Una estación láser en España luchará contra la basura espacial

por | 21 febrero 2022

Una estación laser en España luchará contra la basura espacial

Una nueva estación láser facilitará el camino hacia la reducción de basura espacial. Se trata de la estación de telemetría láser Izaña-1 de la Agencia Espacial Europea (ESA), situada en Tenerife (España), que ha sido expuesta recientemente a meses de pruebas y puesta en marcha, y ha superado con éxito las pruebas finales. La estación es un banco de pruebas tecnológicas y un primer paso fundamental para que la reducción de los desechos esté al alcance de todos los agentes espaciales que tienen algo que decir sobre el futuro de nuestro entorno espacial.

Detectar, rastrear y observar

Imagine láseres apuntando desde la Tierra hacia los cielos, buscando satélites y trozos de basura espacial y midiendo sus posiciones y trayectorias para evitar colisiones catastróficas. No tiene que esforzarse demasiado: esta es casi la realidad del día a día en la nueva estación de medición láser Izaña 1 (IZN-1) de la ESA en Tenerife, España.

IZN-1, desarrollado y ahora operado por la ESA, es un banco de pruebas para futuras tecnologías y se instaló a mediados de 2021 en el Observatorio del Teide. La estación, el telescopio y el láser se han sometido a meses de pruebas y puesta en servicio y, desde julio del año pasado, han apuntado el rayo verde de luz concentrada hacia el cielo para detectar, rastrear y observar activamente los satélites activos.

En la actualidad, el láser funciona a 150 mW, pero pronto se actualizará para que también pueda rastrear objetos de escombros con un láser infrarrojo mucho más potente con una potencia promedio de 50 vatios.

“Actualmente, solo los satélites equipados con retrorreflectores pueden ser rastreados desde la estación de Izaña de la ESA, lo que representa solo una proporción de la población total”, explica Clemens Heese, Director de Tecnologías Ópticas.

“La estación se actualizará en los próximos dos años, lo que le permitirá realizar los mismos servicios de alcance vitales con objetivos que no cooperan: objetos de escombros vitales y satélites más antiguos sin parches retrorreflectantes”.

El primero de muchos en Europa

Si bien hay docenas de estaciones de seguimiento láser repartidas por Europa, la doble funcionalidad de la estación de Izaña la convierte en la primera. Construida por la empresa alemana DiGOS, la estación de Izaña controlada a distancia también se puede utilizar para comunicaciones ópticas y pretende convertirse en un sistema robótico totalmente autónomo de última generación. Se espera que sea el primero de muchos en todo el mundo.

La tecnología, relativamente nueva en la historia de las observaciones terrestres de desechos espaciales, significará que la estación puede rastrear objetos desaparecidos que antes eran invisibles y que acechan sobre los cielos azules durante el día.

Como la incorporación más reciente de la ESA a la familia Space Safety, Izana-1 brinda soporte para evitar colisiones y proporciona un banco de pruebas para nuevas tecnologías sostenibles como la transferencia de impulso láser o la coordinación del tráfico espacial.

Esta capacidad de seguimiento de desechos y satélites en Europa podría contribuir a crear y acceder a un catálogo europeo de objetos espaciales.

Láseres en el espacio

En última instancia, la estación IZN-1 utilizará una potencia de menos de 100 vatios, lo que le dará al láser Izaña aproximadamente 1/20 de la energía de un hervidor eléctrico.Estas fuentes de luz puntuales proyectan pulsos cortos de luz en su objetivo, determinando la distancia, la velocidad y la órbita de cada uno con precisión milimétrica, calculada a partir del tiempo que tarda en completar el viaje de regreso. Aunque tales láseres no se acercan a atravesar, o incluso empujar (todavía) los objetos a los que apuntan, pueden dañar los instrumentos ópticos sensibles en los satélites y se deben considerar las trayectorias de los aviones. “Si los rayos láser impactan en los aviones, pueden ser muy peligrosos, ya que los pilotos pueden distraerse y, en el peor de los casos, perder el control”, explica Andrea di Mira, ingeniero de optoelectrónica de la ESA. “Somos muy, muy cuidadosos de que esto no suceda, con un conjunto de sensores que escanean el cielo en busca de aviones para garantizar que nuestros láseres no se acerquen remotamente a ellos”. Estos láseres también tienen el potencial de interrumpir los telescopios que estudian el cielo nocturno. Para evitar esto, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) introdujo el Sistema de Control de Tráfico Láser (LTCS): al igual que IZN-1 ayuda a prevenir colisiones entre objetos en órbita, el software LTCS evita las ‘colisiones’ entre la luz láser y áreas de observación. Además, cambiar a una frecuencia de láser infrarrojo puede minimizar los conflictos con los astrónomos.

Un paso vital hacia el control del tráfico espacial

La era del New Space está en pleno desarrollo y se están lanzando al cielo grandes constelaciones formadas por miles, a veces decenas de miles de satélites.
Los costosos métodos actuales para evitar colisiones serán inútiles a medida que el número de satélites aumente, por lo que la comunidad espacial internacional deberá establecer un método de control del tráfico espacial.
Para ello, será vital determinar con precisión y rapidez la ubicación, la velocidad y la órbita de los objetos espaciales, y la estación IZN-1 de la ESA proporcionará un banco de pruebas muy necesario para desarrollar esta tecnología, mucho más precisa que los métodos de radar actuales.

El Láser enfocado al futuro

En un futuro próximo, la estación IZN-1 de la ESA será una estación de seguimiento de satélites y desechos totalmente autónoma y altamente productiva. También se utilizará para probar el concepto de «alcance láser de desechos espaciales en red» para construir un catálogo de satélites.

En lo que respecta a la comunicación óptica, también se mejorará para que reciba señales con una velocidad de datos muy alta, de 10 gigabits y más (respetando los estándares internacionales), procedentes de satélites situados en la órbita terrestre baja a 400 km de distancia.

Izaña pasará entonces a formar parte de la Red Europea de Núcleos Ópticos prevista, el primer servicio operativo de estación terrestre de comunicaciones ópticas de este tipo que se pondrá a disposición de la comunidad espacial comercial en general.
Además de todo esto, la estación ofrece la oportunidad de probar y desarrollar las tecnologías que sustentan la «transferencia de impulso láser», en la que los láseres no se limitarían a iluminar los objetos de desecho, sino que los empujarían muy suavemente hacia nuevas órbitas, fuera del camino de posibles colisiones y de las autopistas orbitales más transitadas.
Con la entrada de IZN-1 en la familia de la seguridad espacial de la ESA, se abre un brillante futuro de tecnologías sostenibles, vitales para un futuro responsable en órbita y más allá.

 

 

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