¿Impulsando la sostenibilidad espacial? Evaluación de las nuevas prácticas estándar de la NASA para la mitigación de desechos orbitales.

Por Charity Weeden, vicepresidenta de Política Espacial Global.

En diciembre de 2019, después de meses de deliberación interinstitucional, la NASA publicó una versión actualizada de laPrácticas estándar del gobierno de EE. UU. para la mitigación de desechos orbitales(ODMSP). La última versión se promulgó en 2001, en una época anterior a la prueba ASAT china de 2007 o la colisión de 2009 entre Iridium 33 y Cosmos 2251. Era una época en la que la utilización comercial del espacio se concentraba predominantemente en la región geoestacionaria, salvo por el negocio de Iridium, recientemente reactivado, que aprovechaba sus constelaciones de 66 satélites o un pequeño número de plataformas geoespaciales antes de laPolítica de teledetección de EE. UU. de 2003Eso abriría las puertas a nuevos negocios de teledetección espacial. Además, en aquella época, solo unos 40 países tenían experiencia operando satélites, la mitad que en la actualidad.

Las ODMSP están dirigidas a los operadores de satélites del Gobierno de EE. UU. (NASA, NOAA, USGS, Departamento de Defensa y la Comunidad de Inteligencia), y las prácticas estándar se incorporarán también a las regulaciones de los operadores comerciales, lo que hará que las normas sean aplicables a todas las naves espaciales bajo jurisdicción estadounidense. Sin embargo, una práctica estándar pierde su eficacia global si solo la adopta un país, y estas prácticas deben integrarse mediante las mejores prácticas operativas a nivel mundial. Ahora, EE. UU. tiene la compleja tarea de convencer a la comunidad internacional de que adopte sus prácticas actualizadas a través de la IADC, la COPUOS de la ONU y el diálogo bilateral y multilateral. Según las ODMSP de 2019, estas "proporcionan una referencia para promover prácticas de seguridad espacial eficientes y efectivas para otros operadores nacionales e internacionales".

¿Por qué era necesario actualizar el ODMSP?

Los drásticos aumentos en la actividad y la congestión en todas las órbitas durante los últimos 20 años han requerido medidas políticas primero en 2010 a través de la Política Espacial Nacional y ahora a través deDirectiva de Política Espacial - 3(SPD-3), promulgada en la Política Nacional de Gestión del Tráfico Espacial de los Estados Unidos en 2018. La SPD-3 aborda claramente la preocupación con las directrices actuales, afirmando que el ODMSP era "inadecuado para controlar el crecimiento de los desechos orbitales" y que "Estados Unidos debería desarrollar un nuevo protocolo de prácticas estándar para establecer expectativas más amplias de operaciones espaciales seguras en el siglo XXI" que incluya "prácticas operativas para grandes constelaciones, operaciones de encuentro y proximidad, pequeños satélites y otras clases de operaciones espaciales".

Con el objetivo de desarrollar un nuevo protocolo de prácticas estándar,¿Qué se actualizó exactamente en el ODMSP?Aquí hay algunos puntos importantes:

• Tiene una orientación más empírica.

  La versión actualizada incluye límites cuantitativos, probabilísticos y de fiabilidad para muchos elementos del documento, lo que permite establecer criterios más claros para evaluar el cumplimiento.

• Introduce el concepto de 100 años-objeto.

  A primera vista, este cálculo puede parecer confuso. Sin embargo, se explica detalladamente en

  Norma NASA 8719.14B

  (actualizado en 2019), sección 4.3.4.3 que aclara cómo se espera que se utilice. Específicamente para LEO, es el producto del número de piezas de desechos liberadas y el tiempo esperado para desorbitar naturalmente en la atmósfera, que se basa en el perigeo de los desechos. En el nuevo ODMSP, este concepto de 100 años-objeto se aplica a la creación planificada de desechos y para objetos más pequeños que un cubesat 1U. Si un operador planea eyectar cuatro piezas de desechos, debe hacerlo en un perigeo que tarde menos de 25 años en reingresar a la atmósfera terrestre. Si un operador planea enviar 100 picosatélites, debe desorbitar todos esos objetos dentro de un año desde la altitud apropiada (en este caso, mucho más baja que la ISS).

• Amplía y reorganiza los tipos de opciones para la eliminación posterior a la misión.

  El ODMSP de 2001 contemplaba tres opciones principales para la eliminación de objetos espaciales tras el fin de la misión: reentrada directa en la atmósfera, maniobra para alcanzar una órbita de almacenamiento o recuperación directa. Actualmente, se menciona en primer lugar la reentrada directa y el desecho del objeto en una órbita heliocéntrica o terrestre, seguida de la reentrada atmosférica, el almacenamiento entre LEO y GEO, el almacenamiento por encima de GEO y la recuperación directa en un plazo de cinco años tras el fin de la misión. Se establece un nivel mínimo de fiabilidad para la eliminación del 90 %, con un objetivo del 99 % o superior.

• Introduce prácticas para diferentes clases de operaciones espaciales.

