La Tierra es una madre celosa. Orgullosa de todas las formas de vida que ha cobijado, no le gusta mucho verlas partir. Por eso, para lograr escapar a su abrazo, es necesario alcanzar una velocidad inmensa, lo que evidentemente requiere una enorme cantidad de energía. La velocidad de escape de la Tierra, es decir, la necesaria para salir de su órbita, es de poco más de 11 kilómetros por segundo o, lo que es lo mismo, algo más de 40.200 kilómetros por hora. Por este motivo, la mayor parte de los cohetes espaciales la ocupan los enormes tanques del combustible que quemarán en nuestra atmósfera para poder alcanzar el espacio.
Alcanzar el espacio ha sido un sueño recurrente de los seres humanos. Pero la magnitud de la empresa, bastante más complicada que la de planear o volar por los aires, hizo que hubiera quienes se profesionalizaron en esto de intentar viajar por el cosmos. Tras décadas de acumulación de conocimiento, en la segunda mitad del siglo XX los humanos comenzamos a dar nuestros primeros pasos en la exploración espacial. En 1957 la ahora extinta Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, por medio de su programa espacial liderado por el fuera de serie Serguéi Koroliov, logró poner el primer satélite en órbita, el Sputnik. Dos años después, lograría lanzar la primera nave espacial que logró escapar a la gravedad de la Tierra, la Luna 1.
La Luna 1 fue también el primer objeto artificial que orbita alrededor del Sol del que tengamos conocimiento. Luna 2, también soviética, fue el primer objeto fabricado por humanos que llegó a otro mundo, la Luna, también en 1959. Como se estrelló en la superficie lunar, podríamos decir que las repúblicas soviéticas inauguraron nuestra mala costumbre de dejar residuos en mundos que no son el nuestro.
Como en una buena novela de ciencia ficción, lo que pasaba en el espacio reflejaba lo que sucedía aquí en la Tierra. La serie de éxitos obtenidos por el país con régimen comunista -primer animal, primer hombre y primera mujer en el espacio, primer humano en órbita alrededor del planeta, primeras naves en aproximarse a otros planetas, y un largo etcétera- motivó que la otra superpotencia mundial de la época, Estados Unidos, destinara esfuerzo y dinero en no quedar atrás. Cobijada por la Guerra Fría, nació la denominada “carrera espacial”, que tuvo entre sus puntos altos el aterrizaje y paseo en la Luna de los seres humanos en 1969 en lo simbólico y misiones como la Viking, la Mariner o la Voyager o la primera estación espacial -la complicada Saliut y la exitosa Mir- en lo científico. El espacio era un tema de Estado. Al programa espacial ruso Estados Unidos le respondió con la creación en 1958 de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, la NASA, iniciativa que luego imitaron otros países desarrollados.
Pasada la Guerra Fría y envuelto el mundo en temas graves, la exploración espacial dejó de tener el empujón del que había gozado. Los presupuestos se redujeron, la atención mediática también. Pese a ello, la ciencia del espacio siguió avanzando y la inmensa mayoría de los grandes logros tuvieron más que ver con sondas, rovers, telescopios espaciales y misiones no tripuladas que con la presencia de humanos en el espacio. Pero eso cambió recientemente.
Desde hace más de una década astronautas son enviados a la Estación Espacial Internacional que orbita la Tierra. En ella colaboran cinco agencias espaciales estatales: la ya mencionada NASA, la rusa Roscosmos, la japonesa JAXA, la europea ESA y la canadiense CSA. Como una especie de Antártida en el cosmos, en la Estación Espacial Internacional imperan la colaboración científica y la vida puesta a prueba. Sin embargo, cada vez que los astronautas viajan hasta ella y regresan concitan la atención solamente de aquellas personas interesadas en la temática. En mayo de 2020, sin embargo, todo el mundo estaba atento: los dos cosmonautas de la NASA viajarían hasta la estación a bordo de una nave de la compañía SpaceX, propiedad del millonario Elon Musk.
