Experto: La tasa de llenado de la órbita se ha acelerado significativamente; Limpiarlo es una precaución.

Maestría. Jędrzej Baran es ingeniero de sistemas en el Laboratorio de Mecatrónica y Robótica Satelital del Centro de Investigación Espacial de la Academia Polaca de Ciencias en Varsovia. Se especializa en mecatrónica, ingeniería de sistemas y gestión de proyectos.

PAPILLA: ¿Por qué es necesario limpiar la órbita? Es un espacio enorme.

Jedrej Baran: Cuando se lanzó el primer satélite en 1957, el uso del espacio era lento en comparación con el ritmo actual de aumento del número de satélites, y a nadie le importaba que varios objetos innecesarios pudieran permanecer en órbita. De acuerdo con las leyes de la física, sin el efecto amortiguador de la atmósfera, estos cuerpos podrían girar alrededor de la Tierra prácticamente indefinidamente, especialmente en órbitas más altas. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología espacial, la tasa de ocupación de la órbita se ha acelerado considerablemente. Incluso ha habido muchas colisiones peligrosas en el espacio. Peor aún, cada colisión de este tipo genera una masa de escombros que pueden chocar con los objetos en órbita posteriores, y esto puede desencadenar algún tipo de reacción en cadena. Por lo tanto, la limpieza de la órbita es una medida de precaución destinada a evitar una situación en la que el espacio esté tan lleno de desechos que sería muy difícil usarlo de manera segura.

PAPILLA: Estás colaborando con la empresa suiza ClearSpace en la construcción de un camión de basura espacial. Como se supone que funciona?

JB: ClearSpace es una startup creada en la Universidad Tecnológica Federal de Lausana, que pretende sacar de órbita la etapa superior de un cohete Vespa (tipo Vega) en la misión ClearSpace-1 bajo la supervisión de la Agencia Espacial Europea. Es un cono con una longitud de base de unos 2 metros y una altura de unos 1,5 metros. No representa una amenaza por el momento, pero es un buen objetivo para mostrar la tecnología. Cada tarea de eliminar un objeto cósmico requiere, en primer lugar, un primer plano adecuado. El acosador satelital, el llamado perseguidor, se mueve cerca del objeto que desea agarrar. Entonces él tiene que sostenerlo de alguna manera. En el caso de una misión planificada, el perseguidor estará equipado con un mango mecánico que consta de cuatro brazos, cuya tarea es cubrir toda la instalación. Luego, los motores perseguidores reducirán la velocidad de todo, y esto hará que caiga a la atmósfera junto con la parte capturada del cohete. Así que será una misión kamikaze en la que el objetivo y el propio camión de la basura serán destruidos.

PAPILLA: ¿No es eso un desperdicio? ¿No podría este satélite de limpieza eliminar mucha basura cambiando su órbita?

JB: Se analizaron varios métodos. Cada cambio de órbita, ya sea más baja o más alta, requiere una gran cantidad de combustible. Debes usar motores para acelerar o desacelerar. Resultó que es mucho más rentable enviar satélites de limpieza desechables a objetos específicos que transportar combustible para cambiar órbitas en el espacio. Quizás en el futuro, como resultado del desarrollo tecnológico, esto cambie, pero hoy en día esta es la situación.

PAPILLA: ¿Habrá que adaptar el satélite de limpieza especialmente a cada objeto, por ejemplo en cuanto a la forma o el tamaño del embrague?

JB: Se supone que el satélite funciona de tal manera que puede recoger cualquier cosa que encaje en el elemento de captura. Así que es bastante universal. Como mencioné, esta misión es una misión de demostración, pero ClearSpace planea ofrecer un servicio de desorbitación de satélites como parte de su negocio. Sospecho que en los planes para esta fase comercial adicional de uso de tecnología avanzada, ClearSpace creará una serie de tipos de diferentes tamaños para varias clases de objetos. La empresa tiene la intención de proporcionar servicios comerciales para la eliminación de diversos desechos espaciales.

PAPILLA: ¿En qué órbitas podrá operar un camión de basura diseñado por ClearSpace?

JB: En realidad no hay límites en este sentido. El satélite podrá operar en diferentes órbitas.

PAPILLA: ¿En qué parte de la tarea estás trabajando?

JB: Participamos en pruebas en tierra de tecnología diseñada por los suizos. Las condiciones cósmicas completas no se pueden reproducir en la Tierra, al menos no todas a la vez. Por lo tanto, se realizan pruebas parciales para verificar el comportamiento del dispositivo diseñado bajo la influencia de un aspecto particular del entorno espacial, por ejemplo, en una cámara de vacío térmico o en condiciones de caída libre. En el Laboratorio de Mecatrónica y Robótica Satelital del Centro de Investigaciones Espaciales llevamos muchos años desarrollando la tecnología para probar sistemas robóticos en simulaciones de microgravedad.

PAPILLA: ¿Cómo puedo hacer eso?

JB: Como sabemos, los cuerpos se mueven en el espacio en estado de ingravidez, es decir, el peso de las estructuras construidas es menos significativo que el peso de la Tierra. Así que los elementos en órbita podrían ser más ligeros y más afiligranados, mientras que la mayoría de estas estructuras cósmicas en la Tierra podrían colapsar por su propio peso. Para recrear la microgravedad cósmica, usamos un dispositivo especial que llamamos mesa de granito. Se trata de un objeto de superficie muy plana y de dimensiones precisas sobre el que podemos realizar pruebas mediante lo que se denomina cojinetes de aire. Se trata de pequeños airbags que sostienen la estructura ensayada.

