Basura Tecnológica Espacial - Ciberseguridad GITS Informática

Seguridad Informática – Basura Espacial 1 / 6
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BASURA ESPACIAL
El Sábado 24 de marzo de 2012 se informó de que un fragmento de cohete ruso puso en riesgo a los seis astronautas
que habitan la Estación Espacial, sin embargo no hubo ningún impacto
El fragmento no hizo impacto contra la Estación Espacial Internacional. Sin embargo, pasó cerca lo suficiente como
para obligar a los seis astronautas de la estación a refugiarse en las cápsulas estacionadas en el lugar para un
escape de emergencia si hubiera sido necesario.
La NASA dijo que el fragmento de BASURA ESPACIAL (space junk)
apenas pasó cerca lo suficiente para constituir una amenaza. Si
hubiera golpeado la estación, sin embargo, la situación habría sido de
peligro. Por ende, los astronautas, dos estadounidenses, tres rusos y
un holandés, se despertaron temprano e ingresaron en dos vehículos
Soyuz listos para regresar a la Tierra si fuera necesario.
La basura espacial pasó lo más cerca de la nave a las 638 GMT del
sábado. El fragmento fue advertido hasta el viernes pero ya era muy
tarde para hacer a un lado la Estación Espacial Internacional.
Esta fue la tercera ocasión en 12 años que los astronautas tienen
que buscar refugio debido a basura espacial.
SOLUCIONES
Una vez que se sabe cuál es el problema, la solución es extrema: simplemente, limpiar, puesto que evitar colisiones
será casi una maratón en años futuros. Los expertos reconocen que hacer frente a este problema es complicado y
costoso: básicamente habría que construir basureros espaciales, máquinas capaces de detectar esas piezas y
anularlas, bien regresando con ellas a la tierra, o también lanzándolas contra la atmósfera para que se pulvericen en la
reentrada.
Algunos países proponen algunas soluciones:
Desde España:
La Agencia Espacial Europea instala en España un radar para detectar escombros espaciales.
Radar de basura espacial instalado en Santorcaz (Madrid). (ESA)
El radar permitirá localizar los deshechos espaciales potencialmente peligrosos.
Este aparato se utiliza para el desarrollo de un sistema de alerta que permita a las operadoras de satélites actuar con
tiempo en caso de posible colisión.
Su inicio de actividad no está previsto hasta el mes de noviembre de 2.012.
La Agencia Espacial Europea ha instalado en Santorcaz (Madrid) un nuevo radar diseñado para encontrar los
deshechos orbitales que pueden ser peligrosos para la navegación espacial. Según ha explicado, este aparato se utiliza
para el desarrollo de un sistema de alerta que permita a las operadoras de satélites actuar con tiempo en caso de
posible colisión.
Se trata de adelantarse a las circunstancias y prever las situaciones peligrosas Tras una primera fase de 18 meses de
diseño y desarrollo, el radar se ha instalado en España, pero su actividad no está prevista hasta el mes de noviembre.
El jefe del programa espacial de la ESA, Nicolas Bobrinsky, ha señalado que este radar es "un hito importante en el
programa de Conciencia de la Situación Espacial" que ha puesto en marcha la agencia europea.
En este sentido, el experto ha indicado la "importancia de la detección temprana de escombros para evitar que un
satélite corra un peligro innecesario en el espacio". "Se trata de adelantarse a las circunstancias y prever las situaciones
peligrosas" ha apuntado el científico, quien ha añadido que la labor de la ESA es "informar a los dueños de los satélites
antes de la colisión" por lo que serán ellos quienes decidan cómo se modificará la órbita.
Para llevar a cabo su labor, el radar cuenta con un transmisor y un receptor que se encuentran ubicados en el mismo
espacio, a pocos metros de distancia. Este tipo de aparatos se denominan monoestáticos (con una única estación). La
ESA también cuenta con construir uno biestático, en que el transmisor y el receptor se encuentran a kilómetros de
distancia.
La ESA ha explicado que, en el futuro, los radares biestático y monoestático (que vigilan las latitudes más bajas),
estarán acompañados por un conjunto de telescopios ópticos para la vigilancia de las órbitas de mayor altitud, y todo el
sistema será mejorado paulatinamente para desarrollar servicios de advertencia más sofisticados.
