Óptica

¿Tiene la gente derecho a una vista sin obstrucciones de los cielos? Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, esa pregunta se habría considerado absurda, pero con el reciente aumento de las megaconstelaciones de satélites, ahora se pregunta una y otra vez. Las megaconstelaciones son grandes grupos de naves espaciales, que suman miles, que podrían desencadenar una industria orbital multimillonaria y transformar la conectividad y el comercio global. Pero el surgimiento de megaconstelaciones también amenaza con saturar el cielo nocturno, paralizar el trabajo de algunos astrónomos y crear desechos espaciales que dañan a las personas en la Tierra y en el espacio por igual.

En enero de 2020 Científico americano fue el primero en informar sobre un documento que argumentaba que tales constelaciones pueden ser efectivamente ilegales debido a la legislación ambiental promulgada hace más de medio siglo por el Congreso de los EE. UU. Posteriormente, el Congreso encargó un informe a la Oficina de Responsabilidad del Gobierno de EE. UU. (GAO, por sus siglas en inglés) para sopesar las pruebas de tales afirmaciones. Publicado a principios de este mes, el informe sugiere que es cada vez más probable que se adopten medidas reglamentarias sobre las megaconstelaciones, y muestra que el debate internacional de alto riesgo sobre los impactos de los satélites en la santidad del cielo nocturno apenas ha comenzado. Aunque se limitan a los EE. UU., estas decisiones tendrán ramificaciones de gran alcance en todo el mundo, y no solo sentarán un precedente para otras naciones, sino que determinarán si las empresas pueden operar en los EE. UU. si sus satélites dañan el cielo nocturno.

“Nuestra sociedad necesita espacio”, dice Didier Queloz, astrónomo y premio Nobel de la Universidad de Cambridge. “No tengo ningún problema con que el espacio se utilice con fines comerciales. Solo tengo un problema que está fuera de control. Cuando comenzamos a ver este aumento de satélites, me sorprendió que no haya regulaciones. Así que me complació mucho saber que se ha tomado conciencia de que no puede continuar así”.

La era de las megaconstelaciones comenzó en mayo de 2019, cuando la firma SpaceX de Elon Musk lanzó los primeros 60 satélites en su constelación Starlink. Starlink es una empresa de la empresa para transmitir Internet de banda ancha de alta velocidad a todos los rincones del mundo mediante la construcción y el mantenimiento de una red de más de 12.000 satélites de comunicaciones en órbita terrestre baja. A fines de 2019, SpaceX ya había lanzado 180 satélites Starlink. Hoy en día, el número de constelaciones ha aumentado a más de 3.000 y representa la mitad de todos los satélites activos en el espacio. En septiembre de 2019, Ramon Ryan, entonces estudiante de derecho en la Universidad de Vanderbilt en Tennessee, notó cómo los astrónomos y el público estaban alarmados por el rápido aumento del número de estos satélites, todos los cuales pueden ser muy brillantes en el cielo cuando son iluminados por la luz del sol. Si bien los brillantes enjambres de satélites que pasan por encima poseen una belleza propia, para los observadores casuales del cielo, pueden ser una molestia para la observación de estrellas. Y para los astrónomos profesionales, están a punto de convertirse en un desastre esencialmente absoluto, bombardeando regularmente las delicadas observaciones de las instalaciones en tierra e incluso en la órbita terrestre baja, como el Telescopio Espacial Hubble. Las comunicaciones por radio de estos satélites también pueden obstaculizar los instrumentos de radioastronomía sensibles, que requieren cielos extremadamente “tranquilos” para escuchar el universo distante.

