¿Qué ocurre realmente con una nave espacial durante sus últimos momentos de combustión? Esa es la pregunta clave para la misión Draco (Destructive Reentry Assessment Container Object) de la Agencia Espacial Europea (ESA).
La ESA ha aprobado el programa que creará una reentrada altamente compleja de una nave espacial construida específicamente para sumergirse en la atmósfera terrestre mientras está cargada con una variedad de sensores.
A medida que la nave espacial Draco cae en capas cada vez más densas de aire al entrar en la atmósfera, recopilará datos sobre cómo reaccionan los materiales e introducirá contaminantes en la estratosfera superior. En otras palabras, es una prueba atmosférica para la ciencia.
Últimos momentos
La ESA apoya firmemente un ambicioso enfoque Cero Debris, una iniciativa que tiene como objetivo prevenir la generación de más desechos espaciales intentando reducir el riesgo de que las naves espaciales produzcan escombros a partir de colisiones.
Como parte de esto, los científicos de la ESA están estudiando qué sucede cuando los satélites se queman. La ciencia de la reentrada es un elemento esencial de lo que se denomina esfuerzos de “diseño para la destrucción”, dijo Holger Krag, jefe de Seguridad Espacial de la ESA.
“Necesitamos obtener más información sobre lo que sucede cuando los satélites se queman en la atmósfera, así como validar nuestros modelos de reentrada”, dijo Krag en una declaración centrada en la iniciativa Draco.
“Por eso, los datos únicos recopilados por Draco ayudarán a guiar el desarrollo de nuevas tecnologías para construir satélites más fácilmente destruibles para 2030”, añadió Krag.
Sensor de deformación
Los sensores de Draco medirán las temperaturas, evaluarán la tensión en las diversas partes de la propia nave espacial y registrarán la presión circundante. Cuatro cámaras adicionales apuntarán a la nave espacial para observar la destrucción y recopilar información contextual.
Con una fecha prevista para 2027, se espera que el satélite Draco pese entre 150 y 200 kilogramos (entre 330 y 440 libras). De un tamaño similar al de una lavadora, Draco se estrellará intencionalmente contra una zona oceánica deshabitada aproximadamente 12 horas después de ser puesto en órbita terrestre.
Frenesí ígneo
Equipado con 200 sensores y 4 cámaras para registrar su frenesí ígneo, la cápsula de 40 centímetros de diámetro almacenará los datos de forma segura a bordo. Una vez desplegado su paracaídas, Draco se conectará a un satélite geoestacionario, transmitiendo sus datos.
Según los planificadores de la ESA, habrá una ventana de aproximadamente 20 minutos para transmitir la telemetría antes de que se estrelle en el océano, concluyendo la misión de Draco.
Si todo sale bien, Draco recopilará “datos del mundo real” sobre lo que ocurre cuando el hardware espacial se calienta, se rompe y se dispersa durante la reentrada. Es un proceso que los investigadores solo pueden simular actualmente en la Tierra en túneles de viento o mediante modelos informáticos.
“Comprender cómo se comportan los diferentes materiales al quemarse”, explica la ESA, “podría ayudar a los ingenieros a diseñar satélites que se desintegren por completo, sin dejar nada atrás en órbita o en la atmósfera”.
Productos de ablación
La importancia de los datos de Draco es fundamental, según explican los expertos en desechos espaciales.
“Las reentradas crean varios problemas para la sostenibilidad espacial en general”, dijo Aaron Boley, profesor de física y astronomía en la Universidad de Columbia Británica y codirector del Instituto del Espacio Exterior.
Si no se controlan, imponen riesgos para la seguridad de las personas en tierra y en aeronaves en vuelo, dijo Boley a Space.com, y pueden interrumpir aún más el tráfico aéreo si se cierran repentinamente los espacios aéreos en reacción a las reentradas.
“También depositan productos de ablación directamente en la atmósfera superior”, añadió Boley.
Una forma de abordar los riesgos para la seguridad es diseñar naves espaciales para que se destruyan por completo, pero esto exacerba el problema de la contaminación atmosférica, dijo Boley. “Además, los modelos de ablación de reentrada están insuficientemente verificados debido, en parte, a las limitaciones de las pruebas de laboratorio”.
Problemas complejos: seguridad y contaminación
Los experimentos que puedan monitorizar la destrucción in situ de un satélite y los tipos de productos de emisión que se producen durante la reentrada son muy valiosos para abordar los complejos y entrelazados problemas de seguridad y contaminación, añadió Boley.
Aunque no participa en el proyecto Draco, Boley dijo que la caracterización de los tipos de productos de ablación “es una prioridad” ya que esto permite a los investigadores “comprender mejor cómo las emisiones de reentrada afectarán a los aerosoles de la atmósfera superior y a la química asociada, con implicaciones para el ozono, el equilibrio climático, las nubes polares de la atmósfera superior y la transmisión atmosférica”, dijo Boley.
Una pieza del rompecabezas
Leonard Schulz es investigador del Instituto de Geofísica y Física Extraterrestre de la Technische Universität Braunschweig en Braunschweig, Alemania.
Tampoco participa en la iniciativa Draco de la ESA, pero Schulz dijo que los resultados del proyecto serían muy esperados.
“Las mediciones in situ son una pieza importante del rompecabezas que falta para comprender mejor la reentrada destructiva de naves espaciales y sus efectos en la atmósfera”, dijo a Space.com.
“Espero los resultados de esta misión. Con suerte, puede servir como pionera para las observaciones in situ de la fragmentación de naves espaciales y, especialmente, de su comportamiento ablativo”, dijo Schulz.
Datos relevantes
Luciano Anselmo, investigador del Laboratorio de Dinámica de Vuelo Espacial del Instituto de Ciencias de la Información y Tecnologías del Consejo Nacional de Investigaciones de Pisa, Italia, comparte esta opinión.
Draco será una única reentrada de nave espacial, con una trayectoria, masa y diseño específicos, dijo Anselmo.
No participa en el programa Draco, pero Anselmo dijo a Space.com que el experimento pretende ser lo más representativo posible y, si tiene éxito, permitirá recopilar una gran cantidad de datos relevantes.
“Estos datos no solo podrían ser mucho más generalmente aplicables de lo que se podría pensar inicialmente”, dijo Anselmo, “sino que también podrían revelar algo inesperado, abriendo nuevas líneas de investigación”.