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El radar instalado en Madrid está diseñado y construido en España después de la que agencia espacial firmara con la
empresa Indra Espacio España S.A un contrato de 4,7 millones de euros en 2010.
Nuevo método para eliminar la basura espacial
Un sistema de deorbitado de residuos espaciales es el objetivo de un proyecto de investigación desarrollado en la ETSI
de Aeronáuticos de la Universidad Politécnica de Madrid y financiado por la Agencia Espacial Europea. La iniciativa se
suma a otras para evitar que las misiones espaciales colisionen contra los “escombros espaciales”.
El coste de la eliminación de la basura espacial, principalmente trozos de lanzadores y satélites “muertos”, es muy
elevado, pero su eliminación resulta necesaria para el futuro del espacio; las agencias espaciales son conscientes de la
necesidad de atajar directamente este inconveniente y han comenzado a tomar medidas al respecto.
El proyecto Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal (Eliminación de Basura Espacial con Chorros de
Iones) pretende, mediante una apuesta ambiciosa pero potencialmente eficaz, resolver el acuciante problema de la
basura espacial.
Al frente del proyecto se encuentran investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid. Los grupos de
investigación: el Grupo de Dinámica Espacial y el Equipo de Propulsión Espacial y Plasmas, ambos adscritos a la
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos (ETSIA), han unido sus conocimientos para desarrollar una idea
innovadora para el deorbitado activo de basura espacial, que ha sido financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA),
a través del Advanced Concepts Team, dentro del programa de proyectos ARIADNA.
Adelantarse al Síndrome de Kessler.
Cada nueva misión espacial se enfrenta al peligro de colisión con estos “escombros espaciales”. “Aunque la
probabilidad de impacto es aún suficientemente baja como para impedir la explotación del espacio como recurso, el
verdadero problema está en el futuro, debido a la posibilidad de que los escombros colisionen entre sí y se
descompongan en millares de trozos más pequeños, lo que puede iniciar una reacción en cadena que deje las órbitas
comercialmente más atractivas completamente inutilizables durante décadas o siglos, efecto conocido como síndrome
de Kessler”, explica Claudio Bombardelli, investigador principal del proyecto.
El síndrome de Kessler dibuja un escenario donde la sucesiva descomposición por colisión de los residuos más grandes
da lugar a una nube de pequeños residuos que bombardearía hasta la destrucción a cualquier objeto que se sitúe en
esa órbita. Un panorama desalentador, que cada vez preocupa más a quiénes tienen en el espacio su campo de
investigación.
Junto al doctor Claudio Bombardelli completan el equipo investigador los catedráticos Jesús Peláez y Eduardo Ahedo, y
los egresados de la UPM Mario Merino y Hodei Urrutxua. Su objetivo es conocer las actuaciones y la viabilidad de un
sistema de deorbitado de objetos de gran tamaño mediante el empleo de un chorro de iones, eyectado desde una “nave
pastor”.
Se trata de ejercer de forma continua una pequeña fuerza deorbitante sobre el residuo y acompañarlo en su trayectoria
hasta la reentrada atmosférica o una “órbita cementerio” al final de su vida útil. “El empleo de un chorro de iones para
transmitir un empuje axial constituye un uso alternativo y atractivo de los cohetes eléctricos, una tecnología emergente
en propulsión espacial”, comenta el profesor Ahedo.
La baza de su sistema se encuentra en que permite transmitir el empuje necesario desde varios metros de distancia y
con bajo riesgo de colisión con el objeto cuya órbita se quiere modificar. “Nuestro proyecto plantea la posibilidad de
actuar sobre el residuo sin necesidad de entrar en contacto directo con él, evitando así el problema de la captura física
de un cuerpo en estado de rotación incontrolado”, sostiene el profesor Peláez.
Hacia una primera misión de limpieza orbital.
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Otra de las ventajas que plantean es que el desarrollo del sistema es viable tecnológicamente hoy en día. Sus
elementos primarios son propulsores iónicos que ya han sido probados en misiones espaciales científicas y en satélites
comerciales. "La eliminación de residuos espaciales en órbita siempre ha sido considerada un reto excesivo para la
tecnología actual. Uno de los objetivos de nuestro proyecto es reducir la complejidad de esta operación, de manera que
se pueda llevar a cabo una primera misión demostrativa de deorbitado en un plazo de 10 años", avalan los
investigadores.