El artículo resultante de Ryan en el Vanderbilt Journal of Entertainment and Technology Law sugirió que la aprobación regulatoria de estos satélites por parte de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. puede violar la ley ambiental como parte de la Ley de Política Ambiental Nacional (NEPA) de EE. UU. promulgada en 1970. Específicamente, Ryan argumentó que la estética natural del cielo nocturno y la profesión de astronomía puede estar protegida por la NEPA, pero que la FCC hasta ahora ha eludido la supervisión de la NEPA, gracias a una “exclusión categórica” ​​que se le otorgó a la agencia en 1986 (cuando simplemente no otorgaba licencias a tantos satélites). Tras la cobertura en Científico americano, un miembro del personal del Congreso pasó el documento de Ryan a la senadora demócrata Tammy Duckworth de Illinois. Duckworth luego trabajó con su colega del Senado demócrata Brian Schatz de Hawái para solicitar formalmente que la GAO, que audita las agencias federales a instancias del Congreso, determine si la exclusión categórica de la FCC aún era válida. Además, Duckworth y Schatz le pidieron a la GAO que evaluara si se debería permitir que la FCC otorgue licencias a tantos satélites en megaconstelaciones sin la revisión de la NEPA.

Los resultados de este informe se publicaron el 2 de noviembre. En el informe, la GAO sugiere que la FCC debería revisar su exclusión categórica de la NEPA y considerar si debería actualizar sus procedimientos a la luz del aumento de las megaconstelaciones. “Creemos que necesitan volver a visitar [the categorical exclusion] porque la situación es muy diferente a la de 1986”, dice Andrew Von Ah, director de la GAO y uno de los dos autores principales del informe. El Consejo de Calidad Ambiental de la Casa Blanca (CEQ, por sus siglas en inglés) recomienda que las agencias “revisen cosas como las exclusiones categóricas una vez cada siete años”, dice Von Ah. Pero la FCC “realmente no ha hecho eso desde 1986”.

De acuerdo con las recomendaciones del informe, la FCC debe revisar si las megaconstelaciones afectan el medio ambiente, revisar su exclusión categórica de NEPA y codificar qué “circunstancias extraordinarias” conducirían actualmente a la revisión de NEPA. La FCC no ha “realizado ni documentado un examen completo de su exclusión categórica para garantizar que sea actual y apropiado”, señalan los autores del informe. Y aunque la FCC ha declarado que llevaría a cabo una revisión de la NEPA en el caso de “circunstancias extraordinarias”, el informe señala que las regulaciones de la agencia “no enumeran factores adicionales para explicar lo que puede constituir una circunstancia extraordinaria”. Lo que no está claro es si la NEPA realmente se aplica al “entorno” del espacio exterior, en particular a la órbita terrestre baja. “Esta es la pregunta”, dice Von Ah. “No opinamos si lo hace o no. En lo que nos enfocamos fue en el proceso de la FCC para tomar esas determinaciones”.

Von Ah dice que el informe tardó más de un año en completarse e incorpora puntos de vista representativos de la industria, los astrónomos y la propia FCC. “Era un tema ligeramente nuevo para nosotros”, dice. Karen Howard, también directora de la GAO y la otra autora principal, quien también coescribió una evaluación tecnológica complementaria de megaconstelaciones con Von Ah, dice que el informe fue “la primera vez que realizamos una evaluación tecnológica sobre constelaciones de satélites y sus posibles efectos ambientales”. Los hallazgos mostraron que había preocupaciones en varias áreas, no solo el brillo de los satélites sino también el riesgo de colisión que representan en el espacio y la posible creación de basura espacial, la interferencia a la radioastronomía causada por las transmisiones de radio satelital e incluso el potencial que los satélites vuelvan a entrar en la atmósfera para afectar el clima de la Tierra o dañar a los humanos en tierra. “Esperamos un aumento realmente dramático en la cantidad de satélites que tiene el potencial de crear muchos desafíos para la astronomía óptica y también para otros usuarios del cielo nocturno”, dice Howard. “Potencialmente podría hacer que sea imposible hacer ciertos estudios”.

