El barato mercurio como combustible satelital puede ser desastroso para la vida marina
Los satélites permiten muchos aspectos de nuestra vida diaria: transmiten comunicaciones, nos brindan entretenimiento y ayudan a la navegación. Los satélites ayudan a los científicos a estudiar el espacio, controlar el clima cambiante de la Tierra y pronosticar el clima.
Sin embargo, a pesar de todos los servicios cruciales que brindan, sorprendentemente hay pocos: solo 2.200 satélites activos orbitando la Tierra. Esto está cambiando rápidamente. Durante la próxima década, varias compañías planean lanzar enormes redes de satélites interconectados, principalmente para sistemas de Internet globales.
Estas constelaciones aumentarán dramáticamente el número de satélites que orbitan la Tierra. SpaceX, por ejemplo, tiene permiso de la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. para lanzar 12.000 satélites para su sistema de banda ancha Starlink, y está buscando la aprobación de otros 30.000. Amazon también espera enviar al espacio más de 3.000 satélites de banda ancha.
Esta rápida proliferación de satélites en órbita plantea una serie de preocupaciones: los astrónomos temen que las pequeñas naves estropeen sus observaciones, mientras que los satélites Starlink ya han demostrado ser un posible riesgo de colisión para otras naves espaciales. Y Nicola Pirrone, directora de investigación del Instituto de Investigación de Contaminación Atmosférica del Instituto Nacional de Investigación de Italia, está preocupado por lo que sucedería si uno de estos fabricantes de satélites cambiara a usar el mercurio como combustible, una alternativa barata y fácilmente disponible.
La mayoría de los satélites ajustan su posición en órbita utilizando propulsores Hall. Estos dispositivos generan empuje ionizando un propelente (convirtiéndolo en moléculas con una carga eléctrica neta) que se acelera a altas velocidades utilizando un campo eléctrico. Mientras que la mayoría de los propulsores Hall ahora usan kriptón o xenón como combustible, en la década de 1960 la NASA experimentó con el uso de mercurio para alimentar los propulsores para su programa de prueba de propulsión eléctrica espacial. Después de solo dos misiones, la NASA dejó de usar el metal pesado debido a las preocupaciones sobre lo que el mercurio, una potente neurotoxina, podría hacerle al medio ambiente y a la salud humana en la Tierra.
En su mayor parte, la idea de usar mercurio como combustible desapareció. Pero luego comenzaron a circular rumores en 2018 de que la puesta en marcha de la propulsión para el satélite Apollo Fusion tenía planes de usar mercurio en lugar de xenón o criptón.
Preocupado por los rumores, el atractivo del mercurio como propulsor satelital y el auge pendiente en el número de satélites, Pirrone decidió investigar.
Según una investigación realizada por Pirrone y sus colegas, una constelación de 2.000 satélites, cada uno con 100 kilogramos de propelente, emitiría 20 toneladas de combustible cada año en el transcurso de su vida útil de 10 años. Y si este combustible fuera mercurio, casi todo volvería a caer a la Tierra.
Imagen: Distribución geográfica de la deposición anual de mercurio de las emisiones satelitales (20 Mg año − 1) que se muestra como la función de densidad de probabilidad obtenida del conjunto de simulaciones.
Esto equivaldría a alrededor del uno por ciento de las emisiones antropogénicas mundiales de mercurio actuales, y alrededor de la mitad de las emisiones anuales de América del Norte. "No es una cantidad pequeña", dice Pirrone. "Si extiende su aplicación a varios miles de satélites de diferentes tamaños, el problema puede ser sustancial".
Para averiguar a dónde iría este mercurio, Pirrone usó un modelo de transporte atmosférico para simular cómo caería el metal pesado sobre la superficie de la Tierra. Descubrió que alrededor del 75 por ciento del combustible gastado aterrizaría en los océanos, con patrones de viento y otros procesos atmosféricos que lo dirigen a las regiones polares, el Pacífico y el Atlántico. Esto representa una importante preocupación ambiental para la vida marina. También existe la preocupación de que si algo saliera mal durante el lanzamiento de un satélite propulsado por mercurio, las consecuencias podrían ser catastróficas.
"El concepto de usar propulsor de mercurio para satélites en órbita terrestre baja es solo una de las ideas más tontas que surgió de la ciencia en la última década más o menos", dice Steve Brooks, experto en ingeniería aeroespacial y química atmosférica de la Universidad de Tennessee Knoxville, que no participó en la investigación.
Sin embargo, recurrir a él sería tentador. Probablemente se pueda recoger de forma gratuita, dice, ya que las industrias que generan mercurio como producto de desecho, como las centrales eléctricas de carbón, quieren deshacerse de él. "Básicamente no vale nada. De hecho, una empresa propietaria de mercurio tiene una gran responsabilidad", dice.
Oficialmente, Apollo Fusion habla sobre el uso de combustible múltiple o propulsores patentados, dice Brooks. Pero una vez que pasas usando criptón y xenón en los propulsores de iones, no hay muchas otras opciones viables, dice. "No están diciendo mercurio", explica, "pero uno puede leer entre líneas y darse cuenta de eso es de lo que están hablando". Apollo Fusion no respondió a las solicitudes de comentarios para esta historia.
Si bien el ahorro de costos por el uso de mercurio en un solo satélite podría no ser demasiado, los ahorros podrían ser sustanciales al lanzar miles para una constelación, dice Brooks. Sin embargo, el costo para el medio ambiente podría ser severo.
Brooks dice que nadie pensó en grandes enjambres de satélites bombeando desechos de mercurio incluso hace solo una década cuando las naciones estaban trabajando en el Convenio de Minamata, un tratado internacional, ratificado en 2013, diseñado para reducir las emisiones globales de mercurio. El tratado cubre la mayoría de las industrias, pero pasa por alto lo que en ese momento era un floreciente sector aeroespacial.
"Si hubiéramos tenido alguna idea de que alguien pensaría en hacer esto, se habría incluido y ratificado fácilmente en el protocolo de Minamata", dice Brooks. Desafortunadamente, agrega, "no estaba en el radar de nadie".
Pirrone dice que el tratado de Minamata debe extenderse al sector aeroespacial para que la adopción del mercurio como propulsor satelital se pueda detener antes de que comience.
Artículo científico: Are mercury emissions from satellite electric propulsion an environmental concern?
