Espacio
Resolviendo el problema de los desechos espaciales con una economía orbital circular
TL;DR
- Los desechos espaciales están creciendo rápidamente y amenazan a los satélites, la comunicación y las futuras misiones espaciales.
- Una economía orbital circular aplica los principios de reducir, reutilizar y reciclar a los satélites y los desechos.
- Los investigadores de la Universidad de Surrey proponen utilizar satélites abandonados como materiales en órbita.
- Rocket Lab y otros están avanzando en cohetes reutilizables y soluciones para los desechos.
Por qué la sostenibilidad espacial ahora requiere una economía orbital circular
La nueva era espacial está sobre nosotros gracias a los cohetes reutilizables y al costo decreciente para alcanzar la órbita, gracias a SpaceX, Blue Origin, Rocket Lab, Relativity Space, así como cohetes chinos.
Pero cuanto más masa levantamos al espacio, más se convierte el problema de los desechos espaciales en un problema. Debido a que el material en órbita puede permanecer allí durante décadas, o incluso siglos para órbitas más distantes, significa que toneladas de satélites más antiguos siguen en el cielo.
Lo que es más problemático, estos satélites ocasionalmente chocan entre sí, rompiéndose en una miríada de fragmentos similares a balas. Y la analogía de la bala no le hace justicia, ya que la velocidad promedio de los desechos espaciales es de 28,000 km/h (17,500 mph), lo que es mucho, mucho más rápido que cualquier arma que haya disparado munición.
Así que incluso los desechos más pequeños pueden tener consecuencias catastróficas cuando golpean un satélite en funcionamiento.
Esto podría tener resultados aún peores en caso de una reacción en cadena teorizada como “Síndrome de Kessler”: una colisión entre un satélite y desechos espaciales conduce a la creación de más desechos, lo que lleva a más colisiones y más desechos, creando una reacción en cadena que elimina todos los objetos en la órbita de la Tierra.
Estas colisiones ya son la causa de aproximadamente 2/3 de los desechos espaciales, con los vehículos espaciales desmantelados como la otra fuente principal.
Fuente: Chem Circularity
Actualmente, el síndrome de Kessler sería muy dañino, dañando las telecomunicaciones, la imagen basada en el espacio y la ciencia, así como los sistemas de detección de armas nucleares de alerta temprana.
Esto se debe a que es un riesgo muy real, ya que las nuevas constelaciones de satélites son más numerosas que todos los satélites lanzados hasta ahora combinados. Y esto es antes de que comencemos a construir bases lunares, colonias marcianas o matrices solares orbitales de escala GW.
Fuente: Our World In Data
Hasta ahora, la única opción para deshacerse de los desechos espaciales era lograr que cayeran a la Tierra y se quemaran en la atmósfera, o ser expulsados de la órbita por completo. Así que muchos satélites más antiguos se trasladan a “órbitas de cementerio”, mientras que otros se convierten en desechos orbitales que pueden interrumpir el funcionamiento de sistemas activos.
“A medida que la actividad espacial se acelera, desde megaconstelaciones de satélites hasta futuras misiones lunares y marcianas, debemos asegurarnos de que la exploración no repita los errores cometidos en la Tierra.
Un futuro espacial verdaderamente sostenible comienza con tecnologías, materiales y sistemas que trabajan juntos.”
Esto podría estar cambiando, con una proposición de investigadores de la Universidad de Surrey para reciclar todos los satélites y desechos espaciales en su lugar. Publicaron su trabajo en la revisión científica Chem Circularity1, bajo el título “ Eficiencia de recursos y materiales en la economía espacial circular”.
Construyendo una economía espacial circular
A primera vista, podría parecer que será difícil aplicar a la economía espacial los “3R” fundamentales de una economía circular: reducir, reutilizar y reciclar, ya que apenas logramos aplicarlos en tierra.
