Entorno espacial
Estudio de cómo las condiciones espaciales afectan a las naves espaciales.

El medio ambiente espacial es una rama de la astronáutica , la ingeniería aeroespacial y la física espacial que busca comprender y abordar las condiciones existentes en el espacio que afectan el diseño y el funcionamiento de las naves espaciales. Un tema relacionado, el clima espacial , se ocupa de los procesos dinámicos en el sistema solar-terrestre que pueden dar lugar a efectos sobre las naves espaciales, pero que también pueden afectar a la atmósfera, la ionosfera y el campo geomagnético , dando lugar a varios otros tipos de efectos sobre las tecnologías humanas.

Los efectos sobre las naves espaciales pueden deberse a la radiación , los desechos espaciales y el impacto de meteoritos , la resistencia atmosférica superior y la carga electrostática de las naves espaciales . Se han adoptado diversas estrategias de mitigación.

Radiación

La radiación en el espacio generalmente proviene de tres fuentes principales:

  1. Los cinturones de radiación de Van Allen
  2. Eventos de protones solares y partículas energéticas solares ; y
  3. Rayos cósmicos galácticos .

En misiones de larga duración, las altas dosis de radiación pueden dañar los componentes electrónicos y las células solares. Una preocupación importante son también los "efectos de evento único" inducidos por la radiación, como el trastorno por evento único . Las misiones tripuladas suelen evitar los cinturones de radiación y la Estación Espacial Internacional se encuentra a una altitud muy por debajo de las regiones más severas de los cinturones de radiación. Durante los eventos energéticos solares ( llamaradas solares y eyecciones de masa coronal ), las partículas pueden acelerarse a energías muy altas y pueden llegar a la Tierra en tiempos tan cortos como 30 minutos (pero generalmente tardan algunas horas). Estas partículas son principalmente protones e iones más pesados ​​que pueden causar daños por radiación, interrupción de circuitos lógicos e incluso peligros para los astronautas. Las misiones tripuladas para regresar a la Luna o viajar a Marte tendrán que lidiar con los principales problemas que presentan los eventos de partículas solares para la seguridad radiológica, además de la importante contribución a las dosis de los rayos cósmicos de fondo de bajo nivel . En órbitas cercanas a la Tierra, el campo geomagnético de la Tierra protege a las naves espaciales de gran parte de estos peligros: un proceso llamado blindaje geomagnético.

Escombros

Los desechos espaciales y los meteoroides pueden impactar naves espaciales a altas velocidades, causando daños mecánicos o eléctricos. La velocidad promedio de los desechos espaciales es de 10 km/s (22.000 mph; 36.000 km/h) [1] mientras que la velocidad promedio de los meteoroides es mucho mayor. Por ejemplo, los meteoroides asociados con la lluvia de meteoros Perseidas viajan a una velocidad promedio de 58 km/s (130.000 mph; 210.000 km/h). [2] Los daños mecánicos de los impactos de desechos se han estudiado a través de misiones espaciales, incluida LDEF , que tuvo más de 20.000 impactos documentados a lo largo de su misión de 5,7 años. [3] Las anomalías eléctricas asociadas con eventos de impacto incluyen la nave espacial Olympus de la ESA , que perdió el control de actitud durante la lluvia de meteoros Perseidas de 1993. [4] Un evento similar ocurrió con la nave espacial Landsat 5 [5] durante la lluvia de meteoros Perseidas de 2009. [6]

Carga electrostática

La carga electrostática de las naves espaciales es causada por el ambiente de plasma caliente que rodea la Tierra. El plasma que se encuentra en la región de la órbita geoestacionaria se calienta durante las subtormentas geomagnéticas causadas por perturbaciones en el viento solar. Los electrones "calientes" (con energías en el rango de los kiloelectronvoltios ) se acumulan en las superficies de las naves espaciales y pueden establecer potenciales electrostáticos del orden de los kilovoltios. Como resultado, pueden ocurrir descargas y se sabe que son la fuente de muchas anomalías en las naves espaciales.

