Entorno espacial

El entorno espacial es una rama de la astronáutica , la ingeniería aeroespacial y la física espacial que busca comprender y abordar las condiciones existentes en el espacio que afectan el diseño y la operación de las naves espaciales. Un tema relacionado, la meteorología espacial , se ocupa de los procesos dinámicos en el sistema solar-terrestre que pueden generar efectos en las naves espaciales, pero que también pueden afectar la atmósfera, la ionosfera y el campo geomagnético , dando lugar a diversos efectos en las tecnologías humanas.

Los efectos sobre las naves espaciales pueden deberse a la radiación , los desechos espaciales y el impacto de meteoroides , la resistencia de la atmósfera superior y la carga electrostática de las naves . Se han adoptado diversas estrategias de mitigación.

La radiación en el espacio generalmente proviene de tres fuentes principales:

1. Los cinturones de radiación de Van Allen
2. Eventos de protones solares y partículas energéticas solares ; y
3. rayos cósmicos galácticos .

Para misiones de larga duración, las altas dosis de radiación pueden dañar los componentes electrónicos y las células solares. Una preocupación importante también son los "efectos de evento único" inducidos por la radiación, como el desequilibrio de evento único . Las misiones tripuladas generalmente evitan los cinturones de radiación y la Estación Espacial Internacional se encuentra a una altitud muy por debajo de las regiones más severas de los cinturones de radiación. Durante los eventos energéticos solares ( erupciones solares y eyecciones de masa coronal ), las partículas pueden acelerarse a energías muy altas y pueden llegar a la Tierra en tiempos tan cortos como 30 minutos (pero generalmente tardan algunas horas). Estas partículas son principalmente protones e iones más pesados ​​que pueden causar daños por radiación, interrupción de circuitos lógicos e incluso peligros para los astronautas. Las misiones tripuladas para regresar a la Luna o viajar a Marte tendrán que lidiar con los principales problemas que presentan los eventos de partículas solares para la seguridad radiológica, además de la importante contribución a las dosis de los rayos cósmicos de fondo de bajo nivel . En las órbitas cercanas a la Tierra, el campo magnético terrestre protege a las naves espaciales de gran parte de estos peligros, un proceso denominado blindaje geomagnético .

Los desechos espaciales y los meteoroides pueden impactar las naves espaciales a altas velocidades, causando daños mecánicos o eléctricos. La velocidad promedio de los desechos espaciales es de 10 km/s (22 000 mph; 36 000 km/h) ^{[ 1 ]} mientras que la velocidad promedio de los meteoroides es mucho mayor. Por ejemplo, los meteoroides asociados con la lluvia de meteoros de las Perseidas viajan a una velocidad promedio de 58 km/s (130 000 mph; 210 000 km/h) . ^{[ 2 ]} Los daños mecánicos por impactos de desechos se han estudiado a través de misiones espaciales como LDEF , que tuvo más de 20 000 impactos documentados durante su misión de 5,7 años. ^{[ 3 ]} Las anomalías eléctricas asociadas con eventos de impacto incluyen la nave espacial Olympus de la ESA , que perdió el control de actitud durante la lluvia de meteoros de las Perseidas de 1993. ^{[ 4 ]} Un evento similar ocurrió con la nave espacial Landsat 5 ^{[ 5 ]} durante la lluvia de meteoros de las Perseidas de 2009. ^{[ 6 ]}      

La carga electrostática de las naves espaciales se produce por el plasma caliente que rodea la Tierra. Este plasma, presente en la órbita geoestacionaria , se calienta durante las subtormentas geomagnéticas causadas por perturbaciones en el viento solar. Los electrones calientes (con energías del orden de los kiloelectronvoltios ) se acumulan en las superficies de las naves espaciales y pueden generar potenciales electrostáticos del orden de kilovoltios. Como consecuencia, pueden producirse descargas, que se consideran la causa de muchas anomalías en las naves espaciales.

Las soluciones ideadas por científicos e ingenieros incluyen, entre otras, el blindaje de las naves espaciales, el refuerzo especial de los sistemas electrónicos y diversos sistemas de detección de colisiones. La evaluación de los efectos durante el diseño de las naves espaciales incluye la aplicación de diversos modelos del entorno, como modelos de cinturones de radiación, modelos de interacción entre la nave espacial y el plasma, y ​​modelos atmosféricos para predecir los efectos de arrastre que se producen en órbitas bajas y durante la reentrada.

Este campo suele solaparse con las disciplinas de la astrofísica , la ciencia atmosférica , la física espacial y la geofísica , aunque normalmente con énfasis en la aplicación.

El gobierno de Estados Unidos mantiene un Centro de Predicción del Clima Espacial en Boulder, Colorado . El Centro de Predicción del Clima Espacial (SWPC, por sus siglas en inglés) forma parte de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica ( NOAA , por sus siglas en inglés ). El SWPC es uno de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP, por sus siglas en inglés) del Servicio Meteorológico Nacional (NWS, por sus siglas en inglés ).

Se está considerando el derecho ambiental en el derecho espacial , y se ha convertido en un tema particularmente relevante a la luz del aumento de la basura espacial , ^{[ 7 ]} pero el medio ambiente espacial como tema carece de un marco regulatorio establecido. ^{[ 8 ]}

El ambientalismo espacial es una defensa que considera que el espacio no está exento de la necesidad de regulación y protección, y ha ganado la atención de un número creciente de académicos, ^{[ 9 ]} como Moriba Jah . ^{[ 10 ]}

• Norma ECSS E-ST-10-04C sobre el entorno espacial.
• órbita del cementerio
• Línea de Karman
• Espacio exterior
• Esquema de la ciencia espacial
• Clima espacial
• cementerio de naves espaciales
• Sistema de Datos del Entorno Espacial ( SEDAT )
• Sistema de Información del Entorno Espacial (SPENVIS)
• meteorización espacial
• Efectos de la radiación ionizante en los vuelos espaciales

• Tecnologías del Entorno Espacial (SET)
• Centro de Meteorología Espacial (SWC)
• Sección de Análisis de Efectos y Entorno Espacial de la ESA
• Servicio Internacional del Medio Ambiente Espacial (ISES)