Fuente: Chem Circularity
Pero al mismo tiempo, la amenaza futura del síndrome de Kessler puede ser una gran motivación, ya que haría que casi cualquier viaje espacial futuro sea imposible.
Otro factor es que enviar cualquier masa a la órbita cuesta mucho dinero, por lo que el material disponible en el sitio debería ser mucho más barato. De hecho, esto haría que los desechos espaciales y los satélites abandonados sean el material más valioso para reciclar.
Actualmente, este costo es de alrededor de $2,500 a $10,000 por kg para la masa puesta en órbita terrestre baja (LEO) con los mejores cohetes reutilizables, y precios aún más altos para órbitas más altas o si se envían con cohetes más pequeños.
La Agencia Espacial Europea (ESA) estima que aproximadamente 6,000 toneladas métricas de material descartado existen actualmente en órbita. Incluso ignorando la ventaja de reducir los riesgos relacionados con los desechos espaciales, esto representa, en teoría, hasta $10 mil millones de costos de lanzamiento en material ya en órbita.
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| Enfoque | Beneficios | Desafíos |
|---|---|---|
| Reducir | Satélites de larga duración, menos lanzamientos, órbitas más seguras | Requiere nuevos estándares, estaciones de repostaje, diseños modulares |
| Reutilizar | Reutilizar hardware, reducir costos, extender el valor de la misión | El daño por radiación limita la reutilización a largo plazo |
| Reciclar | Recuperar materiales valiosos, reducir desechos, permitir la fabricación orbital | Desmontaje complejo, metalurgia en microgravedad todavía experimental |
Cómo se aplican los 3R al espacio: Reducir, Reutilizar, Reciclar
Reducir
El primer paso de la mayoría de los enfoques de sostenibilidad es el componente de reducción, lo que significa reducir la demanda de recursos o el material necesario.
Este paso se puede abordar construyendo satélites y vehículos espaciales que duran más y se pueden reparar más fácilmente en el espacio.
Una parte importante aquí es que la mayoría de las vidas útiles de los satélites están determinadas no por su deterioro, sino por agotar el combustible para estabilizar su órbita.
Así que un almacenamiento de combustible más grande que cuesta masa (una consideración menos apremiante a medida que disminuyen los costos de lanzamiento orbital) o un sistema para repostar desde un “tanquero espacial” reduciría radicalmente la producción de desechos espaciales y aumentaría la vida útil de los satélites.
Las estaciones espaciales podrían cambiar de su papel actual de habitación humana a un centro de repostaje, así como de mantenimiento y reparación.
Reducir también se puede aplicar a la reducción de la contaminación y los desechos ya presentes. La misión RemoveDEBRIS, también desarrollada en parte por la Universidad de Surrey, demostró con éxito varias tecnologías clave de eliminación de desechos activa (ADR): captura con red, sistemas de arpón, navegación basada en visión y despliegue de vela de arrastre.
Los enfoques sin contacto, incluyendo el pastoreo de haces iónicos y la propulsión láser para empujar los desechos de regreso a la Tierra, pueden ayudar a reducir la cantidad de basura espacial que se acumula.
Reutilizar
Por supuesto, los cohetes perfectamente reutilizables son una mejora importante en la sostenibilidad de la economía espacial, ya que evitan la destrucción de materiales utilizables en cada lanzamiento.
Un paso adicional podría ser dado desmantelando la mayoría de los cohetes reutilizables hacia el final de su vida, no en la Tierra, sino en el espacio. Se pueden convertir en un tanquero orbital, componentes para estaciones espaciales, hábitats espaciales y una plataforma para componentes de satélites.
La reutilización de satélites, incluyendo la reasignación de satélites al final de su misión a nuevas tareas o la adaptación de tecnologías de estaciones base para aplicaciones adicionales, también se puede mejorar.