Estrategias de mitigación

Las soluciones ideadas por científicos e ingenieros incluyen, entre otras, el blindaje de las naves espaciales, el " endurecimiento " especial de los sistemas electrónicos y diversos sistemas de detección de colisiones. La evaluación de los efectos durante el diseño de las naves espaciales incluye la aplicación de diversos modelos del entorno, incluidos los modelos de cinturón de radiación, los modelos de interacción entre la nave espacial y el plasma y los modelos atmosféricos para predecir los efectos de arrastre que se producen en las órbitas inferiores y durante el reingreso.

El campo a menudo se superpone con las disciplinas de la astrofísica , la ciencia atmosférica , la física espacial y la geofísica , aunque normalmente con énfasis en la aplicación.

El gobierno de los Estados Unidos mantiene un Centro de Predicción del Clima Espacial en Boulder, Colorado . El Centro de Predicción del Clima Espacial (SWPC) es parte de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica ( NOAA ). El SWPC es uno de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP) del Servicio Meteorológico Nacional (NWS) .

Ley

Se está considerando el derecho ambiental en el derecho espacial , pero aún no está consolidado [7], pero se ha convertido en un problema a la luz del aumento de los desechos espaciales . [8]

Ecologismo espacial

El ambientalismo espacial es una postura que considera que el espacio no está exento de la necesidad de regulación y protección, y ha ganado la atención de un número cada vez mayor de académicos, [9] como Moriba Jah . [10]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Meteoroides y desechos orbitales: efectos en las naves espaciales (publicación de referencia de la NASA 1408)" (PDF) .
  2. ^ "¡Aquí vienen las perseidas!".
  3. ^ Impactos de desechos orbitales en naves espaciales
  4. ^ La triste historia de Olympus 1 Archivado el 28 de septiembre de 2011 en Wayback Machine.
  5. ^ "El Landsat 5 experimenta un mal funcionamiento".
  6. ^ "La lluvia de meteoros de las Perseidas de 2009".
  7. ^ Boyle, Alan (2013). "El espacio exterior y el derecho ambiental internacional". En Hobe, Stephan; Freeland, Steven (eds.). ¿En el cielo como en la Tierra? La interacción del derecho internacional público en la regulación jurídica del espacio exterior. Instituto de Derecho Aeronáutico y Espacial de la Universidad de Colonia / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt eV Centro Aeroespacial Alemán. pág. 357–82 . Consultado el 5 de noviembre de 2024 .
  8. ^ Stewardson, Lucy (2 de septiembre de 2020). «Residuos espaciales: principios del derecho medioambiental como piedras angulares que allanan el camino hacia la regulación». e-legal (en francés) . Consultado el 5 de noviembre de 2024 .
  9. ^ Lawrence, Andy; Rawls, Meredith L.; Jah, Moriba; Boley, Aaron; Vruno, Di; Garrington, Simon; Kramer, Michael; Lawler, Samantha; Lowenthal, James; McDowell, Jonathan; McCaughrean, Mark (22 de abril de 2022). "El caso del ambientalismo espacial". Astronomía de la naturaleza . 6 (4): 428–435. arXiv : 2204.10025 . doi :10.1038/s41550-022-01655-6. ISSN  2397-3366. S2CID  248300127 . Consultado el 25 de mayo de 2022 .
  10. ^ Wood, Danielle (7 de abril de 2021). «Media Lab Perspectives: Space Environmentalism with Moriba Jah – MIT Media Lab». MIT Media Lab . Consultado el 3 de febrero de 2022 .
  • Tecnologías del entorno espacial (SET)
  • Centro de meteorología espacial (SWC)
  • Sección de análisis de efectos y entorno espacial de la ESA
  • Servicio Internacional del Medio Ambiente Espacial (ISES)
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