La inminente despedida de la Estación Espacial Internacional

Historia del espacio

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La Estación Espacial Internacional (ISS) lleva más de un cuarto de siglo ofreciendo refugio a los astronautas frente a las condiciones adversas del espacio, desde temperaturas extremas hasta la peligrosa radiación y el vacío letal. Sin embargo, la vida útil prevista de la ISS, de 15 años, ya ha sido ampliamente superada, lo que hace que permanecer a bordo sea cada vez más arriesgado.

Por ello, el consorcio de agencias espaciales ha decidido que en 2029 una nave espacial viajará hacia la ISS que, aproximadamente un año después, dirigirá la estación hacia la superficie de nuestro planeta. La serie de maniobras durará cuatro días, tras los cuales comenzará una rápida caída. A una altura de 120 kilómetros, la ISS viajará a casi 8 kilómetros por segundo. Allí, la resistencia del aire comenzará arrancar las partes más expuestas, como las antenas, los paneles solares y los materiales aislantes. Unos 30 kilómetros más abajo comenzará a desintegrarse también la estructura principal de la estación. Los distintos módulos y los nodos de conexión se separarán y, mientras descienden a través de capas cada vez más densas de la atmósfera, se irán calentando cada vez más.

Entonces se encenderá en el cielo un auténtico espectáculo de fuegos artificiales. Unas 420 toneladas de metal y otros materiales quedarán envueltas en llamas en cuestión de instantes. Según algunas estimaciones, el brillo de la estación superará al de la Luna llena. La mayor parte de la ISS se vaporizará en la atmósfera, aunque algunos fragmentos grandes y resistentes podrían sobrevivir hasta alcanzar la superficie.

No hay, sin embargo, motivo para temer que nos caigan encima. Los posibles restos que sobrevivan caerán en el océano Pacífico, en las proximidades del punto Nemo, situado a 2700 kilómetros de la masa continental más cercana.

Con ello llegará a su fin la historia de una de las estructuras más complejas y costosas que jamás hayamos construido, así como la saga de cómo antiguos adversarios fueron capaces de unir sus esfuerzos y abrir a la humanidad las puertas del espacio.

Breve historia de las estaciones espaciales

Antes de la ISS, varias estaciones espaciales ya habían orbitado la Tierra. La primera fue la soviética Salyut 1, lanzada en 1971. Funcionó durante aproximadamente medio año y solo una tripulación, la de la nave Soyuz 11, llegó a habitar la estación durante 24 días. La historia de Salyut 1 fue, sin embargo, trágica. Durante el regreso a la Tierra, la tripulación de Soyuz 11 sufrió un desenlace fatal. La apertura repentina de una válvula de igualación de presión provocó una rápida despresurización de la cabina, causando la muerte de los tres cosmonautas a bordo.

Un timbre soviético del 1972 mostrando un dibujo de Salyut 1.

En 1973 llegó la primera estación espacial estadounidense, Skylab. Funcionó durante aproximadamente seis años y durante ese tiempo recibió tres expediciones, cuyas tripulaciones pasaron en total 171 días a bordo. La misión estuvo a punto de fracasar. Durante el lanzamiento, un escudo especial que debía proteger a Skylab de los micrometeoroides y del calentamiento excesivo se desprendió del módulo principal del laboratorio. Al hacerlo, arrastró uno de los principales paneles solares, mientras que el otro no llegó a desplegarse en órbita. La tarea de la primera tripulación consistió, por tanto, en instalar un nuevo escudo térmico y liberar el panel solar atascado. En aquel momento, se trató de una de las reparaciones más complejas realizadas en el espacio.

Durante los nueve años siguientes, los soviéticos lanzaron nada menos que siete estaciones espaciales, aunque dos de ellas fracasaron. En 1986 la estación Mir entró en órbita. Esta fue la primera estación espacial modular. Estaba formada por siete módulos principales, lo que la hacía mucho más grande que sus predecesoras. La estación fue ampliándose progresivamente durante aproximadamente diez años.