Las investigaciones de la UPM incluyen el modelado físico y la simulación de la interacción del cuerpo libre con el chorro
de plasma. En palabras de Claudio Bombardelli “hemos alcanzado resultados positivos, pero todavía queda mucho por
hacer; mientras que los aspectos teóricos fundamentales han sido aclarados, queda pensar en el desarrollo ingenieril de
nuestras ideas”.
Desde Suiza:
Satélites suizos limpiarán la basura espacial.
Atraparán los desperdicios que pueden causar problemas a otros satélites o naves espaciales y se precipitarán con ellos
hacia la atmósfera, donde ambos se desintegrarán.
Una familia de satélites "limpiadores" suizos se encargará de eliminar piezas de basura espacial que orbitan alrededor
de la Tierra y que suponen una amenaza para los satélites y las naves espaciales, con los que pueden colisionar.
La Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) ha anunciado la puesta en marcha del primer proyecto de satélites
desorbitadores, el CleanSpaceOne, con el que pretende lanzar al espacio en el plazo de tres años un conjunto de
satélites especialmente diseñados para este fin.
Estos escombros galácticos son en su mayoría grandes restos de cohetes, viejos satélites ya en desuso o componentes
de artefactos espaciales, como motas de polvo o trozos de pintura. La colisión de una nave espacial o un satélite con
estos residuos puede suponer un daño grave y costoso de reparar, así como la generación de más fragmentos que se
acumularían en torno a la Tierra en forma de basura espacial.
El astronauta y profesor de la Escuela Politécnica Federal de Lausana Claude
Nicollier reclamó la necesidad de "estar atento" a los escombros espaciales por
los riesgos que conllevan y por su proliferación. El proceso mediante el que estos
barrenderos espaciales desorbitarán la basura se inicia con el lanzamiento de los
satélites a entre 630 y 750 kilómetros de altura para, a continuación, ir
aproximándose a la órbita del objetivo que se quiere eliminar gracias a un motor
ultra compacto.
Desintegrados en la atmósfera
A una velocidad de 28.000 kilómetros por hora, el CleanSpaneOne se reunirá con
el blanco de su misión y lo abrazará con una especie de gancho, inspirado en los
mecanismos de agarre de animales y plantas. Una vez unidos el satélite limpiador y la pieza de basura, el primero
utilizará su motor para lanzarse en compañía del otro hacia la atmósfera terrestre donde, al entrar en contacto con los
gases que la forman, se desintegrarán los dos artefactos a temperaturas superiores a los 1.000 grados centígrados.
El coste aproximado de la fabricación y el viaje espacial de estos satélites será de 10 millones de francos (8,3 millones
de euros). La primera víctima del CleanSpaceOne será uno de los dos primeros objetos puestos en órbita por Suiza: el
Swisscube (lanzado en 2009) o el Tlsat (julio de 2010).
Aunque el primer prototipo del CleanSpaceOne está destinado a ser destruido, el director del Centro Espacial Suizo,
Volker Gass, aseguró que el objetivo del proyecto es "ofertar y poder vender una familia de satélites preparados para
desorbitar diferentes tipos de satélites". "Las agencias espaciales están empezando a considerar necesaria la
eliminación de los residuos de aparatos que envían al espacio y nosotros queremos ser pioneros en este área", señaló.
Desde Estados Unidos:
Uno de los proyectos más recientes, que cuenta con el apoyo de la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados
de Defensa de Estados Unidos, consiste en una pequeña nave de no más de 100 kg., que puede lanzar una serie de
redes para atrapar a los objetos perdidos y trasladarlos a una zona donde no representen un peligro.
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El Eliminador de Basura Electrodinámico (EDDE, por sus siglas en inglés) “es un vehículo revolucionario porque no
utiliza un sistema de propulsión espacial, por lo tanto, no requiere ni de propulsores ni de combustible como utilizan los
cohetes tradicionales”, le dijo a BBC Mundo Jerome Pearson, presidente de Star Inc., la empresa que desarrolló la nave.
“Es como un generador eléctrico en el espacio que utiliza el campo magnético de la Tierra y la energía solar para
trasladarse entre las órbitas”, añadió Pearson.