La FCC rechazó Científico americanosolicitud de comentarios. Sin embargo, en una respuesta escrita a la GAO incluida en el informe de este último, declaró que había revisado ese informe y estaba “comprometido a garantizar que sus acciones, incluidas las actividades de concesión de licencias de satélites, cumplan con los requisitos de [NEPA].” Señaló que el CEQ de la Casa Blanca estaba revisando las reglas sobre las regulaciones de la NEPA para las agencias federales y había aconsejado a las agencias que actualizaran sus procedimientos de la NEPA para septiembre de 2023. “Anticipamos que la FCC llevará a cabo una revisión de sus reglas de la NEPA luego de la emisión de la revisión Normas CEQ, incluida una revisión de si la concesión de licencias a grandes constelaciones de satélites normalmente no tiene efectos significativos en el entorno humano”, dijo la FCC en su respuesta a la GAO. “Esperamos que, como parte de esa evaluación, el [FCC] considerará si establecer un marco de tiempo y un proceso para la revisión periódica de nuestra exclusión categórica existente”.

El día después de la publicación del informe de la GAO, la FCC también anunció la creación de una nueva oficina para sus actividades espaciales, que ayudará a la agencia a manejar las solicitudes de 64.000 nuevos satélites que actualmente está considerando. “La nueva era espacial ha puesto patas arriba todo lo que sabemos sobre cómo brindar servicios críticos basados ​​en el espacio”, dijo la presidenta de la FCC, Jessica Rosenworcel, en un comunicado que acompaña al anuncio. “Las estructuras organizativas de la agencia no han seguido el ritmo ya que las solicitudes y los procedimientos ante nosotros se han multiplicado, y en algunos casos de manera exponencial. Y no puedes seguir haciendo las cosas de la manera anterior y esperar liderar la nueva”.

Bethany Johns, subdirectora de políticas públicas y directora interina interina de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) en Washington, DC, dice que hay una serie de proyectos de ley que se están abriendo paso en el Congreso que buscan regular aún más el impacto de las megaconstelaciones en el cielo. “Este es un paso en la larga marcha para tratar de encontrar una política que funcione para todos”, dice ella. “Es muy complejo”. Lo es aún más, dice, debido al cambio en el liderazgo de la Cámara de Representantes de EE. UU. de demócrata a republicano tras las recientes elecciones de mitad de mandato. El estancamiento legislativo hiperpartidista que probablemente surja de ese cambio “podría dificultar la finalización de las políticas”, dice Johns.

Para la astronomía, la amenaza de las megaconstelaciones puede ser mayor para estudios amplios y profundos del cielo, como los planeados para el Observatorio Vera C. Rubin (VRO), un telescopio terrestre de $473 millones emparejado con la cámara digital más grande jamás vista. construido que se encenderá en Chile a finales de esta década. El Legacy Survey of Space and Time (LSST) de VRO está diseñado para sondear la materia oscura y la energía oscura en el universo, entre muchas otras investigaciones de alta prioridad para el campo. Si el número de satélites en el cielo aumenta a 50.000, de acuerdo con las modestas predicciones de megaconstelaciones de todas las naciones, “algo así como el 10 por ciento de [VRO] las imágenes tendrán un rastro de satélite en ellas”, dice el científico jefe de VRO, Tony Tyson, de la Universidad de California, Davis. Si bien la mayor parte de la ciencia seguirá siendo posible (aunque considerablemente más difícil), la contaminación lumínica de los satélites puede dificultar prohibitivamente ciertas investigaciones. El seguimiento de objetos que se mueven rápidamente, como asteroides cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos, por ejemplo, se ve fácilmente comprometido por alertas falsas de satélites relucientes. “Esto va a ser un verdadero éxito para la ciencia”, dice Tyson. Las aplicaciones satelitales más recientes también han causado alarma, como BlueWalker 3, un satélite recientemente lanzado (y extremadamente brillante) de la firma de Texas AST SpaceMobile. Diseñado para transmitir banda ancha celular al suelo, BlueWalker 3 es tan brillante porque tiene una antena desplegable de casi 700 pies cuadrados. Los futuros satélites de AST, conocidos como BlueBirds, podrían ser el doble de grandes y, en consecuencia, incluso más brillantes. La FCC aún tiene que otorgar licencias completas a estos satélites que, según algunas estimaciones, podrían eclipsar a todas las demás estrellas y satélites del cielo.

