La estación de telemetría láser Izaña-1 de la ESA en Tenerife, España, se sometió recientemente a meses de pruebas y puesta en marcha, superando sus pruebas finales con gran éxito. Cuando llegó a la “recepción de la estación”, fue entregado a la ESA por la empresa alemana responsable de su construcción, DiGOS. La estación es un banco de pruebas de tecnología y un primer paso esencial para hacer que la mitigación de desechos sea ampliamente accesible para todos los actores espaciales con voz en el futuro de nuestro entorno espacial.

Imagine láseres apuntando desde la Tierra hacia el cielo, en busca de satélites y fragmentos de basura espacialy medir sus posiciones y trayectorias para evitar colisiones catastróficas. No tiene que esforzarse demasiado: es una realidad casi diaria en la nueva estación de medición láser Izaña 1 (IZN-1) de la ESA en Tenerife, España.

La estación telemétrica láser IZN-1 en Tenerife es la primera de su tipo. Crédito: ESA

IZN-1, desarrollado y ahora operado por ESA, es un banco de pruebas para tecnologías futuras y se instaló a mediados de 2021 en Observatorio del Teide.

La estación, el telescopio y el láser se han sometido a meses de pruebas y puesta en servicio y, desde julio del año pasado, han estado dirigiendo el haz verde de luz concentrada hacia el cielo para detectar, rastrear y observar activamente los satélites activos.

Actualmente, el láser funciona a 150 mW, pero pronto se actualizará para que también pueda rastrear desechos con un láser infrarrojo mucho más potente con un promedio de 50 vatios.

“Actualmente, solo los satélites equipados con retrorreflectores pueden ser rastreados desde la estación de Izaña de la ESA, que es solo una parte de la población total”, explica Clemens Heese, responsable de tecnologías ópticas.

«La estación se actualizará en los próximos dos años, lo que le permitirá realizar los mismos servicios de telemetría vitales con objetivos que no cooperan: objetos de escombros vitales y satélites más antiguos sin parches retrorreflectantes».

El primero de una larga serie en Europa

Si bien hay docenas de estaciones de seguimiento láser repartidas por toda Europa, la doble funcionalidad de la estación de Izaña la convierte en la primera. Construido por una empresa alemana DiGOSla estación de control remoto Izaña también se puede utilizar para comunicaciones ópticas y está destinado a convertirse en un sistema robótico totalmente autónomo de última generación. Se espera que sea el primero de una larga serie alrededor del mundo.

Prevención de colisiones: ¿cuál es el costo? Crédito: ESA/UNOOSA

La tecnología, relativamente nueva en la historia de las observaciones terrestres de basura espacial, permitirá a la estación rastrear objetos perdidos nunca antes vistos que acechan sobre los cielos azules durante el día.

Como la última incorporación de la ESA a la Seguridad del espacio familia, Izana-1 brinda apoyo para evitar colisiones vitales y proporciona un banco de pruebas para nuevas tecnologías sostenibles como la transferencia de pulsos láser o la coordinación del tráfico espacial.

Esta capacidad de seguimiento de satélites y desechos en Europa podría contribuir a la creación y el acceso a un catálogo europeo de objetos espaciales.

La estación de telemetría láser de la ESA en Tenerife arroja luz sobre el problema de los desechos. Crédito: ESA

Láser en el espacio. ¿Es… seguro?

Pero espera, ¡hay pájaros, aviones, astronautas encima de nosotros! ¿Dirigir los láseres al cielo no implica un riesgo inaceptable? Afortunadamente, los láseres utilizados para rastrear satélites y escombros serían un fastidio para cualquier villano de Bond que se precie.

Eventualmente, la estación IZN-1 usará menos de 100 Watts de potencia, dando al láser Izaña alrededor de 1/20^y energía de un hervidor eléctrico.

Estas fuentes de luz puntuales emiten pulsos cortos de luz hacia su objetivo, determinando la distancia, la velocidad y la órbita de cada uno con precisión milimétrica, calculada a partir del tiempo necesario para realizar el viaje de regreso.

Si bien tales láseres no se acercarán a cortar o incluso empujar (todavía) los objetos a los que apuntan, pueden dañar los instrumentos ópticos sensibles en los satélites y las trayectorias de los aviones deben tenerse en cuenta.