Espacio limpio en siete años. La nave puede transportar alrededor de 200 redes. Cada una de ellas sirve para atrapar
un objeto y arrastrarlo hasta una órbita más cercana a la Tierra, donde permanecerá por unas semanas hasta
desintegrarse por completo.
“La mayoría de los satélites se encuentran a 800 kilómetros por encima de la Tierra. La idea es empujar la basura
espacial a una altitud de 330 kilómetros y soltarla allí, para que al entrar en contacto con la atmósfera comience a
descomponerse”, dice Pearson.
Dadas las dimensiones del vehículo, el científico explica que se lo puede enviar al espacio como nave secundaria
cuando se lanza una misión espacial.
“Nosotros calculamos que con una docena de estas naves podemos reiterar los 2.465 objetos de más de dos
kilogramos que orbitan el planeta en tan sólo siete años”, afirmó Pearson.
Por ahora se trata sólo de un proyecto, pero el científico espera poder construir y poner EDDE a prueba para 2013.
ANTECEDENTES
Los antecedentes históricos de los satélites artificiales vienen de la guerra fría, entre la Unión Soviética y los Estados
Unidos de Norteamérica. La silenciosa batalla que libraban ambos contendientes tenía como finalidad entre otras llegar
a la luna y lanzar un satélite a la órbita espacial. La Unión Soviética marco la historia, adelantándose al país
norteamericano, lanzando el primer satélite artificial, SPUTNIK el 4 de octubre de 1957, y logrando luego lanzar los
satélites SPUTNIK 2 y 3. Señalando que en el satélite SPUTNIK 2, logro lanzar en órbita al primer animal en el espacio,
la perra LAIKA.
En 1962, lanzan el primer satélite de comunicaciones: el TELSTAR I, obteniendo la señal televisiva internacional.
La SSN (red de vigilancia espacial), ha entregado un informe del número de satélites que hay en el espacio desde 1957.
En 2010, el número de escombros alrededor de la Tierra estaba estimado en 15.500, aunque en la actualidad se han
rastreado más de 26.000 objetos espaciales y 8.000 de fabricación humana sobre la tierra. En funcionamiento solo hay
unos 600 satélites, los demás suponen basura espacial, pendiente de alguna solución definitiva.
Entre la basura espacial se encuentran fragmentos minúsculos de restos de misiones espaciales, viejos depósitos de
combustible y satélites fuera de servicio.
En una somera clasificación se podrían diferenciar los diversos tipos de satélites en función de su cometido:
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ARMAS ANTI - SATELITE: que fueron diseñados para destruir satélites enemigos, otras armas orbitales y
objetivos.
SATELITES ASTRONOMICOS: son satélites que fueron realizados para observar galaxias, planetas,
estrellas, asteroides, en si objetos astronómicos.
BIOSATELITES: creados para llevar organismos vivos, para experimentos científicos.
SATELITES DE COMUNICACION: son los que ayudan en los medios de comunicación.
SATELITES DE NAVEGACION: utilizados para la ubicación exacta de la tierra.
SATELITES DE RECONOCIMIENTO: diseñados para espionaje, son satélites de observación o
comunicación utilizada por militares.
ESTACIONES ESPACIALES: son estructuras fabricadas para que el hombre pueda vivir en el espacio.
ESTADOS UNIDOS, FRANCIA, ISRAEL, UNION SOVIETICA (RUSIA) y JAPÓN encabezan en los lanzamientos de
satélites orbitales
Además de estos países, hay otros que tienen la capacidad de diseñar y fabricar estos objetos del espacio, pero que
necesitan de los países dichos anteriormente, para los lanzamientos. Como ejemplo en 2007 el cohete DNPER-I
lanzaba 15 satélites diseñados y fabricados en diversos países.
DATOS
Actualmente existen en el espacio más de 19.000 objetos de más de 10 centímetros y unos 500.000 entre uno y 10
centímetros, todos ellos procedentes de misiones espaciales anteriores puestas en órbita y que cuando dejan de tener
una utilidad pasan a formar parte del censo de basura espacial. La mayoría se encuentran en órbita baja (LEO) entre
800 y 1000 km de la superficie de la Tierra, aunque también se concentran en torno a la altura geoestacionaria (GEO).
