DARPA quiere satélites que puedan volar en órbita muy baja

En el otoño del año pasado, DARPA anunció que estaba buscando nuevas formas de mantener los satélites operando en los bordes inferiores del espacio. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa existe para explorar tecnologías de cielo azul y crear innovaciones que hagan posibles nuevas herramientas. proyecto dédalo, anunciado en octubre, es una forma de gestionar satélites más allá del cielo azul de la Tierra, pero no mucho más allá. La solicitud del programa es un retrato fascinante de los desafíos tecnológicos que DARPA quiere abordar para expandir lo que se puede hacer en órbita.

DARPA definió la órbita terrestre muy baja (VLEO) como órbitas de menos de 450 km, o aproximadamente 280 millas, de altitud. La órbita terrestre baja, por el contrario, es de 2.000 km o 1.200 millas. Los beneficios de estar en la órbita terrestre muy baja incluyen, según DARPA, “resolución espacial mejorada para imágenes ópticas, relaciones señal-ruido más altas para sistemas de radar y lidar, precisión de posición geoespacial mejorada”. Todo esto permite que las cámaras y otros sensores en el satélite observen mejor la actividad en la Tierra y comuniquen esas observaciones de manera más rápida y precisa.

Además, DARPA sugiere que es más barato y más fácil colocar un satélite en VLEO, señalando “una mayor capacidad de inserción de vehículos de lanzamiento y ahorros en masa, volumen y costos”. Aún más importante que todo eso, debido a que VLEO está tan cerca de la Tierra y tan lejos de otros satélites, los satélites bajos pueden salirse con la suya con menos protección contra la radiación y generalmente están fuera del camino de la mayoría de los desechos orbitales.

El anuncio también señala que “las cargas de cumplimiento con las pautas del Comité Interagencial de Coordinación de Desechos Espaciales se reducen en comparación con la órbita más alta”, probablemente en parte porque la órbita muy baja mantiene a los satélites generalmente fuera de los carriles orbitales de mayor tráfico.

Escombros en la guerra y la paz

Los desechos orbitales son un problema agravante para los satélites y especialmente para los satélites utilizados por el ejército. Si bien el espacio es vasto, la órbita no lo es, y las porciones útiles de las órbitas están cada vez más pobladas por objetos creados por el hombre.

Algunos de estos objetos son puramente científicos, orientados hacia las estrellas más allá, mientras que muchos están construidos para servir a fines terrestres. Los satélites de comunicaciones, los satélites de vigilancia e incluso los satélites de observación utilizados para documentar el clima a continuación son objetivos potenciales en caso de que estalle una guerra de disparos en el espacio. Los misiles antisatélite, demostrados por naciones como Estados Unidos, Rusia, China e India, demuestran que la capacidad está muy extendida.

La destrucción de un satélite con un misil crea desechos, desde los restos del misil hasta los restos del satélite, y estos desechos persisten en órbita. En noviembre de 2021, Rusia destruyó su propio satélite Kosmos, esparciendo escombros por toda la órbita, algunos de los cuales persisten.

Incluso sin la amenaza de destrucción en la guerra, cuando los desechos existentes chocan con los satélites, pueden crear nuevos desechos, poniendo en peligro aún más a todos los objetos en órbita. El riesgo de estas colisiones aumenta con cada nuevo objeto puesto en órbitadebido a que los desechos pueden viajar en múltiples direcciones a partir de una colisión, también pueden poner en peligro los satélites en órbitas más alejadas y más cercanas.

Volando cerca de la termosfera

El espacio orbital tiene fricción, especialmente cuanto más cerca está un satélite de la atmósfera. Los satélites en órbita terrestre baja experimentan arrastre atmosférico, ya que las partículas gaseosas unidas a la atmósfera terrestre se expanden y contraen en ciclo con el sol. Esto, a su vez, puede aumentar la fricción en un satélite, lo que requerirá una corrección orbital por parte de los motores a bordo o una degradación de la órbita hasta que el satélite vuelva a entrar en la atmósfera propiamente dicha. La termosfera, o el área que comienza a unos 90 km (56 millas) de altitud, extiende “entre 500 y 1000 km (311 a 621 millas) sobre nuestro planeta”, un rango que fluctúa.

Toda la órbita terrestre muy baja está dentro de la termosfera. Eso hace que los desafíos de mantener un satélite en órbita terrestre muy baja sean únicos y sugiere por qué DARPA podría dedicar un programa a dominar esos desafíos. Estos desafíos incluyen la resistencia aerodinámica y atmosférica, el clima espacial, la carga de las baterías de la nave espacial a pesar de estar por debajo de la órbita baja e incluso la erosión del oxígeno atómico, o los fenómenos por los cuales el O2 común en la parte inferior de la atmósfera es reemplazado por oxígeno de un solo átomo en la termosfera. . El oxígeno atómico puede romper enlaces químicosun problema para los satélites hechos, como están, de compuestos químicos.

En Daedelus, DARPA se dispuso a demostrar una nueva tecnología que podría permitir operaciones sostenidas a largo plazo en órbita terrestre muy baja, a pesar de estos peligros únicos. Si un programa de este tipo tiene éxito, podría permitir una nueva capa de infraestructura satelital, apuntando sensores específicos hacia el mundo de abajo.

El programa Daedalus en sí está clasificado, y las solicitudes señalan que los contratistas deben tener autorizaciones de seguridad para las instalaciones y autorizaciones secretas para el personal que trabaja en el proyecto. El programa toma prestado su nombre del mito griego de Ícaro, que voló demasiado cerca del sol con alas de cera y, por lo tanto, pereció en un descenso descontrolado. El padre más cauteloso de Ícaro, Dédalo, voló más bajo y sobrevivió.

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