«Si los láseres golpean un avión, pueden ser muy peligrosos, ya que los pilotos pueden distraerse y, en el peor de los casos, perder el control», dice Andrea di Mira, ingeniero optoelectrónico de la ESA.

«Somos muy, muy cuidadosos de que eso no suceda, con una serie de sensores que escanean los cielos en busca de aviones para asegurarnos de que nuestros láseres no se acerquen a ellos desde la distancia».

IZN-1: Foco láser de la ESA en el cielo. Crédito: ESA

Estos láseres también tienen el potencial de interrumpir los telescopios que estudian el cielo nocturno. Para evitar esto, el Sistema de Control de Tráfico Láser (LTCS) fue introducido por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC): así como IZN-1 ayuda a evitar colisiones entre objetos en órbita, el software LTCS evita las «colisiones» entre la luz láser y las áreas de visualización. Además, cambiar a una frecuencia de láser infrarrojo puede minimizar los conflictos con los astrónomos.

Un paso esencial hacia el control del tráfico espacial

A medida que la era del Nuevo Espacio ya está en marcha, se lanzan al cielo grandes constelaciones, compuestas por miles, a veces decenas de miles de satélites.

Como parte del Protect Accelerator de la ESA, la Agencia está dando prioridad a la protección de los activos espaciales del creciente problema de los desechos, así como de los efectos de los eventos solares extremos; clima espacial. Crédito: ESA

Los costosos métodos actuales para evitar colisiones serán inútiles a medida que su número aumente y, como tal, la comunidad espacial internacional necesidad de establecer un método para controlar el tráfico espacial.

Para ello, la determinación precisa y rápida de la ubicación, la velocidad y la órbita de los objetos espaciales será vital, y la estación IZN-1 de la ESA proporcionará un banco de pruebas muy necesario para desarrollar esta tecnología, aunque más precisa que los métodos de radar actuales.

Enfoque láser en el futuro

En un futuro próximo, la estación IZN-1 de la ESA será una estación de seguimiento de desechos y satélites totalmente autónoma y altamente productiva. También se utilizará para probar el concepto de «medida láser de basura espacial en red» para construir un catálogo de satélites.

Operadores de la estación telemétrica láser IZN-1 de la ESA. Crédito: ESA

En cuanto a la comunicación óptica, también se actualizará para recibir señales con una tasa de datos muy alta de 10 gigabits y más (cumpliendo con los estándares internacionales) de satélites en órbita terrestre baja a 400 km.

Izaña formará entonces parte de un proyecto Red Europea de Núcleos Ópticosel primer servicio de estación terrestre de comunicaciones ópticas operativas que se pondrá a disposición de la comunidad espacial comercial en general.

Además de todo esto, la estación brinda la oportunidad de probar y desarrollar tecnologías que respaldan la «transferencia de pulsos láser», en la que los láseres no solo arrojarían una luz a los objetos de escombros, sino que los empujarían muy suavemente hacia nuevas órbitas, lejos de posibles colisiones. y fuera de las carreteras orbitales más concurridas.

Así como IZN-1 es bienvenido a la familia de Seguridad Espacial de la ESA, también lo es un futuro brillante de tecnologías sostenibles, vitales para un futuro responsable en órbita y más allá.

Proteger la vida moderna

Ahora dependemos de tecnologías interconectadas, en el espacio y en la Tierra, para nuestra vida diaria. Pero esta infraestructura, y todo lo que depende de ella, es vulnerable.

Protección de bienes espaciales. Crédito: ESA

Las tormentas solares pueden dañar las redes eléctricas, interrumpir las telecomunicaciones y amenazar los satélites y los servicios vitales que brindan. Al mismo tiempo, a medida que ponemos en órbita más y más satélites, también creamos cantidades cada vez mayores de desechos, lo que aumenta drásticamente el riesgo de colisión para las misiones actuales y futuras: nuestro éxito en el espacio podría ser nuestra ruina. .

Como parte de la visión de futuro de la ESA, el nuevo Protege ‘el acelerador’ asegurará la resiliencia de las tecnologías de las que depende la modernidad. Al detectar y dar aviso anticipado de tormentas solares inminentes, podemos proteger nuestra infraestructura en el espacio y en tierra. Al promover el uso sostenible de las órbitas alrededor de la Tierra, un recurso finito y limitado, podemos garantizar que los beneficios del espacio sigan siendo accesibles para las generaciones futuras.