La nova estació làser il·lumina el camí cap a la reducció de residus

Des del seguiment per satèl·lit fins a les runes

Imagineu-vos els làsers apuntant des de la Terra cap al cel, buscant satèl·lits i fragments escombraries espacials i mesurant les seves posicions i trajectòries per evitar col·lisions catastròfiques. No us heu d’esforçar massa: aquesta és gairebé la realitat del dia a dia a la nova estació de telestèng làser Izaña 1 (IZN-1) de l’ESA a Tenerife, Espanya.

IZN-1, desenvolupat i ara operat per l’ESA, és un banc de proves per a tecnologies futures i es va instal·lar a mitjans de 2021 a la Observatori del Teide. L’estació, el telescopi i el làser s’han sotmès a mesos de proves i posada en marxa i des del juliol de l’any passat han dirigit el feix verd de llum concentrada cap al cel per detectar, seguir i observar activament satèl·lits actius.

En l’actualitat, el làser funciona a 150 mW, però aviat s’actualitzarà perquè també pugui rastrejar objectes de deixalles amb un làser infrarojo molt més potent amb una potència mitjana de 50 watts.

“Actualment, només es poden seguir els satèl·lits equipats amb retroreflectors des de l’estació d’Izaña de l’ESA, que representen només una proporció de la població total”, explica Clemens Heese, cap de Tecnologies òptiques.

“L’estació s’actualitzarà en els propers dos anys, cosa que li permetrà realitzar els mateixos serveis d’abast vital amb objectius poc cooperatius, de manera vital, objectes de deixalles i satèl·lits més antics sense pegats retroreflectants”.

El primer de molts a Europa

Tot i que desenes d’estacions de seguiment làser estan repartides per Europa, la doble funcionalitat de l’estació d’Izaña la converteix en una novetat. Construït per una empresa alemanya DiGOStambé es pot utilitzar l’estació d’Izaña controlada a distància comunicacions òptiques i està pensat per convertir-se en un sistema robòtic d’última generació i totalment autònom. S’espera que sigui el primer de molts arreu del món.

La tecnologia, relativament nova en la història de les observacions terrestres de deixalles espacials, significarà que l’estació pot fer un seguiment d’objectes desapareguts abans invisibles que s’amaguen per sobre del cel blau durant el dia.

Com a nova incorporació de l’ESA al Seguretat espacial família, Izana-1 ofereix suport per vital evitació de col·lisions i proporciona un banc de proves per a noves tecnologies sostenibles com la transferència d’impuls làser o la coordinació del trànsit espacial.

Aquesta capacitat de seguiment de satèl·lits i deixalles a Europa podria contribuir a construir i accedir a un catàleg europeu d’objectes espacials.

Làsers a l’espai. És això… segur?

Però espera, hi ha ocells, avions, astronautes per sobre nostre! Apuntar els làsers cap al cel no comporta un risc inacceptable? Afortunadament, els làsers utilitzats per al seguiment de satèl·lits i runes serien una decepció per a qualsevol vilà Bond que es precie.

En definitiva, l’estació IZN-1 utilitzarà una potència de menys de 100 watts, donant al làser Izaña aproximadament 1/20^th de l’energia d’un bullidor elèctric.

Aquestes fonts de llum puntuals fan llum breus polsos de llum al seu objectiu, determinant la distància, la velocitat i l’òrbita de cadascuna amb una precisió mil·limètrica, calculada a partir del temps que triga a completar el viatge de tornada.

Tot i que aquests làsers no s’acosten a tallar, ni tan sols empujar (encara) els objectes als quals apunten, poden danyar instruments òptics sensibles dels satèl·lits i cal tenir en compte les trajectòries de les aeronaus.

“Si els làsers impacten amb avions poden ser molt perillosos, ja que els pilots es poden distreure i, en el pitjor dels casos, perdre el control”, explica Andrea di Mira, enginyer d’optoelectrònica de l’ESA.

“Tindrem molt i molt en compte que això no succeeixi, amb un conjunt de sensors que escanegen el cel a la recerca d’avions per assegurar-nos que els nostres làsers no s’acostin remotament”.

Aquests làsers també tenen el potencial d’interrompre els telescopis que estudien el cel nocturn. Per evitar-ho, es va introduir el sistema de control de trànsit làser (LTCS). Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC): de la mateixa manera que IZN-1 ajuda a prevenir col·lisions entre objectes en òrbita, el programari LTCS evita les “col·lisions” entre la llum làser i les àrees d’observació. A més, canviar a una freqüència làser infraroja pot minimitzar els conflictes amb els astrònoms.

Un pas vital cap al control del trànsit espacial

A mesura que l’era del Nou Espai està en marxa, s’estan llançant al cel grans constel·lacions formades per milers, de vegades desenes de milers de satèl·lits.

Els mètodes actuals i costosos d’evitar col·lisions seran inútils a mesura que augmenten les xifres i, per tant, la comunitat espacial internacional ho farà. necessitat d’establir un mètode de control del trànsit espacial.

Per a això, la determinació precisa i ràpida de la ubicació, la velocitat i l’òrbita dels objectes espacials serà vital, i l’estació IZN-1 de l’ESA proporcionarà un banc de proves molt necessari per desenvolupar aquesta tecnologia, molt més precisa que els mètodes de radar actuals.

Focus làser en el futur

En un futur proper, l’estació IZN-1 de l’ESA serà una estació totalment autònoma i altament productiva de seguiment de satèl·lits i deixalles. També s’utilitzarà per provar el concepte de ‘disposició làser de residus espacials en xarxa’ per construir un catàleg de satèl·lit.

Pel que fa a la comunicació òptica, també s’actualitzarà per rebre senyals amb una velocitat de dades molt alta de 10 gigabits i més enllà (adherint-se als estàndards internacionals) des de satèl·lits en òrbita terrestre baixa a 400 km de distància.

Aleshores Izaña passarà a formar part d’una planificació Xarxa Europea de Nuclis Òpticsel primer servei d’estació terrestre de comunicacions òptiques en funcionament d’aquest tipus que es posarà a disposició de la comunitat espacial comercial més àmplia.

A més de tot això, l’estació ofereix una oportunitat per provar i desenvolupar tecnologies que sustenten la “transferència d’impuls del làser”, en què els làsers no només il·luminaran els objectes de runa, sinó que els conduirien molt suaument a noves òrbites, fora del camí potencial. col·lisions i fora de les carreteres orbitals més transitades.

Com IZN-1 és benvingut a la família de seguretat espacial de l’ESA, també ho és un futur brillant de tecnologies sostenibles, vital per a un futur responsable en òrbita i més enllà.