En una nota publicada en ese momento, el astrónomo Gonzalo Tancredi decía que la irrupción de Musk con su empresa Space X, de Jeff Bezos con Blue Origin y de Richard Branson con Virgin Galactic, entre otros, “contribuye al rejuvenecimiento de la actividad espacial. El lanzamiento de misiones y cohetes está teniendo una repercusión mediática que no tenía desde hace diez o 15 años. Y eso es porque hay una inversión privada que a su vez quiere hacer propaganda de su actividad. Si no hubiera una empresa que estuviera atrás promocionando, esto posiblemente pasaría desapercibido”.
Pero, por suerte, este cambio en el rumbo de la exploración espacial, liderado por empresarios millonarios de alto perfil -“los audaces astronautas están siendo sustituidos por apuestos empresarios multimillonarios” que “están rompiendo las reglas del juego”, dice el físico Michio Kaku en su libro El futuro de la humanidad-, no está en el radar sólo del público que sigue a estos excéntricos magnates, sino también de quienes hacen ciencia. Es el caso de los autores del artículo científico titulado Impacto del lanzamiento de cohetes y las emisiones de contaminantes atmosféricos de desechos espaciales en el ozono estratosférico y el clima mundial.
A juzgar sólo por el título no parece que el tema tuviera algo que ver con esta entrada en escena de los empresarios en el negocio espacial. Pero sus autores, Robert Ryan y Eloise Marais, del Departamento de Geografía del University College de Londres, Chloe Balhatchet, de Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y Sebastian Eastham, del Laboratorio de Aviación y Ambiente del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Estados Unidos, enseguida disipan nuestras dudas. “El examen detallado del impacto de los lanzamientos espaciales modernos en la atmósfera terrestre es crucial, dada la creciente inversión en la industria espacial y una era anticipada del turismo espacial”, dice la primera oración de su trabajo.
Si el turismo es la industria sin chimeneas, parece que el turismo espacial no lo será. O al menos eso es lo que muestran en este trabajo. Así que hacia allí vamos.
Calculando la que se viene
“Es imperativo que entendamos los riesgos actuales y futuros para la atmósfera de la Tierra que plantea la contaminación provocada por los lanzamientos de cohetes y el calentamiento al reingreso de piezas de cohetes reutilizables y descartadas y los desechos históricos”, dicen los investigadores en su trabajo. ¿Por qué? Porque señalan que la industria espacial “es uno de los sectores de más rápido crecimiento en el mundo” y se estima que los ingresos globales pasarán de 350 millones de dólares en 2019 “a más de un billón de dólares para 2040”.
Como siempre que hay negocio en el medio, se esperan algunos cambios. Entre ellos, señalan que “para satisfacer la creciente demanda, se están estableciendo nuevos puertos espaciales y compañías de vehículos de lanzamiento en naciones históricamente activas aeronáuticamente, como Estados Unidos y Rusia, y en naciones con sectores espaciales emergentes, como China e India”. Y a ello suman la entrada en escena de las tres compañías privadas que vienen anunciando el turismo espacial con bombos y platillos -las ya mencionadas SpaceX, Blue Origin y Virgin Galactic-, aunque dicen que “la escala de esta industria naciente es incierta”.
Aun así, más vale estar prevenido que esperar que las cosas se impongan por la lógica de los hechos consumados, algo que en nuestro país parece no terminamos de entender. Pero ellos sí, y entonces dicen: “Un crecimiento tan rápido exige una comprensión detallada del impacto potencial en la capa protectora de ozono (O3) estratosférico y en el clima”. Es decir, pese a que hoy hay bastante humo sobre todo este tema, no está mal ponerse a calcular el efecto que podrían tener los humos reales -las emisiones- de esta creciente actividad en nuestra capa de ozono, así como ver qué gases de efecto invernadero emitirían y qué impactos podrían tener en el cambio climático.
Cohete reutilizable de Blue Origin. Foto: Blue Origin
Cohetes y combustibles
En el trabajo afirman que los cuatro combustibles más usados para los cohetes espaciales son el queroseno, los combustibles hipergólicos, el hidrógeno líquido y los combustibles sólidos. A su vez, los cohetes utilizan un comburente, una sustancia que favorece la combustión, que tienen como emisiones vapor de agua y óxidos de nitrógeno. “Otros contaminantes incluyen el carbono negro de los combustibles hipergólicos y sólidos a base de carbono y el queroseno, y las partículas de alúmina y el cloro gaseoso de los combustibles sólidos”, agregan en su artículo.
