para tomar un tren

De los muchos conceptos de mitigación de desechos espaciales que compiten entre sí, las velas de remolque son uno de los más intuitivos. Son velas sintéticas desplegadas desde una nave espacial para crear una resistencia adicional cuando termina su misión, ralentizando la nave y sacándola de órbita antes de lo que sería posible de otro modo.

«Las velas de remolque funcionan utilizando las capas más pequeñas y delgadas de la atmósfera que existen en los niveles superiores como el mecanismo que golpea la vela y frena la nave espacial», dice Rohan Sood, director del Laboratorio de Investigación Espacial y Astrodinámica de la UA. «Desplegamos una vela que es perpendicular a la dirección de viaje de la nave espacial, lo que frena la nave espacial y la saca de órbita».

Uno de los primeros vehículos en demostrar el concepto fue el Nanosail-D2 de la NASA, un nanosatélite del tamaño de una botella de agua que desplegó una vela de 10 metros cuadrados en 2011. En lugar de tardar unos 50 años en caer a la Tierra desde su órbita de 400 millas, el satélite volvió a entrar en la atmósfera y se quemó en menos de un año.

Debido a que las velas de remolque son pasivas, y no utilizan nada más que la resistencia atmosférica, las velas de remolque representan un medio único para prevenir futuros desechos espaciales. Las tecnologías de desorbitación de la competencia, como la propulsión eléctrica, utilizada por SpaceX en su constelación Starlink, requieren una fuente de energía a bordo de la nave espacial, lo que podría ser propenso a complicaciones.

«Si la nave espacial funciona bien durante la misión, está bien, pero si la nave anfitriona muere o pierde funcionalidad, este sistema de propulsión eléctrica no será efectivo para salir de órbita», dice David Spencer, gerente de sistemas de misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. y director del Laboratorio de Proyectos de Vuelos Espaciales de Purdue. «Aquí es donde creemos que las velas de remolque ofrecen un enfoque más seguro». (Por su parte, SpaceX dice que no vuela satélites Starlink a más de 370 millas [600 km] lo que reduce el tiempo que tardan las naves espaciales inhabilitadas en abandonar la órbita a cinco o seis años).

En teoría, el concepto es bastante intuitivo, pero el mayor desafío es diseñar el sistema de entrega, dice Spencer. “Tenemos estas barreras largas que se guardan en espacios reducidos, tenemos materiales de velas grandes que deben guardarse en estos pequeños compartimentos de almacenamiento durante años, y cuando llega el llamado a la acción, todo tiene que funcionar correctamente”.

Incluso las velas de remolque desplegadas con éxito pueden encontrar problemas a medida que las órbitas colapsan y las naves espaciales ingresan a regiones más bajas y densas de la atmósfera. Cuando esto sucede, los remolques deben permanecer perpendiculares al movimiento de la embarcación para mantener el efecto. “Cuando la vela comienza a tambalearse y ya no está vertical, el efecto de arrastre disminuye, y cuando está paralelo puede ser cero”, dice Sood. «Así que el desafío también es controlar la posición de la vela».

Las naves espaciales suelen utilizar métodos activos de control de actitud que requieren una fuente de energía, como propulsores o ruedas de reacción. Pero una vela de remolque para un satélite difunto no podría depender de tener energía.

El equipo de Spencer recurrió al bádminton en busca de inspiración. Su modelo de vela Spinnaker-1 tomará la forma de una pirámide después de su uso. «Esta pirámide se comporta como un volante», dice Spencer, quien gira automáticamente el vehículo en la orientación que proporciona la máxima resistencia.



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