Mediante el uso de bolsas de aire, prácticamente eliminamos el efecto de la fricción: el elemento probado se mueve con total libertad, es decir, como si no estuviera afectado por la gravedad de la Tierra. Por lo tanto, a los efectos de nuestros experimentos, podemos suponer que se mueve en condiciones de ingravidez, al igual que en el espacio exterior.

Creamos un modelo preciso y correctamente escalado del satélite y la captura del satélite y lo probamos en una mesa de granito.

Como parte de nuestro compromiso con la misión, tuvimos que diseñar el sistema redimensionado para ambos satélites, el satélite grab-and-go, para que encajara perfectamente en nuestra mesa de granito. Gracias a esto, pudimos realizar maniobras de intercepción utilizando plataformas especiales dirigibles, que eventualmente se realizarán en órbita en la misión objetivo.

PAPILLA: ¿Qué es lo más difícil?

JB: Cuando el modelo disminuye de tamaño, todo cambia. Por ejemplo, disminuir la longitud por un factor reduce las áreas por el cuadrado de ese factor y los volúmenes en cubos. Sin embargo, la situación es más complicada. Si un elemento se acorta, digamos 3 veces, esto no significa que sea 3 veces menos susceptible a algunas fuerzas. En este caso, la descamación es menos notable. Por lo tanto, para poder analizar de manera efectiva el comportamiento de nuestro sistema reducido, tuvimos que realizar cálculos y análisis complejos para poder interpretar correctamente los datos experimentales obtenidos de nuestras pruebas en la mesa de granito.

PAPILLA: ¿Y qué hacer ahora?

JB: Hemos completado con éxito nuestra misión original en el proyecto. El sistema en el que participamos es solo uno de los muchos que ClearSpace tuvo que diseñar para obtener la aprobación de la ESA en este punto de la misión. casi. Hace dos semanas, ClearSpace obtuvo la aprobación de la ESA de los entregables del proyecto de todos los contratistas. Esta aceptación permite seguir trabajando en el diseño.

Ahora estamos esperando que comiencen las siguientes tareas. De hecho, en el proyecto espacial, el alcance del trabajo está en constante evolución, por lo que esperamos que a pesar del alcance específico del proyecto, solo se defina con precisión pronto. Definitivamente estarían interesados ​​en investigar más usando el sistema que diseñamos con algunos cambios. También es posible que fabriquemos dispositivos adicionales que permitan realizar pruebas a gran escala de la eficiencia del sistema de agarre, pero en la actualidad no tenemos información específica al respecto.

PAPILLA: ¿Cuándo tiene un satélite la oportunidad de ir al espacio?

JB: Una misión de demostración está programada para 2025. La compañía tiene un retraso de aproximadamente medio año, pero en el caso de proyectos espaciales, esto es bastante normal. No sé si se ha cambiado la fecha de lanzamiento, por lo que nos apegaremos a los valores predeterminados de tiempo anunciados oficialmente.

PAPILLA: Digamos que la tarea experimental tiene éxito. ¿Qué determina si un satélite comenzará a limpiar regularmente su órbita?

JB: Para que la ESA simplemente apruebe una misión, se deben cumplir una serie de criterios cualitativos y requisitos técnicos. Se espera que un dispositivo que se envía funcione incluso si sus diversos sistemas están dañados, incluso si está parcialmente fuera de control. Por ejemplo, en esta misión, el enfoque incorrecto de un objeto de agarre puede provocar una colisión y un aumento adicional en la cantidad de fragmentos. También hay muchos asuntos oficiales. Sin embargo, toda la misión es muy emocionante, por ejemplo porque la Agencia Espacial Europea, que anunció el concurso para la salida de órbita, eligió ClearSpace, que era una empresa emergente relativamente joven en ese momento, y no una de las grandes empresas europeas en el sector espacial.

PAPILLA: Entonces, ¿cuándo pueden comenzar a limpiar los camiones de basura ClearSpace?

JB: Mucho depende del espíritu de varias organizaciones, como la Comisión Europea o la Agencia Espacial Europea. Extraoficialmente, puedo decir que existe una especie de moda para la limpieza de órbitas. Hay muchas empresas que se ocupan de este tema. Las agencias espaciales están interesadas en ello. Además, ClearSpace1 es obra de ADRIOS. La primera parte del acrónimo significa eliminación activa de desechos, eliminación activa de desechos, y la segunda, en servicio orbital, es decir, operaciones orbitales. Por lo tanto, la tecnología que se está desarrollando puede tener más aplicaciones que simplemente sacar de órbita objetos no deseados. Quizás sea posible usarlo, por ejemplo, para repostar satélites, o incluso para sus reparaciones robóticas. Creo que en esta década veremos un aumento en la actividad de todos los principales actores en este campo.

PAPILLA: ¿Qué tal más caos tropical? Después de todo, el ritmo de su llenado crece todo el tiempo.

JB: La eliminación activa de satélites de la órbita es solo una parte de la solución de problemas, especialmente cuando otros son imposibles. Al final, las acciones de las agencias espaciales y agencias gubernamentales conducen a que su final controlado también se tenga en cuenta en la etapa de diseño de nuevas misiones. Las recomendaciones actuales son que 25 años después del final planificado de la misión de un satélite, debería, si está en órbitas más bajas, realizar una salida de órbita controlada (usando sus propios motores) o ir a lo que se llama un cementerio de órbita. Esto es para evitar la formación de nuevos desechos espaciales. Esto se relaciona con el llamado espacio limpio, es decir, espacio exterior limpio (PAP).

Ciencia en Polonia, Marek Matácz

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