Los rayos de tracción de las películas de fantasía podrían hacerse realidad

La serie Star Wars: Andor fue una grata sorpresa este año. No solo obtuvimos una gran narrativa y la franquicia Star Wars obtuvo contenido nuevo después de mucho tiempo, sino que también pudimos presenciar una escena que permanecerá en nuestra memoria para siempre. Hablamos de un duelo espacial: por un lado estaba el líder rebelde Luthen, por el otro estaba un buque de guerra imperialista que capturó al rebelde con un rayo de remolque.

Pero la tecnología de haces de tracción podría convertirse en una realidad. Los científicos están desarrollando un haz de tracción electrostática con un rendimiento muy similar al que estamos acostumbrados en las películas de ciencia ficción. Estamos a bastantes años luz de utilizarlo para cazar extraterrestres. Se supone que se utilizará para eliminar los desechos espaciales de la órbita de la Tierra.

Las expectativas son altas. La industria espacial comercial floreció inesperadamente gracias a los terrícolas más ricos. Elon Musk, Jeff Bezos, Blue Origin, Virgin Galactic... Estos son los nombres de particulares y empresas que envían a los más ricos a viajes de turismo espacial. Sin embargo, con la renovada inversión en la industria espacial, surgen preguntas sobre la contaminación. En los próximos años, los países que invierten mucho en esta nueva carrera espacial (EE.UU., Rusia, China...) tienen previsto lanzar más satélites a la ya saturada órbita terrestre.

Con el tiempo, los satélites obsoletos y dañados y todos los desechos de los vuelos espaciales comerciales podrían convertir la órbita en un enorme vertedero de desechos. También representan un gran peligro las colisiones con naves espaciales en funcionamiento, la caída de partículas contra la Tierra, la contaminación de la atmósfera con metales y cosas similares. Los expertos advierten que la floreciente industria espacial corre el riesgo de detenerse antes de haber extendido completamente sus alas.

Un rayo de tracción electrostática podría acudir al rescate, trasladando naves y satélites averiados a un lugar seguro. Aún no está claro si esto significa regresar a la Tierra con fines de reciclaje o al espacio exterior. Si bien un haz de empuje no resolvería completamente el problema de los desechos espaciales, el concepto tiene varias ventajas sobre otros métodos propuestos para eliminar desechos espaciales.

Un prototipo podría costar millones de dólares estadounidenses y una versión funcional a gran escala podría costar mucho más. Pero si se pueden superar los obstáculos financieros, la viga de tracción podría estar operativa ya en la próxima década, dicen sus constructores. "La ciencia tiene evidencia, pero no hay financiación", dijo la investigadora del proyecto Kaylee Champion, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Colorado Boulder.

La gravedad artificial no se puede lograr con tecnología humana

La tecnología de gravedad artificial que se mostró en la serie Star Wars está definitivamente más allá del alcance de la tecnología humana. Pero el concepto inspiró a Hanspeter Schaub, profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Colorado Boulder, a crear una versión más realista.

Schaub tuvo la idea por primera vez después de la primera gran colisión de satélites en 2009, cuando un satélite de comunicaciones Iridium 33 en funcionamiento chocó con una extinta nave espacial militar rusa Kosmos 2251, enviando más de 1.800 fragmentos de escombros a la órbita de la Tierra. Después de ese desastre, Schaub quiso evitar que volviera a suceder. Para lograr esto, descubrió que podíamos llevar las naves espaciales a un lugar seguro utilizando la atracción entre objetos cargados positiva y negativamente para "pegarlos".

Durante la siguiente década, Schaub y sus colegas perfeccionaron el concepto. Ahora esperan que algún día pueda usarse para sacar satélites muertos de la órbita geoestacionaria, o orbitar alrededor del ecuador de la Tierra, donde la velocidad del objeto coincide con la rotación del planeta, haciendo que parezca como si el objeto estuviera fijo en un lugar sobre cierto punto de la Tierra. . Esto liberaría espacio para otros objetos en órbita.

