Más de 14.000 fragmentos de basura espacial orbitan la Tierra a velocidades superiores a la de una bala, generando una amenaza constante para los satélites activos y la Estación Espacial Internacional (EEI), que modifica regularmente su trayectoria para evitar colisiones.
Ante este desafío, un equipo de la Universidad de Tohoku en Japón presentó una innovación que podría transformar la gestión de desechos en la órbita baja terrestre: un motor iónico bidireccional, diseñado para eliminar basura espacial de modo más seguro y eficiente. El desarrollo, liderado por Kazunori Takahashi, fue señalado por Space.com como una posible solución a uno de los problemas más urgentes de la era espacial.
La acumulación de residuos en órbita comprende desde pequeños pernos y tuercas hasta grandes carenados de cohetes y satélites en desuso. Estos objetos, al desplazarse a velocidades superiores a 28.000 kilómetros por hora, presentan un peligro permanente.
La EEI debió realizar maniobras evasivas en varias ocasiones para eludir el impacto de fragmentos que viajan a gran velocidad. Esta problemática impulsó a la comunidad científica a buscar métodos efectivos para limpiar la órbita y disminuir el riesgo de accidentes.
El propulsor iónico bidireccional: innovación sin contacto
Hasta ahora, la mayoría de las propuestas formuladas para eliminar basura espacial consistieron en mecanismos que requieren contacto físico, como brazos robóticos, redes o cables. Tales métodos presentan limitaciones importantes frente a objetos que giran de forma caótica, ya que el movimiento impredecible puede poner en riesgo a la nave encargada de la limpieza. Por ello, se exploran alternativas que prescindan del contacto directo.
En este contexto, la propuesta de Takahashi introduce un enfoque innovador: utilizar el chorro de plasma de un motor iónico para desviar fragmentos hacia la atmósfera, donde se desintegrarían de manera segura.
A diferencia de los motores iónicos convencionales —capaces de impulsar la nave en una sola dirección— el nuevo dispositivo integra dos toberas opuestas que permiten neutralizar el empuje entre sí. Gracias a este diseño, el satélite de limpieza puede mantener su posición mientras dirige el plasma hacia el residuo espacial.
Takahashi explicó a Space.com que este sistema, denominado “propulsor de plasma tipo eyección bidireccional sin electrodos”, ofrece una alternativa más segura y versátil para la remoción de basura orbital.
El funcionamiento del motor se sustenta en el uso de un gas inerte como propelente. Aunque los motores iónicos suelen emplear xenón, el equipo japonés optó por argón, un recurso más económico y abundante. “Puede funcionar con argón con una eficiencia similar a la del xenón, pero con un costo reducido para el dispositivo de propulsión”, aclaró Takahashi en declaraciones a Space.com.
El gas se introduce en una cámara, donde un cátodo genera electrones que, al desplazarse hacia una pared cargada positivamente, ionizan el gas y lo transforman en plasma. Este plasma, eléctricamente cargado, es acelerado mediante campos electromagnéticos y expulsado por las toberas para generar impulso.
Relevancia y futuro de la limpieza espacial
El diseño bidireccional permite que el plasma fluya en ambos extremos del motor, facilitando la eyección en sentidos opuestos. Aunque el empuje inicial de un motor iónico es modesto –comparado con los cohetes químicos– su capacidad de mantener una fuerza constante a lo largo del tiempo lo convierte en una herramienta eficaz para modificar la órbita de objetos voluminosos.
Para provocar el reingreso de un fragmento de un metro de diámetro y una tonelada de masa en menos de 100 días, se requiere una fuerza continua de 30 miliNewtons (mN), una cifra superior a la del motor iónico empleado en la misión Hayabusa2 de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), que alcanzó 10 mN con una potencia de 300 a 500 vatios.
El sistema creado por Takahashi exige una potencia considerablemente mayor, del orden de varios kilovatios. Para incrementar la eficiencia, el investigador implementó una “cúspide magnética”, que separa geométricamente el plasma de las paredes de descarga y reduce las pérdidas. “La forma específica de la cúspide proporciona una separación geométrica del plasma respecto a la pared, lo que disminuye la pérdida de plasma”, detalló Takahashi a Space.com. En pruebas de laboratorio, el equipo alcanzó un empuje de 25 mN, triplicando la potencia lograda en experimentos anteriores.
Entre las ventajas principales del propulsor bidireccional destaca su capacidad para abordar la eliminación de grandes objetos, que representan el mayor riesgo de desencadenar la llamada “síndrome de Kessler”. Este fenómeno describe una reacción en cadena en la que la colisión entre un satélite y un fragmento de basura genera una nube de escombros que provoca nuevas colisiones, multiplicando exponencialmente la cantidad de desechos y dificultando el acceso al espacio.
Así, la remoción de los objetos más voluminosos resulta fundamental para evitar que la órbita baja terrestre se convierta en una zona intransitable para futuras misiones.
El trabajo de Takahashi sobre el propulsor de plasma bidireccional fue publicado en la revista Scientific Reports, lo que consolida su relevancia en el ámbito científico y tecnológico.
Space.com subraya la importancia de este avance, que podría significar un punto de inflexión en la gestión de la basura espacial.
Mientras la cantidad de residuos en órbita continúa aumentando, la necesidad de soluciones eficaces para su eliminación se vuelve más apremiante. Tecnologías como la desarrollada por Takahashi podrían ser decisivas para preservar el acceso al espacio y garantizar la seguridad de operaciones futuras.
Fuente: Infobae
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