Feel the Burn – Diseñando satélites para colapsar

La iniciativa Espacio Limpio de la ESA llevó a cabo pruebas de reentrada simuladas dentro de un túnel de viento de plasma en el sitio del Centro Aeroespacial Alemán DLR en Colonia. Crédito: ESA

Puede parecer contradictorio, pero diseñar satélites para que se desintegren mejor es una de las estrategias clave para hacer frente a los desechos espaciales. Desarrollado por la ESA Espacio limpio Iniciativa, el enfoque se llama “Diseño para la desaparición” y es para garantizar que los satélites abandonados se rompan y se quemen por completo cuando vuelvan a entrar en la atmósfera.

El material de reentrada debe quemarse por completo durante la inmersión en atmósfera para estar seguro. En la práctica, algunas partes pueden llegar a la Tierra, algunas de ellas son lo suficientemente grandes como para causar daños graves.

En 1997, por ejemplo, los tejanos Steve y Verona Gutowski se despertaron por el impacto de lo que parecía un “rinoceronte muerto” a solo 50 metros de su granja. Resultó ser un tanque de combustible de 250 kg de una etapa de cohete.

El tanque principal de propulsor de la segunda etapa de un cohete Delta 2 aterrizó cerca de Georgetown, Texas, EE. UU. El 22 de enero de 1997. Este tanque de aproximadamente 250 kg es principalmente una estructura de acero inoxidable y sobrevivió al reingreso relativamente intacto. Crédito: NASA

Las regulaciones modernas sobre desechos espaciales requieren que tales incidentes no ocurran. Las reentradas incontroladas deben tener menos de 1 en 10,000 posibilidades de herir a alguien en el suelo.

Como parte de un esfuerzo mayor llamado Limpiar, La ESA está desarrollando tecnologías y técnicas para garantizar que los futuros satélites de órbita baja se diseñen de acuerdo con el concepto de “D4D”: diseño para la desaparición.

Es más probable que algunos elementos satelitales más pesados ​​sobrevivan al proceso de reentrada. Estos incluyen motores magnetotérmicos que utilizan imanes para mover la orientación de la nave espacial en relación con el campo magnético de la Tierra, instrumentos ópticos, propulsores y tanques de presión, los mecanismos de accionamiento que operan los paneles solares y las ruedas de reacción, giroscopios giratorios que se utilizan para cambiar la dirección de apuntamiento de un vehículo. satélite.

Reentrada de satélite. Crédito: ESA / Sacha Berna

Un elemento de la investigación de D4D es fundir objetos tan grandes en plasma túneles de viento capaces de reproducir las condiciones del incendio involucradas. Otro es planificar métodos para asegurar el rápido desmantelamiento de los escombros que regresan.

Durante la reentrada, los picos en el flujo de calor y las cargas mecánicas suelen hacer que un satélite se rompa a una altura de unos 75 km. Es solo después de esta altitud que la mayoría de los equipos internos expuestos al flujo de calor también comenzarán a “desaparecer”.

Rompiendo al comienzo del año escolar. Crédito: ESA / Sacha Berna

Pero diseñar una altitud de fractura más alta significaría que el equipo interno estaría expuesto al flujo de calor durante un período de tiempo más largo, mejorando en gran medida su capacidad de desactivación general. Las posibles formas de lograr esto incluyen más juntas fusibles que mantienen unidos los paneles satélite o el uso de “aleaciones con memoria de forma” que cambian de forma con la temperatura.

Clean Space también utiliza el software DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis) para calcular el cumplimiento de un diseño de satélite dado con los estándares de mitigación de desechos espaciales y para garantizar que se tengan en cuenta los últimos resultados de las investigaciones, siempre con el objetivo de reducir el riesgo de lesión a continuación. este valor crucial de 1 en 10,000.