Astronautas y cosmonautas pasaron en total 3644 días a bordo de Mir. El cosmonauta ruso Valeri Polyakov permaneció allí 437 días entre 1994 y 1995, un récord que todavía hoy constituye el vuelo espacial ininterrumpido más largo realizado por una sola persona.

Estación espacial Mir.

Hasta ahora, China ha lanzado tres estaciones espaciales. Tiangong 1 («Palacio Celestial 1») y Tiangong 2 fueron estaciones prototipo destinadas a probar nuevas tecnologías, mientras que la estación espacial Tiangong es la primera estación espacial china habitada de forma permanente. Al mismo tiempo, es apenas la tercera gran estación espacial modular construida siguiendo el concepto de añadir módulos progresivamente. Además de la ISS, Tiangong es actualmente la única estación espacial habitada de forma permanente.

El gran rompecabezas espacial

La construcción de la ISS comenzó después de que la NASA y la agencia espacial rusa firmaran un acuerdo de cooperación para desarrollar una estación espacial conjunta. Posteriormente se incorporaron la Agencia Espacial Canadiense, la japonesa JAXA y la Agencia Espacial Europea.

El primer módulo, llamado Zarya, fue lanzado por Rusia en 1998. Le siguieron el módulo estadounidense Unity y el ruso Zvezda. Esto fue suficiente para que, en noviembre de 2000, la primera tripulación permanente de tres personas llegara a la estación a bordo de la nave Soyuz TM-31. Desde entonces, la ISS nunca ha vuelto a quedar sin tripulación humana.

Comparación del tamaño de la ISS con un campo de futbol.

La estación fue construida conjuntamente durante aproximadamente trece años y el proyecto completo costó más de 150.000 millones de dólares estadounidenses. Actualmente está formada por 29 módulos principales. Tiene unos 109 metros de longitud, comparable a la longitud de un campo de fútbol, y su anchura es incluso ligeramente mayor. Para construirla fueron necesarios más de 40 lanzamientos, de los cuales 37 fueron realizados por Estados Unidos.

Hasta la fecha, unos 290 astronautas de 26 países han vivido a bordo de la ISS. Es el mayor satélite artificial construido hasta la fecha y también uno de los objetos artificiales más brillantes del cielo nocturno. En condiciones óptimas puede alcanzar una magnitud aparente de aproximadamente −4.5, comparable a la de Venus.

El implacable paso del tiempo

Los problemas a los que se enfrenta actualmente la ISS se deben principalmente a las condiciones extremas a las que está expuesta. La estación orbita la Tierra a una altura de unos 400 kilómetros y en 24 horas experimenta nada menos que 16 amaneceres y 16 atardeceres. Cuando entra en la sombra de la Tierra, partes de su superficie se enfrían hasta −120 grados Celsius y posteriormente el Sol las calienta hasta +120 grados.

Estos cambios cíclicos de temperatura, de los que ya se han acumulado casi 150.000, provocan una constante contracción y expansión de los materiales, lo que contribuye a su fatiga y a la aparición y crecimiento de grietas microscópicas y otros daños en los materiales superficiales y los recubrimientos protectores.

Otro factor es el oxígeno atómico. La órbita de la ISS se encuentra en la termosfera, donde la radiación ultravioleta del Sol rompe las moléculas de oxígeno en átomos individuales. Aunque la densidad del aire allí es insignificante en comparación con la existente en la superficie terrestre, el oxígeno atómico representa un problema importante debido a su elevada reactividad, ya que provoca la erosión de los materiales orgánicos de la superficie de la ISS. Estos materiales orgánicos también son destruidos por la intensa radiación ultravioleta, mientras que la estructura de la estación es bombardeada continuamente por micrometeoroides y pequeñas partículas de basura espacial.