Desmantelar parcialmente, como por ejemplo, recopilar de nuevo óptica, electrónica o paneles solares, para reutilizarlos en otro dispositivo, también puede formar el núcleo de una estrategia de reutilización y el primer bloque de construcción de una industria de fabricación en órbita.
Sin embargo, la exposición prolongada a la radiación espacial, el ciclado térmico y los impactos de micrometeoritos resultan en una degradación irreversible del rendimiento de los vehículos espaciales; no es una opción para un campo tan exigente como el vuelo espacial.
Así que, en última instancia, todos los dispositivos basados en el espacio necesitarán ser destruidos o reciclados.
Fuente: Chem Circularity
Reciclar
Debido a que los satélites y los vehículos espaciales son tecnologías muy avanzadas, son ricos en materiales y metales preciosos, además de su “costosa” ubicación en órbita.
Entre lo que se puede reciclar, los componentes electrónicos y los materiales estructurales principales son los más propensos a proporcionar el mayor valor, gracias a su abundancia en silicio, aluminio, cobre, titanio, tungsteno y níquel.
Fuente: Chem Circularity
“Necesitamos innovación en todos los niveles, desde materiales que se puedan reutilizar o reciclar en órbita y vehículos espaciales modulares que se puedan actualizar en lugar de desechar, hasta sistemas de datos que rastreen cómo envejece el hardware en el espacio,”
Reciclar, sin embargo, será la tarea más técnicamente exigente, ya que el proceso de manipular, desmontar, filtrar y fundir material en el espacio apenas ha comenzado a estudiarse en profundidad. Por ejemplo, los marcos, el aislamiento, los materiales electrónicos y los materiales de blindaje a menudo están unidos de maneras que dificultan el desmontaje o la recuperación de materiales.
Ayuda de IA
Gracias a la IA, se pueden diseñar vehículos espaciales más eficientes. Esto puede incluir mejores diseños de materiales, pero también, por ejemplo, requisitos de ancho de banda más bajos, como en el caso de la misión PhiSat-1 de la ESA que utiliza la IA a bordo para filtrar las imágenes de observación de la Tierra cubiertas de nubes para que solo transmita datos útiles a la Tierra.
La IA también se puede utilizar para capturar satélites y desechos espaciales antiguos, una tarea que requiere una reacción rápida pero también probablemente demasiado peligrosa para una nave espacial tripulada.
Al permitir la toma de decisiones en tiempo real, el análisis predictivo y las operaciones autónomas, la IA ayuda a reducir el consumo de recursos, minimizar los desechos y mejorar la sostenibilidad general.
Cambios de política necesarios
Para los 3R, pero especialmente la parte de reciclaje, se necesitan nuevos estándares en la fabricación y el diseño.
Por ejemplo, se necesita un seguimiento claro de los materiales contenidos en un satélite y su estructura, que se debe documentar, archivar y hacer accesible durante años o décadas en el futuro cuando llegue el momento del reciclaje.
También se deben fomentar diseños más duraderos, o incluso ordenados por una nueva estructura de política sobre la fabricación aeroespacial y los riesgos de los desechos espaciales.
“Asimismo, necesitamos colaboración internacional y marcos de política para fomentar la reutilización y la recuperación más allá de la Tierra.
La próxima fase se trata de conectar la química, el diseño y la gobernanza para convertir la sostenibilidad en el modelo por defecto para el espacio.”
En última instancia, el uso de la producción de recursos in situ en el espacio (asteroides), la Luna o Marte también cobrará una importancia creciente en la discusión sobre el reciclaje, la fabricación y la contaminación espaciales.
Ángulo de inversión: Empresas que impulsan la sostenibilidad espacial
Rocket Lab
(RKLB )
Referencias:
1. Yang, Z., Liu, L., Xing, L., Amara, A., & Xuan, J. (2025). Eficiencia de recursos y materiales en la economía espacial circular. Chem Circularity, 100001. https://doi.org/10.1016/j.checir.2025.100001