También dejan ver algo de suma importancia a la hora de analizar este problema: “Los cohetes son únicos entre las fuentes antropogénicas, debido a la inyección directa de contaminantes a todas las capas atmosféricas”. Encima hay más: “Los cohetes tripulados y reutilizables, los desechos espaciales históricos y los componentes de cohetes desechados también emiten óxidos de nitrógeno térmico al reingreso a través de la mesosfera”, la capa que está por encima de la estratósfera. Y entonces aclaran: casi todos los contaminantes producidos por los cohetes o la reentrada de materiales espaciales “agotan el ozono estratosférico mediante reacciones en fase gaseosa o al promover la pérdida heterogénea de ozono activada por cloro [Cl] en superficies de aerosoles o nubes”.
En el artículo además puntualizan que “el sector espacial sigue sin estar regulado por tratados internacionales como el Protocolo de Montreal”. En este famoso protocolo de protección de la capa de ozono, firmado en 1987, se espera alcanzar su recuperación para 2050, siendo uno de los hitos la eliminación de los clorofluorocarburos en gran cantidad de productos, como las heladeras o los aerosoles. Luego señalan que “aún no se ha evaluado el impacto global de las emisiones de contaminantes atmosféricos de los escapes de los cohetes y el calentamiento de reentrada de los escudos térmicos, los cohetes gastados y la basura espacial en la composición atmosférica” para “el sector espacial moderno y para ofertas plausibles de turismo espacial”. Como no estaba hecho ese trabajo, tuvieron que hacerlo.
“Aquí compilamos un inventario de las emisiones de contaminantes atmosféricos de los lanzamientos de cohetes y las reentradas de componentes de cohetes reutilizables y descartados y desechos espaciales informados durante 2019” y además “para un escenario de turismo espacial especulativo basado en la reciente carrera espacial multimillonaria”.
Algunos datos que aporta el trabajo: los lanzamientos de cohetes pasaron de ser 58 en 2003 a más de 100 en 2018 y 2019, lo que implica un aumento anual de 5,6%. En 2019 el país que más cohetes lanzó fue China (34), seguido por lanzamientos operados por Estados Unidos (27), Rusia (22), la Agencia Espacial Europea (9), India (6) y Japón (2). En cuanto a los combustibles usados, los sólidos “predominan en los lanzamientos de Japón, India y Guayana Francesa”, los hipergólicos “son típicos en China, Kazajistán e Irán”, y el queroseno en los de “Nueva Zelanda, Rusia y Estados Unidos”.
Efectos varios
Tomando en cuenta la tendencia al aumento de los lanzamientos con un crecimiento de 5,6% por año, y estimando un aumento del turismo espacial hasta alcanzar unos 780 lanzamientos en diez años, los investigadores del artículo calcularon las emisiones de una década del sector espacial.
“Encontramos que la pérdida de ozono debido a los cohetes actuales es pequeña, pero que los lanzamientos rutinarios del turismo espacial pueden socavar el progreso realizado por el Protocolo de Montreal”. Robert Ryan et al.
En lo que refiere a la capa de ozono, las noticias que tienen no son buenas. “El mayor impacto de una década de emisiones en el ozono ocurre en la estratósfera superior en las altas latitudes del norte”, reportan. Luego sostienen: “Encontramos que la pérdida de ozono debido a los cohetes actuales es pequeña, pero que los lanzamientos rutinarios del turismo espacial pueden socavar el progreso realizado por el Protocolo de Montreal para revertir el agotamiento del ozono en la estratósfera superior en el Ártico durante la primavera”, reportan.
La tasa de pérdida de ozono en la atmósfera durante la primavera en la región ártica fue de 0,15% en 2019, algo no demasiado alarmante. Pero eso cambia ante el panorama que abriría el turismo espacial: la tasa de pérdida sería de 0,24% “debido principalmente al óxido de nitrógeno del calentamiento de reentrada (51%) y al cloro de los cohetes sólidos (49%)”. Puede que 0,24% parezca poco, pero con lanzamientos de cohetes turíticos diarios o semanales, eso equivale a tirar por la borda todo lo alcanzado en los acuerdos de Montreal y sus medidas para mitigar la pérdida de la capa de ozono. Pero no se trata sólo del ozono. También está el carbono negro u hollín.
