espaciales se ha basado en soluciones de contacto directas de redes, arpones o armas robóticas. Aunque innovadores, estos métodos representan el riesgo de enredo debido a la caída impredecible de los escombros.
La propulsión de plasma ofrece una alternativa sin contacto. Al disparar una corriente de plasma con escombros, la idea es que la gravedad de la Tierra lo empujará de regreso a la atmósfera, disminuyendo lentamente hasta que se quema inofensivamente allí.
El desafío es garantizar que el satélite de eliminación se mantenga estable mientras realiza esta operación.
El avance de Japón
Takahashi Sano, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería de Graduados de la Universidad Tohoku, ha dado un paso importante para resolver este problema.
Su investigación detalla el desarrollo de srusters de masa de plasma de plasma de plasma bidireccional.
A diferencia de los propulsores tradicionales que disparan plasma en una dirección, el diseño de Takahashi implica que el plasma expulse la corriente de plasma de un lado a otro.
Esta doble expulsión equilibra la fuerza y ralentiza los escombros del objetivo mientras evita que los satélites de eliminación sean expulsados, por supuesto.
Para aumentar aún más la eficiencia, Takahashi integró una estructura de campo magnético llamada cúspide.
Las pruebas de vacío de laboratorio mostraron que esta configuración no solo estabiliza el sistema de propulsión de plasma, sino que también triplica el poder de desaceleración en comparación con los diseños anteriores.
¿Por qué es importante el argón?
Otra ventaja importante del sistema de propulsión de plasma de Takahashi es su fuente de combustible.
A diferencia de los propulsores tradicionales que a menudo confían en propulsores caros como Xenon, este nuevo sistema funciona con Argón y es una opción mucho más barata y rica.
Esto hace que las grandes misiones de limpieza de escombros sean más factibles y rentables, eliminando una de las mayores barreras para la implementación.
Desde el laboratorio hasta la pista
Hasta ahora, estas pruebas se han llevado a cabo en un entorno de laboratorio controlado. El próximo desafío es demostrar el rendimiento de los propulsores en condiciones espaciales del mundo real.
Si tiene éxito, un satélite equipado con propulsión de plasma bidireccional puede encerrar en basura espacial y excluirlo en aproximadamente 100 días.
El sistema de propulsión de plasma de Takahashi representa más que solo resultados de laboratorio. Proporciona una vía realista para mantener una órbita terrestre segura y sostenible, uno de los desafíos más apremiantes del vuelo espacial moderno.
A medida que las constelaciones satelitales para la comunicación, la navegación y el monitoreo del clima continúan expandiéndose, la capacidad de eliminar de manera eficiente y de manera segura los restos peligrosos es esencial. La propulsión de plasma podría ser una técnica importante que cambiará la marea de la batalla humana contra la basura orbital.
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