La basura espacial es un problema grave, sin duda. Una reciente imagen de una de las ventanas del módulo Cupola de la estación espacial internacional (ISS) tomada por el astronauta británico Tim Peake mostraba una pequeña marca de 7 milímetros causada probablemente por el impacto de una pequeña partícula de basura espacial. La imagen se ha hecho viral en las redes, pero me temo que mucha gente se ha llevado una impresión equivocada. Porque uno pudiera pensar que por culpa de la basura espacial las ventanas de la ISS están a punto de romperse en cualquier momento y matar a toda la tripulación como si de una escena de la película Gravity se tratase. Y no.

Como podemos suponer, las ventanas de la ISS han sido diseñadas teniendo en cuenta un protocolo muy estricto de protección contra los choques de micrometeoritos y basura espacial, o lo que en la jerga espacial se llama ‘Protección MMOD (Micrometeoroid and Orbital Debris)’. El caso del módulo Cupola es especialmente llamativo porque tiene la mayor superficie acristalada jamás lanzada al espacio y consecuentemente resulta muy interesante saber cómo han solucionado los ingenieros el riesgo de MMOD.

Evidentemente es imposible reducir a cero el riesgo de que un trozo de basura espacial penetre el fuselaje de la ISS. Los fragmentos más preocupantes son aquellos lo suficientemente grandes como para causar la despresurización de un módulo de la estación pero que al mismo tiempo son lo bastante pequeños para no ser detectados por los radares terrestres, esto es, partículas con un tamaño superior a un centímetro aproximadamente. Con el fin de reducir al mínimo este riesgo toda la estación está cubierta con varios escudos anti MMOD que han sido diseñados teniendo en cuenta la zona en la que está situado cada módulo, ya que es más probable que una partícula impacte en la zona lateral o frontal de la estación (los módulos Harmony, Columbus y Kibo). También vale la pena recordar que los métodos de protección MMOD para el segmento ruso y el norteamericano son ligeramente distintos.

Pero volvamos a Cupola. Este módulo fue acoplado a la estación en febrero de 2010 durante la misión STS-130 Endeavour. Posteriormente se acoplaría al puerto nadir del módulo Tranquility. Con un diámetro de 2 metros y una altura de 1,5 metros, es el módulo presurizado habitable más pequeño de la estación. Posee seis ventanas laterales de forma trapezoidal y una ventana circular de 80 centímetros de diámetro, la mayor que ha lanzada a la órbita. Cupola fue diseñado originalmente por Boeing, pero finalmente sería construido por la empresa italiana Thales Alenia Space como parte de un acuerdo entre la ESA y la NASA para saldar sus respectivas deudas.

Cada una de las siete ventanas tiene un total de nada más y nada menos que cuatro capas. El cristal exterior (debris pane) tiene un espesor de 0,94 centímetros, es de cuarzo y está diseñado para absorber el impacto de la inmensa mayoría de partículas MMOD que puedan chocar contra la ISS. Este cristal está situado en el exterior de la estación, así que si resulta penetrado o destruido por una partícula la integridad de la ISS no estaría en peligro. Es precisamente en este cristal donde tuvo lugar el impacto de basura espacial que Tim Peake fotografió recientemente. La siguiente y principal línea de defensa es el primer cristal de presión (pressure pane), también de cuarzo y con un espesor de 2,54 centímetros en las seis ventanas laterales y 3,68 centímetros en la frontal.

Pero incluso si la basura espacial logra romper este grueso y resistente cristal no pasa nada, porque cada ventana dispone de un segundo y redundante cristal de presión similar al exterior (se mantiene el vacío entre los tres primeros cristales). Por último tenemos un cuarto cristal interno (scratch pane) de vidrio borosilicatado de 1,12 centímetros de espesor, aunque el papel de este cristal no es tanto proteger la ventana de la basura espacial como de los choques y roces con los astronautas y el equipo que flota en el interior de la estación. ¿Esto es todo? Pues no, porque a los cuatro cristales debemos añadir las cubiertas de aluminio que protegen las ventanas (las ventanas de Cupola están cerradas la mayor parte del tiempo). Pero si todo esto falla y el módulo resulta perforado los astronautas no tienen más que cerrar la escotilla CBM (Common Berthing Mechanism) que separa Cupola del módulo Tranquility para evitar la despresurización de la estación.

El resto de ventanas del segmento norteamericano —y, en menor medida, el ruso— ha sido diseñado de una forma muy parecida. Los astronautas pueden sustituir el cristal interno (scratch pane) sin problemas, pero si es necesario también pueden cambiar el cristal más externo (debris pane) mediante un paseo espacial (EVA). Llegado el caso también es posible sustituir todos los cristales de una ventana desde el interior, para lo cual primero es necesario realizar una EVA con el fin de cubrir la ventana con una cubierta especial que evite la despresurización del vehículo. Ni que decir tiene, este último escenario solo se contempla para casos excepcionales.

Como curiosidad, las ventanas del transbordador espacial —que también fueron protagonistas de muchos impactos de basura espacial a lo largo de sus tres décadas de servicio— disponían del mismo esquema de doble cristal de presión, aunque en este caso el cristal exterior (thermal pane) tenía la particularidad de que funcionaba al mismo tiempo como parte del escudo térmico del shuttle.

Como decíamos al principio, la basura espacial es un problema serio y no es nuestra intención minimizarlo. Es llamativo que el pequeño cráter en la ventana de Cupola mostrado por Tim Peake fue creado probablemente por un resto microscópico, quizás una partícula de pintura del tamaño de una bacteria de gran tamaño (!). Vamos, que no es ninguna broma. Sin embargo, hará falta algo mucho más contundente para perforar las barreras redundantes que forman las ventanas de la estación espacial.