La FCC podría tardar meses o incluso años en determinar si su licencia de satélites justifica la revisión de la NEPA, e incluso entonces es poco probable que la agencia vuelva a examinar aplicaciones anteriores como Starlink. Las acciones de la FCC pueden limitarse a simplemente realizar revisiones de NEPA para las próximas constelaciones. Sin embargo, se planea lanzar miles de satélites en los próximos años, no solo desde SpaceX sino también desde servicios rivales como Project Kuiper de Amazon y la constelación OneWeb del Reino Unido (que tiene licencia en el Reino Unido pero requiere acceso al mercado de la FCC para operar en los Estados Unidos). Así que el tiempo es esencial. La batalla por el cielo nocturno continúa.

Durante más de tres décadas, el telescopio espacial Hubble ha estado abriendo nuevos caminos en astronomía, cosmología y ciencia planetaria, brindando resultados que pocas o ninguna otra instalación puede igualar, y mucho menos superar. Ningún otro observatorio orbital ha logrado un alto rendimiento tan constante durante tantos años, gracias a una serie de misiones de reparación y mantenimiento realizadas por los astronautas de la NASA.

La NASA realizó cinco misiones del transbordador espacial al Hubble en órbita terrestre baja entre 1993 y 2009 para actualizar los instrumentos científicos, reemplazar los sistemas fallidos e impulsar la órbita del Hubble, que decae naturalmente con el tiempo debido a la fricción contra los tenues alcances exteriores de la atmósfera terrestre. Las misiones de servicio cesaron con el final del programa del transbordador espacial, dejando al Hubble en un descenso lento pero constante hacia la Tierra. Sin más intervención, los funcionarios de la NASA dicen que el telescopio tiene un 50 por ciento de posibilidades de volver a caer a la atmósfera en 2037.

Ahora, sin embargo, está surgiendo una nueva esperanza para el Hubble en el ámbito de los vuelos espaciales comerciales. El empresario y astronauta privado Jared Isaacman, que se está preparando para su segundo de cuatro vuelos comprados a SpaceX, quiere pilotar una de las cápsulas Dragon de la compañía hasta el Hubble para impulsar su órbita, a un costo mínimo o nulo para los contribuyentes. “Creo que sería una gran cosa que hacer por la ciencia y la investigación en todo el mundo”, dice Isaacman. Científico americano.

El encuentro propuesto sería parte del Programa Polaris, financiado y dirigido por Isaacman, que se espera que culmine con el primer viaje tripulado a bordo de Starship, un gigantesco sistema de transporte espacial multipropósito y reutilizable que ahora está desarrollando SpaceX. Para la misión de lanzamiento de Polaris, programada para lanzarse en marzo de 2023 a bordo de una nave espacial Dragon, Isaacman y tres compañeros de tripulación planean realizar una caminata espacial, la primera de astronautas privados, y romper el récord de gran altitud para una nave espacial tripulada en órbita terrestre. ambientada en 1966 por Géminis 11.

La NASA ya está profundamente comprometida con SpaceX, una compañía que rápidamente ha llegado a dominar la industria global de vuelos espaciales. Cuando la agencia realizó su quinta y última llamada de servicio del transbordador espacial al Hubble en mayo de 2009, a SpaceX aún le faltaba un año para el primer vuelo de su cohete Falcon 9 y tres años para el primer acoplamiento de una cápsula Dragon en el Aeropuerto Internacional. Estación Espacial. Hoy, SpaceX se acerca a su lanzamiento número 200, el 70 por ciento de los cuales fueron en cohetes que habían sido recuperados y vueltos a volar. Las cápsulas Dragon han atracado en la estación 33 veces con carga y tripulaciones, incluida una carta privada para Axiom Space, con sede en Houston. Y en 2021, SpaceX también completó una misión Dragon tripulada de vuelo libre: el primer vuelo espacial de Isaacman, llamado Inspiración4.

