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El 2 de abril de 2024, una bola de fuego surcó los cielos de California. No era un meteorito sino un gran fragmento de chatarra espacial procedente de la misión Shenzhou 15, que China había puesto en orbita en noviembre de 2022 con tres astronautas a bordo. Uno de los componentes del vehículo espacial -el módulo orbital, de unos 1.500 kilogramos de peso-, regresó a la Tierra un año y medio más tarde de manera descontrolada, quemándose en su mayor parte al reentrar en la atmósfera.
Ese impacto de basura espacial fue utilizado por los científicos Benjamin Fernando y Constantinos Charalambous para probar una nueva técnica de rastreo de estos fragmentos procedentes de naves, cohetes o satélites en desuso que caen a la Tierra tras vagar por el espacio durante un tiempo, y que suponen un problema de seguridad: pueden caer en cualquier lugar, con el consiguiente riesgo para las personas, las infraestructuras y el medio ambiente, dado que pueden tener componentes tóxicos, inflamables e incluso radiactivos. La mayor parte se desintegra por la fricción y las altas temperaturas a la que se ven expuestos al reentrar en la atmósfera, pero los objetos más grandes o fabricados con determinados materiales pueden sobrevivir e impactar en la superficie terrestre.
La chatarra espacial en órbita amenaza a los satélites en funcionamiento y a la Estación Espacial Internacional (ISS) por el riesgo de choque en el espacio. Una parte de esos componentes espaciales vuelve a la Tierra, y la cifra ha crecido exponencialmente, aunque afortunadamente la mayoría se desintegra por completo o cae en el océano, que ocupa la mayor de la superficie terrestre.
Sin embargo, como explican estos dos científicos, "predecir el momento y la trayectoria de reentrada de un objeto es extremadamente difícil, y los sistemas de radar terrestre y de seguimiento disponibles tienen dificultades para monitorear los desechos espaciales una vez que comienzan a desintegrarse en la atmósfera".
Estas limitaciones complican la planificación de la respuesta y las iniciativas de mitigación. Por lo tanto, se necesitan herramientas que puedan determinar rápidamente la trayectoria, el tamaño, la composición y los posibles lugares de impacto de los desechos espaciales en caída casi en tiempo real.
Tal y como cuentan estos dos investigadores en un artículo en la revista Science, su técnica se basa en el análisis de datos recogidos por sensores sísmicos terrestres, es decir, los instrumentos que registran datos de terremotos. Utilizando datos recogidos por de sensores del sur de California y Nevada, analizaron las explosiones sónicas de la reentrada de Shenzhou-15. La explosión sónica o boom sónico es el estruendo o fuerte ruido de la onda de choque que genera un objeto cuando más rápido que la velocidad del sonido. Así pudieron reconstruir la trayectoria que siguió, la velocidad y dónde cayó.
Como explica a este diario Benjamin Fernando, del Departamento de la Tierra y Ciencias Planetarias de la Universidad Johns Hopkins, la idea surgió a partir de sus investigaciones sobre el Sistema Solar. Entre otras misiones, Fernando ha participado en InSight, la nave robótica de la NASA que estudió los terremotos marcianos o martemotos: "Llevamos tiempo utilizando datos sísmicos para rastrear y caracterizar objetos naturales que entran en la atmósfera, tanto en la Tierra como en Marte, como parte del equipo de la misión InSight. Mi colega Constantinos y yo extendimos estas técnicas a los desechos espaciales artificiales (creados por el hombre). Aunque la basura espacial se comporta de forma bastante diferente a los meteoroides naturales, existen técnicas similares que podemos aplicar", señala el científico.
Ondas de choque
El equipo usó los datos disponibles públicamente de sensores sísmicos terrestres para detectar las ondas de choque, o explosiones sónicas, de los escombros que vuelven a la Tierra. Al interponer los tiempos de llegada de las ondas de choque más grandes a diferentes puntos de la región, pudieron estimar la trayectoria que siguió el componente chino, su velocidad y la altitud. Además, el patrón de explosiones sónicas reveló que la Shenzhou-15 no cayó en un único evento explosivo, sino que probablemente se fragmentó progresivamente en trozos más pequeños. Un resultado que coincidió con los reportes que dieron los testigos presenciales y las grabaciones de video.
Según sus creadores, esta técnica "de seguimiento casi en tiempo real podría ayudar a determinar rápidamente la ubicación de los escombros en el suelo o la propagación de partículas peligrosas más pequeñas en la atmósfera, algo crucial para la recuperación y la mitigación de la contaminación".
Esta técnica no permite, sin embargo, determinar con antelación la zona en la que va a caer un fragmento, que es uno de los grandes desafíos actualmente: "No podemos avisar con antelación de dónde ocurrirá una reentrada, pero sí podemos ayudar a responder con rapidez y eficacia verificando la trayectoria en tierra, es decir, mostrando lo que realmente ocurrió. Por lo tanto, solo podemos usarla para rastrear objetos que ya se están fragmentando en la atmósfera", explica.
En el artículo publicado en Science se centran nos centramos en el evento Shenzhou-15 para demostrar la eficacia de las técnicas que han desarrollado y que posteriormente, han aplicado a a objetos que reentran en zonas en las que hay menos instrumentación, como el Caribe.
Sus próximos pasos, adelanta, serán desarrollar un proceso para recopilar eventos de reentrada conocidos y buscar explosiones sónicas en datos sísmicos, y después usar esos datos para intentar determinar la trayectoria del objeto: "Esto nos llevará tiempo y el desarrollo de algoritmos más avanzados para que sea lo más rápido y fiable posible, pero es algo en lo que estamos trabajando", señala.
Y es que para Benjamin Fernando, los desechos espaciales "son una gran preocupación": "Actualmente, se producen múltiples reingresos cada día.Necesitamos urgentemente nuevas técnicas para rastrear y caracterizar los desechos una vez que se están desintegrando en la atmósfera".