La basura espacial de la Tierra puede estar causando estragos en la estratosfera.
El rápido aumento de las megaconstelaciones de satélites está conectando gran parte del mundo a Internet de banda ancha. Pero cada año, cientos de esos satélites mueren y se queman en la atmósfera al caer. Y cada año se lanzan más y más satélites para sustituirlos.
Resulta que los satélites moribundos no desaparecen simplemente en el éter. Cada uno deja un poco de sí mismo.
La feroz agonía de los satélites, junto con un fuerte aumento en el número de lanzamientos de cohetes, están añadiendo a la estratosfera un exceso de contaminantes que destruyen el ozono y alteran el clima, dicen los investigadores. Aún no está claro qué significa esto para la química atmosférica del planeta, incluida su capa de ozono que protege la luz ultravioleta. Pero los científicos se apresuran a descubrirlo.
«Los lanzamientos están creciendo muy rápidamente», dice Daniel Murphy, científico atmosférico del Laboratorio de Ciencias Químicas de la Administración Nacional Oceanográfica y Atmosférica en Boulder, Colorado. «En los últimos años, ha habido aproximadamente 500 eventos de reentrada por año , y se habla de 10.000 en un futuro no muy lejano. Eso es aproximadamente uno por hora. Por eso nos gustaría comprender las implicaciones lo antes posible”.
Constelaciones comerciales
Actualmente, hay alrededor de 10.000 satélites activos en órbita alrededor del planeta. Dos tercios pertenecen a Starlink, la megaconstelación de SpaceX (SN: 3/3/23). Otros 630 forman parte de Eutelsat OneWeb, con sede en Londres. Y otros proyectos de Internet pretenden ponerse al día rápidamente: en agosto, China lanzó los primeros 18 satélites para su constelación Qianfan, o “Mil Velas”, que en última instancia planeaba comprender al menos 12.000 satélites. Otro proyecto chino previsto, conocido como Honghu-3, pretende conectar hasta 10.000 satélites.
Según algunas estimaciones, puede haber hasta 100.000 satélites en órbita cercana a la Tierra para la década de 2030, y posiblemente medio millón orbitando el planeta en las décadas siguientes.
Estos satélites de Internet son desechables por diseño: pueden servir algunos años en una red de constelaciones antes de ser “desmantelados”, hundidos en una órbita más baja hasta que finalmente caigan en llamas a través del cielo. Cada satélite en desintegración inyecta metales a la atmósfera, muchos de los cuales no se encuentran normalmente allí o se están añadiendo en cantidades mucho mayores que las que se introducen naturalmente.
Rastros reveladores
El primer paso para comprender el alcance del problema es identificar las huellas de naves espaciales quemadas y si esas huellas son comparables o incluso detectables en el contexto de los restos de meteoritos naturales caídos en el espacio.
Esa investigación apenas está comenzando.
En 2023, Murphy y sus colegas presentaron evidencia definitiva de que metales provenientes específicamente de naves espaciales, y no solo de fuentes naturales, estaban efectivamente en lo alto de la estratosfera, la capa de atmósfera que se extiende de seis a 20 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Las partículas estratosféricas de ácido sulfúrico en la atmósfera superior sobre el Ártico resultaron contener más de 20 elementos diferentes, consistentes con la producción de naves espaciales. Esos elementos, dice Murphy, incluían niobio y hafnio, ambos refinados a partir de minerales para su uso en aleaciones resistentes al calor. Otros metales como el litio, el plomo, el aluminio y el cobre, que pueden estar presentes de forma natural, se encontraron en abundancia mucho más allá de lo que podría flotar orgánicamente a través del polvo cósmico.
Y la evidencia de antiguas naves espaciales se está acumulando. De 2020 a 2022, los científicos rastrearon un aumento estratosférico de contaminantes, correspondiente al rápido aumento de los lanzamientos de satélites.
Las emisiones de óxidos de aluminio y nitrógeno procedentes de las reentradas de satélites casi se duplicaron de 3.300 millones de gramos en 2020 a 5.600 millones de gramos en 2022, informaron en abril en Viena el químico atmosférico Connor Barker del University College London y sus colegas en una reunión de la Unión Geofísica Europea. Descubrieron que para 2022, las entradas de óxidos de nitrógeno por reentrada equivaldrían a aproximadamente un tercio de las entradas naturales de gases de los meteoros. Y los aportes de óxido de aluminio superaban a los aportes naturales en un factor de siete.
Barker y sus colegas descubrieron que las emisiones contaminantes procedentes del lanzamiento de cohetes también están aumentando. El consumo de propulsor casi se duplicó de 2020 a 2022, de 38 mil millones de gramos a 67 mil millones de gramos. Esas emisiones de lanzamiento pueden incluir contaminantes como carbón negro, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, óxido de aluminio y una variedad de gases de cloro.
Impactos químicos
Los restos de la nave espacial podrían tener una variedad de efectos dominó a través de la química de la estratosfera.
Podría significar malas noticias para la capa de ozono en particular. El óxido de aluminio, por ejemplo, es un subproducto de la oxidación durante el reingreso de los componentes de las naves espaciales a base de aluminio, dice José Ferreira, ingeniero aeroespacial de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles. «Y sabemos que los óxidos de aluminio son catalizadores del agotamiento de la capa de ozono».
Esta nueva amenaza a la capa de ozono es particularmente frustrante tras el éxito del Protocolo de Montreal, un acuerdo de 1987 para prohibir la producción y las emisiones de sustancias químicas conocidas como destructoras del ozono (SN: 10/02/21). En 2016, el agujero anual de la capa de ozono que se forma sobre la Antártida ya mostraba signos de curación y estaba en camino de cerrarse por completo en unos 50 años (SN: 14/12/16).
Hay muchas otras formas en que los contaminantes de las naves espaciales podrían alterar la compleja mezcla química de la atmósfera, dice Murphy. El hollín emitido por los motores de los cohetes absorbe la energía solar, que puede calentar la atmósfera. Se sabe que el cobre y otros metales liberados durante la incineración de cables y aleaciones de naves espaciales son poderosos catalizadores de reacciones químicas en la atmósfera. Entre otras cosas, esos metales podrían promover la creación de pequeñas partículas que actúan como semillas de las nubes.
No hay mucha información directa sobre cuál de estas reacciones podría estar ocurriendo ya. Los datos que existen están destinados a simulaciones por computadora que rastrean el ciclo de vida de estos contaminantes y sus interacciones en la atmósfera. El equipo de Murpyh está planeando más vuelos en 2025 para seguir rastreando el creciente inventario de desechos de naves espaciales.
Ferreira, mientras tanto, está considerando formas de incorporar una evaluación de impacto ambiental en la fase de diseño de las misiones espaciales. «Si identificamos de antemano que un componente o una sustancia química será perjudicial para la atmósfera, podemos encontrar una alternativa o invertir en investigación de opciones más respetuosas con el medio ambiente», afirma Ferreira.
Por ahora, la cuestión de los impactos de los restos dispersos de los satélites es tan nueva que todavía no ha habido mucha financiación para abordarla, afirma Murphy. Pero añade: “Creo que es necesario que suceda rápido. Sería realmente bueno saber estas cosas antes de que se construyan y lancen estos satélites”.
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