Después del Instituto de Tecnología de California, que opera el Laboratorio de Propulsión a Chorro para la NASA, la agencia espacial de EE. UU. ahora gasta anualmente más dinero con SpaceX, más de $ 2 mil millones solo en el año fiscal 2022, que en cualquier otra organización. Además de los viajes de carga de la estación y los vuelos de ferry de la tripulación, SpaceX, dirigida por el empresario tecnológico Elon Musk, tiene contratos con la NASA para lanzar proyectos científicos de alta prioridad, incluida la misión multimillonaria Europa Clipper; vuelos de carga al espacio cislunar; y una demostración de los servicios de transporte basados ​​en Starship para el aterrizaje de astronautas en la superficie de la luna como parte del programa Artemis de la agencia.

Más allá de la NASA, SpaceX brinda servicios de lanzamiento al ejército de EE. UU., clientes comerciales y gobiernos extranjeros. La compañía también fabrica, lanza y opera su propio servicio de banda ancha basado en el espacio, Starlink, que ya es la constelación de satélites más grande del mundo. Más de 3000 satélites Starlink se encuentran ahora en órbita terrestre baja, y SpaceX cuenta con la aprobación de la Comisión Federal de Comunicaciones para expandir la red con casi 9000 más.

Por eso, cuando SpaceX e Isaacman lanzaron una misión Dragon al Hubble, la NASA tomó la propuesta en serio. Como primer paso, la agencia espacial firmó el 22 de septiembre un Acuerdo de la Ley Espacial sin fondos con SpaceX para lanzar un estudio de factibilidad de seis meses. “Estamos trabajando en ideas locas todo el tiempo”, dijo a los periodistas el jefe científico de la NASA, Thomas Zurbuchen, durante una conferencia telefónica el 29 de septiembre. “Se supone que siempre debemos ir más allá, y esto es realmente convincente”.

La NASA esperaba que su última misión de servicio del transbordador al Hubble extendiera la vida útil del observatorio al menos hasta 2014, momento en el que se esperaba el lanzamiento de su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Aunque JWST terminó sin volar hasta diciembre de 2021, Hubble aguantó. La NASA ahora espera que el Hubble permanezca operativo hasta la década de 2030 sin más misiones de servicio. “Somos capaces de pronosticar qué [the] es muy probable que surjan los problemas, y comience a trabajar en esos problemas con anticipación”, dice Patrick Crouse, gerente de proyectos del Hubble en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Por ejemplo, los ingenieros han desarrollado técnicas para apuntar el Hubble y bloquear objetivos incluso si falla el hardware de guía adicional integrado. El observatorio actualmente tiene operativos tres de los seis giroscopios de orientación de naves espaciales, aunque todos los que quedan tienen un diseño mejorado y más robusto que los que se han cerrado.

“Tenemos muchos componentes que han superado su vida útil esperada debido a la dosis de radiación o varios problemas que pueden hacer que fallen. Tenemos una buena cantidad de redundancia… y proyectamos que, debido a la radiación, podríamos ver cierta degradación, pero sería una falla elegante, no repentina, de los sistemas”, dice Crouse. “Creo que será una carrera de caballos, si somos capaces de llegar a la década de 2030, entre los giroscopios y los sensores de guía fina”, agregó.

La órbita degradante del Hubble es otra cuestión. El telescopio se ha desplazado hacia abajo más de 30 kilómetros desde su último impulso en 2009, cuando la última misión de servicio de la NASA lo elevó a una altitud de 564 kilómetros.

SpaceX propone impulsar el Hubble a una órbita significativamente más alta en algún lugar entre 600 y 610 kilómetros sobre la Tierra. El estudio, que será supervisado por Barbara Grofic, directora de programas de la División de Proyectos de Astrofísica Goddard de la NASA, evaluará las capacidades técnicas de Dragon y los riesgos potenciales para el Hubble.