Precisamente la radiación ultravioleta, el oxígeno atómico, los micrometeoroides y la expansión y contracción térmica ya han deteriorado considerablemente las células solares instaladas en los ocho grandes paneles, cuya superficie total es de aproximadamente 2500 metros cuadrados. Al principio, las células producían unos 240 kW de energía eléctrica, mientras que hoy esa cifra se acerca más a los 160 kW. Por ello, la NASA decidió instalar nuevos paneles solares desplegables iROSA, equipados con células solares mucho más eficientes, en seis de los ocho paneles originales. La agencia destinó más de 100 millones de dólares a su suministro e instalación.

Además, en los últimos años han sido necesarias varias reparaciones en la ISS. Se trata de tareas extremadamente complejas, como demuestra el incidente relacionado con una fuga de aire en el módulo ruso Zvezda, asociada a grietas en su túnel de transferencia. La fuga fue detectada ya en 2019 y en junio de este año la agencia espacial rusa Roscosmos midió que su velocidad había aumentado hasta aproximadamente 0,9 kilogramos de aire al día, lo que llevó a realizar inspecciones y reparaciones adicionales. Sin embargo, Rusia y Estados Unidos no estaban de acuerdo sobre cómo debía llevarse a cabo la reparación.

En junio, Roscosmos tenía previsto realizar trabajos de reparación más complejos, lo que generó serias preocupaciones en la NASA, ya que, en su opinión, la intervención podía representar un peligro para la estructura. Por razones de seguridad, la NASA trasladó a cinco astronautas estadounidenses a la nave SpaceX Dragon durante el periodo previsto para los trabajos, tras lo cual Roscosmos aplazó las reparaciones por tiempo indefinido.

El brazo robótico Canadarm2 con un astronauta.

El 27 de mayo de este año llegó otro golpe: el brazo robótico Canadarm2 sufrió una avería. Se trata de un brazo robótico de aproximadamente 18 metros de longitud que permite capturar y trasladar naves espaciales y otros cargamentos. Uno de sus mecanismos articulados falló y los astronautas lo sustituyeron a finales de junio.

Cabe mencionar también que la ISS está constantemente frenada por la resistencia atmosférica de la termosfera, lo que hace que su altura disminuya unos 100 metros cada día. Por ello, cada pocas semanas o meses es necesario elevar ligeramente su órbita. Para hacerlo se utilizan las naves de carga rusas Progress, que se acoplan a la ISS con este propósito.

La última despedida

Según los planes actuales del consorcio de agencias espaciales, la última maniobra de reboost tendrá lugar a comienzos de 2028. A partir de ese momento, la ISS comenzará a descender lentamente hacia nuestro planeta. A mediados de 2029, una nave especial llamada US Deorbit Vehicle (USDV) viajará hacia ella. En noviembre de 2029 llegará a la estación la última tripulación, que la abandonará en febrero de 2030. Para entonces, la ISS se encontrará a una altura de 330 kilómetros.

Cuando, a finales de 2030 o principios de 2031, la nave USDV encienda sus motores, la ISS se encontrará a una altura de 220 kilómetros. Durante un periodo de cuatro días se realizarán varias maniobras destinadas a reducir considerablemente la altura de la órbita de la estación. Después, todo sucederá en cuestión de minutos. Mientras atraviese las capas más densas de la atmósfera, la estación se calentará hasta alcanzar 1600 grados Celsius y más de 400 toneladas de material se vaporizarán en la atmósfera. Como mucho, pequeños fragmentos caerán en las proximidades del punto Nemo.

Un transportador de las ESA durante la entrada a la atmósfera.

El futuro de las estaciones espaciales

El entorno internacional ha cambiado considerablemente en los últimos años. Las relaciones entre los países que construyeron conjuntamente la ISS se han deteriorado en cierta medida. Esto también afecta a aliados tradicionales como Estados Unidos, Canadá y Europa. Por el momento, no hay planes para repetir el logro alcanzado hace 25 años.