¿Cómo funciona una viga de tracción electrostática?

El haz de arrastre electrostático utilizaría una nave espacial de servicio equipada con un cañón de electrones que dispararía electrones cargados negativamente al satélite desaparecido, dijo Champion. Los electrones le darían al objetivo una carga negativa y dejarían el recipiente de servicio con una carga positiva. Explica que la atracción electrostática mantendría unidos los objetos aunque estén separados por entre 20 y 30 metros de espacio vacío.

Una vez que la nave y el objetivo estuvieran "pegados", el militar podría sacar el objetivo de la órbita sin tocarlo. Idealmente, el satélite u objetivo inactivo sería arrastrado a una "órbita cementerio", que está más lejos de la Tierra. Podría flotar allí con seguridad para siempre.

La atracción electrostática entre las dos naves espaciales sería extremadamente débil debido a las limitaciones en la tecnología de los cañones de electrones y a la distancia que tendría que estar la nave para evitar colisiones, dijo el investigador del proyecto Julian Hammerl, estudiante de doctorado en CU Boulder. Por lo tanto, la nave de servicio tendría que moverse muy lentamente y podría llevar más de un mes sacar completamente de órbita un solo satélite.

La velocidad es "la principal diferencia entre la ciencia ficción y la realidad", concluyó Hammerl.

Ventajas y limitaciones

Un rayo de arrastre electrostático tendría una gran ventaja sobre otros métodos propuestos para la eliminación de desechos espaciales, como redes y arpones gigantes y sistemas de acoplamiento físico: funcionaría sin tocarse.

"Las naves espaciales grandes y muertas del tamaño de un autobús escolar giran muy rápido", dijo Hammerl. "Si se dispara con un arpón o se utiliza una red grande, el contacto físico puede dañar la nave espacial en funcionamiento, lo que agrava el problema de los desechos espaciales".

Los científicos han propuesto otros métodos sin contacto, como el uso de imanes potentes, pero fabricar imanes enormes es extremadamente costoso y probablemente interferiría con el sistema de dirección del buque de servicio.

La principal limitación del haz de tracción electrostática es su velocidad o el hecho de que el método es lento. Ya hay más de 550 satélites orbitando la Tierra y podemos esperar que este número crezca significativamente en las próximas décadas.

Si los satélites se movieran uno tras otro, un solo haz de arrastre electrostático no podría seguir el ritmo del número de satélites que llegan al final de su vida. Necesitaríamos más de ellos. Otra limitación de un haz de arrastre electrostático es que funcionaría demasiado lento para ser práctico para limpiar trozos más pequeños de desechos espaciales.

El mayor obstáculo es el costo. El equipo aún no ha realizado un análisis completo de los costos de la nueva tecnología, pero probablemente costaría decenas de millones de dólares, según Schaub. Sin embargo, una vez que la nave de servicio estuviera en el espacio, su gestión sería relativamente eficiente.

¿Qué obstáculos les esperan en los próximos años?

Los investigadores están trabajando actualmente en una serie de experimentos en el Laboratorio de carga electrostática para interacciones plasma-naves espaciales (ECLIPS) de la Universidad de Colorado Boulder. Una cámara de vacío de metal del tamaño de una bañera equipada con un cañón de electrones permite al equipo "realizar experimentos únicos que casi nadie más puede hacer actualmente". Así, simulan los efectos de la electrostática a menor escala.

Una vez que el equipo esté listo, el último y más difícil obstáculo será conseguir fondos para la primera misión. La mayor parte de los costos de la misión se incurrirían en la construcción y puesta en servicio del buque de servicio de la viga de remolque. Sin embargo, lo ideal para los investigadores sería lanzar dos satélites para la primera prueba: un haz de remolque y un objetivo que pudieran controlar, lo que significaría más control sobre sus experimentos pero también duplicaría el coste.

En caso de una financiación exitosa, el proyecto podría concretarse en 10 años.