“El calentamiento debido al carbono negro es de 3,9 mW por metro cuadrado a partir de una década de cohetes contemporáneos, dominada por las emisiones de los cohetes alimentados con queroseno. Esto se duplica con creces (7,9 mW por metro cuadrado) después de sólo tres años de emisiones adicionales de los lanzamientos de turismo espacial, debido al uso de queroseno y combustibles híbridos de caucho sintético”, reportan. ¿Qué tanto es eso?
Un calentamiento de 7,9 mW por metro cuadrado “es el 6% del calentamiento debido al carbono negro de todas las demás fuentes, aunque la contribución a las emisiones globales de carbono negro es de 0,02%, ya que el carbono negro inyectado directamente en la atmósfera superior tiene una mayor eficiencia de forzamiento climático que otras fuentes”, señala. Para dejarlo claro, amplían: “Las partículas de carbono negro (u hollín) de los cohetes también son motivo de gran preocupación, ya que son casi 500 veces más eficientes para calentar la atmósfera que todas las demás fuentes de hollín combinadas”.
¿Y entonces?
“La única parte de la atmósfera que muestra una fuerte recuperación de ozono después del Protocolo de Montreal es la estratósfera superior, y ahí es exactamente donde el impacto de las emisiones de los cohetes golpeará con más fuerza. No esperábamos ver cambios en el ozono de esta magnitud, amenazando el progreso de la recuperación”, declaró en un comunicado que acompaña el trabajo Robert Ryan, primer autor de trabajo.
“El daño a la capa de ozono y el efecto climático que estimamos deberían motivar la regulación de una industria que se prepara para un rápido crecimiento”. Robert Ryan et al.
Si bien en el artículo señalan que “es necesario abordar grandes incertidumbres para mejorar aún más nuestra comprensión del verdadero impacto del lanzamiento de cohetes contemporáneos y las emisiones de calentamiento de reentrada en la composición atmosférica y el clima”, incluyendo “el tamaño de la incipiente industria del turismo espacial y el crecimiento de los lanzamientos de cohetes tradicionales y los desechos espaciales que regresan”, también queda en evidencia que “el daño a la capa de ozono y el efecto climático que estimamos deberían motivar la regulación de una industria que se prepara para un rápido crecimiento”.
En el trabajo señalan que sus hallazgos “demuestran una necesidad urgente de desarrollar una regulación ambiental para mitigar el daño de esta industria en rápido crecimiento”. Ryan comenta: “Este estudio nos permite ingresar a la nueva era del turismo espacial con los ojos bien abiertos a los impactos potenciales” y asegura que “la conversación sobre la regulación del impacto ambiental de la industria de los lanzamientos espaciales debe comenzar ahora para que podamos minimizar el daño a la capa de ozono estratosférico y al clima”.
El asunto es encontrar quién le pone el cascabel al gato. Por un lado, porque estos gatos son extremadamente poderosos. Y por otro, porque la regulación de este tipo de emisiones requiere un acuerdo de los países responsables de las emisiones que no son sencillos de alcanzar. ¿Debería tomar el tema la Organización de las Naciones Unidas a través de su comisión sobre el uso pacífico del espacio exterior? ¿O alcanza incluir esta industria creciente en los acuerdos ya vigentes para combatir el calentamiento global y el cambio climático? Mientras los efectos de los negocios espaciales serán padecidos por todo el planeta, las ganancias quedarán en manos de unos pocos.
Tras estas ansias de exploración y conquista espacial de emprendedores millonarios, además del lucro está la idea de que la Tierra, en algún momento, ya no será habitable o que, al menos, necesitamos buscar otros planetas para alivianar nuestro peso sobre este. Como en una profecía autocumplida, aquellas personas afortunadas que puedan acceder al turismo espacial seguramente estarán acelerando el deterioro del planeta.
Artículo: “Impact of Rocket Launch and Space Debris Air Pollutant Emissions on Stratospheric Ozone and Global Climate”
Publicación: Earth’s Future (junio de 2022)
Autores: Robert Ryan, Eloise Marais, Chloe Balhatchet y Sebastian Eastham.