Hasta ahora, Estados Unidos es el único país que ha expresado claramente su deseo de mantener estaciones espaciales. Su política oficial, desde 2017, establece el objetivo de mantener el liderazgo en el espacio. Pretenden lograrlo mediante vuelos espaciales tripulados continuos y la realización de diversas actividades en órbita baja terrestre. Sin embargo, las futuras estaciones espaciales no serán construidas por la NASA. La ISS será reemplazada por estaciones comerciales, cuyos propietarios serán empresas privadas. Las instituciones gubernamentales serán simplemente clientes que alquilarán ocasionalmente estas estaciones para sus propias necesidades. Con este objetivo, desde 2019 la NASA promueve un programa destinado a fomentar las asociaciones público-privadas para el desarrollo de estaciones espaciales comerciales.

Concepto para la futura estación espacial Axiom Space Station.

Las estaciones comerciales permitirían a Estados Unidos dedicar parte de sus recursos y capacidades a misiones de exploración más ambiciosas, como aquellas cuyo objetivo final sea el regreso de seres humanos a la Luna y, posteriormente, las expediciones a Marte. Por tanto, el final de la ISS no representa más que el final de un capítulo en la historia de la conquista del espacio, una historia que en el futuro se volverá aún más emocionante.

Lecturas complementarias para los más curiosos

1. How SpaceX Will Turn a Workhorse Vehicle into a Hulking Destroyer of Space Stations, Scientific American.
2. SpaceX is building a superpowered spaceship to scrap the International Space Station for NASA, Business Insider.
3. SpaceX has dreamed up a Dragon ship on steroids to drag the ISS out of space, space.com
4. SpaceX Dragon 2, Wikipedia.
5. Comparison of the Size of the International Space Station, NASA.
6. Space station, Wikipedia.
7. Station Facts, NASA.
8. The International Space Station Transition Plan, NASA.
9. NASA’s Management of Risks to Sustaining ISS Operations through 2030, NASA.
10. United States Deorbit Vehicle, NASA.
11. International Space Station, NASA.
12. NASA Provides Update on Space Station Leak, NASA.
13. NASA, Axiom Space Delay Axiom Mission 4 Launch to Space Station, NASA.
14. International Space Station — Everything you need to know about the orbital laboratory, space.com.
15. Space junk, not meteorites, remains biggest threat to spacecraft, phys.org.
16. Meteoroid hit suspected after major leak from Soyuz capsule, The Guardian.
17. Astronaut and cosmonauts return to Earth after getting stuck in space for more than a year, The Guardian.
18. International Space Station Deorbit Analysis Summary, NASA.
19. Low-Earth Orbit: NASA Faces Impending Decisions for Replacing International Space Station with Commercial Stations, U.S. Government Accountability Office
20. Current Space Agreements, NASA.
21. ISS Assembly & Operations, Orbital Radar
22. Innovation in Focus: 25 Years of Continuous Human Presence in Space, ISS National Laboratory.
23. The Mechanics of Orbital Degradation Risk Assessment in the International Space Station Pressure Architecture, Manualdobruxo
24. Sen, S., O’Dell, J. S., Yan, Y., Heilbronn, L., Ning, H., Finckenor, M., et al. (2024). Space environmental effects on multifunctional radiation shielding materials. Earth and Space Science, 11, e2024EA003681. https://doi.org/10.1029/2024EA003681 
25. Imai, F., Imagawa, K. (2003), NASDA’s space environment exposure experiment on ISS – first retrieval of SM/MPAC&SEED, Proceedings of the 9th International Symposium on Materials in a Space Environment, 16-20 June 2003, Noordwijk, The Netherlands. Compiled by K. Fletcher. ESA SP-540, Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division, ISBN 92-9092-850-6, 2003, p. 589 – 594
26. ISS repair spacewalk highlights concerns about station health, Space News.
27. Revisiting Solar Array String Failures on the International Space Station, AIREX.
28. Impact Story: Roll-Out Solar Arrays, NASA.
29. New Solar Arrays to Power NASA’s International Space Station Research, NASA.
30. Skylab, Wikipedia.
31. Mir, Wikipedia.
32. Tiangong 1, Wikipedia.
33. Tiangong 2, Wikipedia.
34. Tiangogng Space Station, Wikipedia.
35. International Space Station, Wikipedia.
36. Space Station reboost – from the inside, European Space Agency.