¿Algún posible contratiempo en sacar de órbita basura espacial más grande y dejar que se queme al volver a entrar en la atmósfera?

El reingreso puede ser peligroso, por varias razones:

• Es posible que los escombros no se quemen por completo. El que un objeto dado sea consumido en la atmósfera superior depende mucho de sus materiales, forma, velocidad, trayectoria de reingreso e incluso dirección (para tomar un ejemplo extremo, una nave espacial Gemini tenía un escudo térmico en un lado, de modo que el camino la punta de la nave marcó la diferencia entre un aterrizaje seguro y una barbacoa de astronautas). Un escombro no quemado puede causar algún daño en tierra. Parece que los escombros de un lanzamiento fallido del cohete Thor el 30 de noviembre de 1960 mataron a una vaca en Cuba (se hace referencia aquí , pero el enlace parece estar muerto); De acuerdo, esto no era un escombro "desde la órbita", pero esto aún resalta el problema.

  Para un ejemplo más reciente: a fines de 2011, un objeto metálico, obviamente hecho por el hombre, cayó en un campo en Namibia, muy probablemente desde la órbita. Parece haber sido un tanque de hidracina de un viejo satélite, que sobrevivió al reingreso.

• Si los escombros se queman, entonces la composición de los escombros se esparce en la atmósfera superior. Esto puede ser problemático, especialmente si los escombros incluían un RTG . A la gente, en general, no le gusta mucho la idea de esparcir material radiactivo sobre su cabeza; de hecho, esto fue lo que realmente impulsó la prohibición de las pruebas nucleares atmosféricas.

• Un país que desarrolla una forma de arrojar escombros sobre la Tierra es un país que puede arrojar "escombros" sobre la "Tierra", donde los "escombros" pueden ser "piezas pesadas de materiales duros con mucha energía cinética" y la "Tierra" puede ser más específico, como "el Kremlin". Ese no es necesariamente el tipo de tecnología que queremos que se implemente y emplee. Las consecuencias diplomáticas son probables.

Sin embargo, un punto más importante podría ser que los desechos grandes no son un gran problema porque su posición y trayectoria se conocen y se predicen. Los desechos realmente aterradores son los que tienen un tamaño de 1 cm, porque a la velocidad orbital tienen suficiente energía cinética para destruir un satélite o una nave espacial y, sin embargo, son lo suficientemente pequeños como para evadir la detección. Y hay un montón de ellos; mucho más que escombros grandes.

Si los aspectos financieros y técnicos "no son un problema", entonces, en lugar de arrojar los escombros, deberíamos empujarlos fuera de la órbita terrestre y luego arrojarlos al Sol. A largo plazo, eso sería mucho más seguro.

En primer lugar, las cosas que ponemos en el espacio, incluso las cosas que usamos para poner personas y otras cosas en el espacio, no son realmente amigables cuando te acercas. Tenga en cuenta que para que los transbordadores espaciales se desmantelen y se conviertan en exhibiciones de museos aeroespaciales, tuvieron que pasar por un extenso proceso de descontaminación para eliminar todos los productos químicos volátiles y tóxicos utilizados como propulsores, combustibles e incluso lubricantes en el orbitador, reemplazando con sustancias que solo tienen que funcionar bien en la atmósfera y la temperatura ambiente de la Tierra, en lugar de a +-200°C en el vacío.

Un ejemplo, un combustible común utilizado para cohetes de elevación, desorbitación y mantenimiento de posición/modificación de órbita, es la hidracina , N ₂ H ₄ . Idealmente, una molécula de hidracina y una molécula de oxígeno diatómico se combinan para producir dos moléculas de vapor de agua, una molécula de nitrógeno diatómico y alrededor de 592 kJ/mol.. Para el tamaño de las moléculas involucradas, se libera mucho calor, razón por la cual se usa en combustible para cohetes; libra por libra, es mejor que el conocido explosivo C4 (el principal ingrediente activo de C4, RDX, le brinda un poco más del doble de energía por mol a aproximadamente 1120 kJ/mol, pero pesa casi 4 veces más a 222 g/mol a la hidrazina y el oxígeno combinados 64 g/mol). Dado que un cohete es poco más que una explosión larga y controlada, el tanque de combustible del cohete no es algo que me gustaría ver ingresando a la atmósfera rica en oxígeno a velocidades hipersónicas; ese es un boleto de ida a una explosión corta e incontrolada, y una poderosa (especialmente con el tanque LOX entrando justo al lado que trae mucha bondad de oxígeno concentrado a la fiesta).

