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Planteamiento del problema
La humanidad ha alcanzado nuevas alturas en la exploración espacial, con una presencia cada vez mayor de satélites y naves espaciales en la órbita terrestre baja. Sin embargo, este progreso ha traido un problema creciente: La basura espacial, que según la Agencia Espacial Europea hay 9 mil toneladas orbitando al rededor de la Tierra.
Fragmentos de satélites desechados, etapas de cohetes agotadas entre otros desechos orbitales, representan una seria amenaza para las misiones espaciales y la seguridad de las infraestructuras en órbita.
La acumulación de basura espacial ha alcanzado niveles críticos, aumentando exponencialmente el riesgo de futuras colisiones y daños catastróficos. Ya que actualmente el riesgo de colisiones es menor al 1%, sin embargo dentro de 20 años subirá al 5% y para finales de este siglo habrá alcanzado un 20% de probabilidades, según el Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.
Es por eso que debe ser abordado lo más pronto posible.
Justificación
La tecnología LEO es muy importante gracias a los satélites y los beneficios que estos proporcionan, pero los desechos que generan dichos satélites son muy críticos y perjudiciales para la humanidad debido al riesgo de colisión que existe, por eso se presenta este proyecto como una propuesta que solucione esta problemática, la cual es que un satélite recolector de desechos espaciales.
La importancia de este proyecto recae en generar conciencia de los problemas futuros que genera la basura espacial y buscar una solución a ésta, por tal motivo se expondrán algunos de los beneficios que trae este prototipo:
Al poner en uso este satélite se reduciría el riesgo de colisiones y sobresaturación de desechos en el espacio, lo cual disminuye la probabilidad de que un satélite operativo, estación espacial o nave impacte contra algún desecho. Esto también reduce el riesgo de que los astronautas salgan lastimados por un choque contra basura espacial.
Este modelo propone que su fuente de energía para el electroimán sea la luz solar, reduciendo así los gastos en fuentes de poder artificiales y eliminando la contaminación por combustibles.
Si se logra programar (como se propone) que al llegar a cierta cantidad de basura espacial, estos desechos sean llevados a alguna estación espacial donde podrán aprovechar los recursos al máximo, y los residuos serán traídos en una viaje de regreso a la Tierra.
Mantener la órbita terrestre baja limpia contribuye a la estabilidad y predictibilidad de las trayectorias orbitales. Esto también reduce los costos de reparación por impactos que dañen los equipos.
A demás de que este prototipo es bastante oportuno, ya que la NASA hizo un trato con Space X para destruir la Estación Espacial Internacional en 2030, lo cual puede generar mucha más basura espacial. Pero si se llegara a construir un satélite como el propuesto, no habría que preocuparse por esto.
A demás, según lo investigado no hay ningún satélite con que recolecte la basura con un electroimán, ya que la NASA solo ha desarrollado satélites con brazos robóticos que recolecten pedazos grandes de chatarra, en cambio, este prototipo procura limpiar todo tipo de desechos.
En conclusión un satélite recolector de basura espacial traen múltiples beneficios, mejorando la seguridad operativa, la sostenibilidad y la eficiencia de las actividades espaciales. Además, contribuyen a la preservación del entorno espacial para futuras generaciones, fomentan la innovación tecnológica y demuestran un compromiso con la responsabilidad ambiental y ética en el uso del espacio exterior.
Y con este proyecto se tendrá conocimiento de la existencia de la basura espacial y los diversos problemas que puede causar esta misma. Así mismo se le dio una solución clara y concisa a dicho problema.
Fundamentos Científicos o Tecnológicos
Principios y ciencias de la tecnología LEO:
Mecánica orbital: Basada en las leyes de Kepler y la ley gravitacional de Newton, que hace que la gravedad y velocidad del satélite, éste mantenga su órbita
Control de actitud: Utiliza giroscopios, ruedas de reacción, magnetorquers y motores para orientar correctamente los instrumentos y paneles solares, basándose en la conservación del momento angular y las leyes de la física newtoniana.
Propagación de ondas electromagnéticas: Teoría y tecnología de radiofrecuencia son esenciales para el diseño de antenas y transceptores.
Energía y potencia: Conversión de la luz solar en electricidad mediante energía solar fotovoltaica y gestión de energía a bordo, incluyendo el almacenamiento en baterías.
Resistencia al ambiente espacial: Resistencia al ambiente hostil del espacio, basada en física de materiales, termodinámica y protección contra la radiación.
Cantidad y tipos de basura espacial
Fragmentos y desperdicios:
Fragmentos de satélites. Piezas resultantes de colisiones, explosiones o desintegraciones de satélites.
Etapas de cohetes. Partes de cohetes que quedan en órbita después de colocar satélites en su posición.
Desperdicios operacionales. Incluyen tornillos, escudos térmicos y herramientas perdidas por astronautas.
Número de objetos rastreados:
Según la Oficina del Programa de Basura Orbital de la NASA, hay más de 23,000 objetos rastreados que son mayores de 10 cm.
La Agencia Espacial Europea (ESA) estima que hay aproximadamente 34,000 objetos mayores de 10 cm, 900,000 objetos entre 1 y 10 cm, y 128 millones de objetos menores de 1 cm.
Impacto y riesgos de la basura espacial
Colisiones: La colisión de satélites puede generar miles de nuevos fragmentos, incrementando el riesgo de futuras colisiones en un efecto dominó conocido como el síndrome de Kessler.
Las colisiones pueden dañar o destruir satélites funcionales, afectando las comunicaciones, la navegación y la observación de la Tierra.
Seguridad de la estaciones espaciales: Las estaciones espaciales deben realizar maniobras de evasión para evitar colisiones con basura espacial. Esto consume tiempo y recursos y representa un riesgo para la tripulación.
Costos económicos: El daño a satélites puede tener costos significativos, tanto en términos de reemplazo como de pérdida de servicios.
Cronograma de actividades
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