En 1991 comenzó a registrarse minuciosamente este efecto perverso de la tecnología humana: La primera maniobra
oficial de la evitación de la colisión de la lanzadera espacial fue durante STS-48 en septiembre de 1991. Un encendido
del sistema de control durante siete segundos fue vital para evitar un posible encuentro con restos del satélite 955 de
Kosmos. Desde entonces ya van al menos tres colisiones en órbita terrestre. Siguiendo el llamado “síndrome de
Kessler”, cada colisión provocará exponencialmente más trozos sueltos, más basura espacial, en una progresión
geométrica extremadamente peligrosa. El valor de esa progresión es que en 200 años habrá más de 18 colisiones, de
todo tipo, desde satélites a estaciones espaciales y naves tripuladas.
Ya en 2003 había 10.000 perfectamente identificados, con un peso
global por encima de las cinco toneladas, lo que da una idea de la
gravedad para la carrera espacial. La misma, por cierto, que
irónicamente, en este círculo vicioso, alimenta su propio problema: los
componentes de las etapas de los cohetes son el mayor problema;
queda muy bonito en los vídeos, pero algunos de esos fragmentos no se
hacen polvo en la reentrada, sino que se dispersan en fragmentos más
pequeños. Cerca de 100 toneladas de fragmentos generados durante
aproximadamente 200 explosiones todavía están en órbita.
Al menos 16.000 objetos de más de diez centímetros de diámetro y
cientos de millones de pequeñas partículas orbitan a velocidades de
vértigo alrededor de la Tierra, en muchos casos interponiéndose en la
trayectoria de naves espaciales o satélites artificiales y amenazando su integridad física.
El 73% de la basura espacial reside en la baja órbita terrestre, a 1.200 millas de la superficie.
21.000 son los objetos de tamaño mayor a 4 pulgadas que conforman la basura espacial.
500.000 son los objetos de entre 1 centímetro y 4 pulgadas.
Decenas de miles son los objetos de tamaño menor a 1 cm que orbitan alrededor de la Tierra.
18.000 millas por hora es a la velocidad que viajan estos fragmentos.
1.000 veces por día los satélites y el polvo de la basura espacial se cruzan a distancias menores a 5 millas. El impacto
de un destornillador podría despedazar a un satélite.
Todos estos datos son realmente preocupantes, pues es muy difícil eliminar la basura espacial, y la primera medida a
tener en cuenta por parte de las agencias espaciales es no continuar produciéndola.
REFLEXIÓN
Se puede observar que el hombre ha evolucionado a gran velocidad desde los años 1940, hasta la actualidad, debido a
la curiosidad que ha tenido el hombre en la tecnología, y más en la Guerra Fría, por solo cumplir un sueño: LOGRAR
LLEGAR AL ESPACIO.
La basura espacial es un mal real que está preocupando seriamente a la comunidad astronómica, puesto que
representa una amenaza real a los planes expansivos y otro tipo de expediciones.
Un simple tornillo en órbita en el espacio, dando vueltas y vueltas a la Tierra, es uno de los mayores peligros
imaginables, un dolor de cabeza para todas las agencias espaciales y la amenaza más grande para cualquier satélite.
Con apenas cinco centímetros de largo, ese tornillo, a una velocidad de miles de kilómetros por la orbitación terrestre,
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sin erosión alguna al no haber resistencia en el vacío espacial, podría llegar a hacer un boquete en un transbordador, en
la Estación Espacial Internacional (ISS) o dejar sin funcionamiento un satélite. Y el agujero no es a escala, sino que
aumenta.
La basura espacial es un producto de la actividad espacial del hombre en todas sus expresiones. Esta supone un riesgo
de colisión para cualquier objeto que orbite alrededor de la Tierra, y se genera por la actividad y mantenimiento de
satélites y misiones espaciales. Es un tema que preocupa a las agencias espaciales más importantes del mundo.
Cada nave tripulada tiene radares y sistemas de detección de basura en órbita, pero lo cierto es que a veces no da
tiempo para “dar un golpe al timón”. Más o menos es como un barco en los polos tratando de evitar los icebergs, sólo
que aquí no son masas de hielo gigante, sino en ocasiones un grupo de piezas o tornillos perdidos disparados a toda
velocidad.
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