El equipo de estudio de seis miembros, todo Goddard, designado el 19 de octubre, también considerará los posibles servicios adicionales que Dragon podría proporcionar más allá de elevar la órbita de Hubble. “No hemos mirado nada específicamente en este momento”, dice Crouse.

Dragon no es la única nave espacial estadounidense capaz de llegar al Hubble. Northrop Grumman, Boeing y Sierra Space tienen o están desarrollando naves espaciales adecuadas para misiones en órbita terrestre baja. Hace años, la NASA estudió volar una de sus propias cápsulas Orion al Hubble. “Analizaremos todas y cada una de las opciones que sean de interés para el contribuyente”, dijo Zurbuchen durante la sesión informativa del 29 de septiembre.

Sin saber lo que traería el futuro, cuando la NASA finalizó el programa del transbordador, también sentó las bases para que otras naves espaciales visitaran el Hubble. El último equipo de servicio equipó el telescopio con un anillo de acoplamiento y objetivos de navegación para que un vehículo sin brazo robótico pudiera conectarse directamente al Hubble. (Las misiones del transbordador sujetaron el telescopio con un brazo de 15 metros de largo y luego montaron el observatorio en una plataforma de trabajo en la bahía de carga del orbitador para que los astronautas que caminaban en el espacio lo repararan).

Como mínimo, la NASA pensó que al final de su vida Hubble tendría que ser visitado una vez más, aunque no necesariamente por los astronautas. El propósito de otro encuentro sería instalar un módulo de propulsión para guiar la inmersión del telescopio en la atmósfera o impulsarlo a una órbita de cementerio estable a gran altitud. Ya sea que Hubble caiga a la Tierra o permanezca en lo alto, tal misión minimizaría las posibilidades de cualquier daño colateral por la desaparición del telescopio.

“Tendremos que ir al Hubble en los próximos 15 años más o menos porque le gustaría tener una entrada controlada o un refuerzo”, dice Scott Altman, un ex astronauta que estuvo al mando de las últimas dos misiones de servicio del Hubble.

“La conclusión es, primero no hacer daño. Tenemos un gran observatorio allá arriba ahora”, dice Altman, quien ahora es presidente de ASRC Federal, con sede en Beltsville, Maryland, un proveedor de servicios y consultoría técnica. “Lo que aprendí más que nada en el Hubble es: no se apresure. Lento y constante gana la carrera.”

La NASA puede decidir aprobar la propuesta de SpaceX. Hubble está funcionando bien y su decaimiento orbital no es una preocupación particularmente apremiante. Incluso si una misión Dragon al Hubble resulta técnicamente factible y de riesgo relativamente bajo, el observatorio podría encontrarse con un problema que haga que el vuelo se salga del horario del Programa Polaris.

El exastronauta y jefe científico de la NASA, John Grunsfeld, un astrónomo que sirvió en las últimas tres misiones de servicio del Hubble, dice que un programa razonable podría ser que la NASA use un vuelo de reinicio de Dragon para recopilar datos para una futura llamada de servicio de Dragon, Starship u otro vehículo.

“Una de las discusiones que tuve con SpaceX hace mucho tiempo fue usar Starship, tiene tal capacidad, puede agregar esclusas de aire, nuevos instrumentos y otras cosas importantes, para tomar el Hubble, traerlo de vuelta, restaurarlo y volverlo a poner. otra vez”, dice Grunsfeld.

“No me he adentrado en los detalles de bajo nivel, pero creo que un reimpulso de Dragon sería de riesgo relativamente bajo, si eso es todo lo que hacen”, agrega. “Existe el riesgo de que, si atracas demasiado fuerte, podrías romper algo, como un panel solar. Hubble no fue diseñado para ser tan robusto como la Estación Espacial Internacional”.

Agrega Isaacman: “Hay muchas cosas que deberán resolverse. Creo que el objetivo principal será cómo puede dejar el Hubble de manera segura en un estado más saludable de lo que es hoy”.