La hidracina también es muy tóxica; la NFPA, que califica los peligros químicos para su uso en entornos industriales, le otorga la calificación máxima de 4 como peligro para la salud, colocándolo en la misma categoría que las sustancias que hemos desarrollado específicamente para matarse entre sí, como el cianuro de hidrógeno, el sarín y el VX gas nervioso. La sustancia también se encenderá espontáneamente a la temperatura ambiente de la Tierra y en presencia de oxígeno (otra razón por la que se usa como combustible; no se necesita una fuente de ignición), y seguirá adelante y detonará espontáneamente.dado un buen impacto físico (como, por ejemplo, el impacto con el suelo después de volver a entrar si llega tan lejos). Con esta calificación general de NFPA 704 de 4-4-3, se encuentra entre las sustancias más desagradables que produce nuestra industria química a granel (hay más desagradables, pero normalmente no se venden ni se envían en camiones cisterna).

Por último, la reacción ideal entre la hidracina y el oxígeno no es la única posibilidad; dadas varias mezclas de los dos, terminará con gas amoníaco, varios óxidos de nitrógeno y otras cosas no agradables (aunque casi cualquier cosa es mejor que la propia hidracina). Y eso es si LOX se usa como oxidante; hay cosas conocidas por la ciencia moderna que se oxidan mejorque el oxígeno líquido, como los halo-trihaluros (trifluoruro de cloro, tribromuro de cloro y trifluoruro de bromo), percloratos, peróxidos, etc., todos los cuales podrían estar en el tanque oxidante del satélite y se combinarían con la hidracina de formas nuevas y emocionantes. Uno común es el ácido nítrico (en su forma de humo blanco, a menudo "inhibido" mediante la adición de ácido fluorhídrico que crea una capa protectora de fluoruro metálico, para evitar que el ácido nítrico atraviese el tanque), porque no requiere manejo criogénico; la reacción ideal sería una parte de combustible por dos partes de oxidante que produce gas nitrógeno, agua y oxígeno, pero al ácido nítrico no le gusta actuar "idealmente", y es mucho más probable que obtenga una dosis (no) saludable de tóxico dióxido de nitrógeno en lugar de nitrógeno y oxígeno limpios.

Todo esto es solo de un ejemplo, con consecuencias "interesantes" desde una perspectiva química. Más evidente es la física simple; una nave espacial en órbita geoestacionaria viaja a unos 11.068 km/h, o unos 3.074 m/s. Es una contradicción interesante en la física de proyectiles y el movimiento orbital, que "aceleras para reducir la velocidad". Ocurre lo contrario; al reducir la velocidad angular de esta nave espacial para salir de órbita, termina yendo más rápido en relación con la superficie de la tierra. En el momento en que comienza a volver a entrar, en realidad está yendo a más de 8000 m/s, o más rápido que Mach 25; 10 veces más rápido que una bala Remington .223 disparada desde un M-16. Y el satélite pesa mucho más que una bala de 223.

Solo como una estimación aproximada, digamos que la nave espacial pesaba unas modestas 5 toneladas (~22000 kg), que es el promedio actual para un satélite de comunicaciones. A la velocidad de escape (o reingreso), la nave tendría una energía cinética de .5 * 22000 * (8000) ^ 2 = 7.04E11 J. En perspectiva, eso es un poco más de energía de la que obtendría al detonar 10 MOAB simultáneamente. . Volviendo a añadir la bondad de la hidracina, digamos que 400 kg del peso de la nave eran combustible de hidracina. A 32 g/mol y 592 kJ/mol, la energía química potencial del combustible de hidracina es de 7,4E9 J, una centésima parte de la energía de la propia nave espacial, pero todavía aproximadamente la energía inherente a un rayo promedio.

Todas las cifras de Wikipedia.

La atmósfera superior es un entorno sensible. A diferencia de los compuestos liberados en la troposfera, los compuestos que terminan en la estratosfera o la mesosfera tienen una larga vida, por lo que se acumulan cosas allí. Este problema no se ha abordado mucho, pero a diferencia de la respuesta de @JeremyKemball, no creo que sea seguro asumir que nada de eso importa.

Dicho esto, la verdadera razón por la que no se hace de forma rutinaria no es ambiental. Muchas cosas están siendo desorbitadas a propósito, y hasta ahora el impacto en la atmósfera superior nunca ha sido una razón para buscar soluciones diferentes. Entonces, posibles contratiempos ambientales, sí. Pero lo que nos detiene en la práctica no son los posibles contratiempos ambientales, sino los desafíos técnicos y financieros.

Los grandes desafíos son financieros y técnicos. Por encima de cierto tamaño, la basura espacial grande podría caer sobre las personas, pero creo que ese es más o menos el único peligro. Alrededor de cien toneladas de polvo espacial se queman en la atmósfera todos los días (la mayor parte microscópica, por lo que las estimaciones varían ampliamente), por lo que sería seguro asumir que la adición de unas pocas toneladas más de satélites no afectaría demasiado la química de la atmósfera superior. .

Aparentemente, uno de los desafíos en la senescencia de los satélites es que es mucho más barato (económicamente, en combustible para cohetes, en términos de tiempo) estacionar un satélite muerto en una "órbita de cementerio" que llevarlo a una órbita en descomposición.