  Se mencionan recientemente las grandes constelaciones, los satélites pequeños, el encuentro, las operaciones de proximidad y el mantenimiento, así como la eliminación activa de desechos espaciales. Las prácticas para estas clases incluyen minimizar las colisiones, explosiones o fragmentaciones accidentales. Sin embargo, se identifican algunos aspectos más específicos, como la preferencia por el método de eliminación por entrada directa para grandes constelaciones (100 o más). Esto requeriría una fiabilidad mínima del 90 %.

¿Cómo se compara el ODMSP de 2019 con la versión de 2001?

Menciona nuevas actividades orbitales, aplicando las mismas prácticas clave que para los satélites tradicionales. Además, establece límites numéricos para elementos que resultaban difíciles de evaluar y anima a los operadores a superar los mínimos establecidos. Una condición final fundamental es que el gobierno estadounidense actualizará y perfeccionará estas prácticas según sea necesario.

Es positivo que se deje abierta la posibilidad de revisiones adicionales, ya que existen aspectos que la próxima versión debería considerar. En primer lugar, el ODMSP está diseñado únicamente para operaciones nominales. Si un satélite presenta un defecto de diseño, es decir, si experimenta alguna anomalía y no puede cumplir con su requisito de eliminación, el ODMSP no se aplicaría. Esta es una laguna que debe abordarse para garantizar que los operadores consideren las consecuencias de dejar naves espaciales inactivas (tanto cuerpos de cohetes como satélites) en órbita. Este tipo de desechos son los que tienen mayor potencial para causar daños y, por lo tanto, se deben fomentar encarecidamente prácticas de eliminación alternativas.

Además, el tiempo de guiado para la desorbitación no ha cambiado y se mantiene en un máximo de 25 años. La industria espacial comercial está empezando a adoptar la práctica de cinco años o tan pronto como sea posible. Claramente, se requiere un mayor debate sobre este aspecto. Dado el interés en una mejor evaluación empírica, deberían realizarse estudios con expertos externos para evaluar con mayor precisión el impacto de los plazos de desorbitación.

Finalmente, la NASA debería supervisar el cumplimiento de estas prácticas dentro del gobierno estadounidense, y los organismos reguladores deberían hacer lo mismo con las entidades comerciales, poniendo esos datos a disposición del público. Esta transparencia demostrará liderazgo en la comunidad global en cuanto a la adhesión a las mejores prácticas y puede considerarse una implementación de las directrices de sostenibilidad a largo plazo del Comité de Políticas y Operaciones de la ONU (COPUOS), recientemente adoptadas. Sin el cumplimiento, estas prácticas estándar no logran el efecto para el que fueron diseñadas.

El ODMSP y otras prácticas actuales, como las derivadas de la IADC y la COPUOS de la ONU, representan lo mínimo necesario para mantener la sostenibilidad espacial, según el conocimiento actual. Aún desconocemos con precisión cómo un mayor número de objetos espaciales impactará el entorno espacial. ¿Serán maniobrables? ¿Se desintegrarán en órbita? ¿Contarán con una adecuada percepción de la situación espacial o una gestión de tráfico sólida para evitar mejor las colisiones? ¿Acaso seguirán las mejores prácticas?

Además, las colisiones entre desechos espaciales tendrán un mayor impacto en un entorno más congestionado. Si bien la probabilidad de este evento puede ser baja, conlleva graves consecuencias. Las tecnologías más avanzadas actuales predicen estas posibilidades de colisión con una precisión insuficiente, con un plazo máximo de siete días. Esto deja poco tiempo para implementar una solución que mitigue una colisión inminente. La remediación del entorno espacial —es decir, la eliminación de objetos grandes y de gran impacto— es un elemento complementario y necesario de este debate, y el SPD-3 lo considera inmediatamente después de analizar una actualización del ODMSP: «Estados Unidos debería impulsar la eliminación activa de desechos espaciales como un enfoque necesario a largo plazo para garantizar la seguridad de las operaciones de vuelo en regímenes orbitales clave. Este esfuerzo no debe desviar la atención del avance continuo de los protocolos internacionales para la mitigación de desechos asociados con los programas actuales».

Lo que se necesita ahora es una cultura de seguridad y cumplimiento en toda la comunidad espacial mundial y hay muchas oportunidades disponibles para lograrlo. Esfuerzos como elBuenas prácticas de la Coalición para la Seguridad Espacial en materia de sostenibilidad de las operaciones espacialesy elCalificación de sostenibilidad espacial del Foro Económico MundialEsto subraya la tendencia a ir más allá de los mínimos en materia de seguridad de los vuelos espaciales, al igual que otras prácticas como el diseño de naves espaciales para su eliminación posterior a la misión en caso de anomalías.

El entorno espacial se encuentra en pleno proceso de congestión y riesgo orbital. Todos los operadores deben desempeñar un papel positivo para garantizar que no dejemos rastro, cumpliendo —o mejor dicho, superando— las prácticas estándar.