I detriti spaziali

Categoria | Scienza e Tecnologia

Pubblicato il 14 giugno 2023 da redazione

I detriti spaziali sono un problema globale che minaccia lo spazio vicino alla Terra. Per aumentare la consapevolezza su questo crescente problema, l’ESA e l’Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali (UNOOSA) hanno creato una serie di nove infografiche e podcast che raccontano la storia dei detriti spaziali, ne spiegano i rischi e illustrano le soluzioni possibili per garantire la sostenibilità dello spazio nel futuro.

Una risorsa naturale limitata
Lo spazio può sembrare vasto, ma le orbite attorno alla Terra in cui risiedono i satelliti sono una risorsa naturale limitata. Collisioni accidentali, esplosioni e persino la distruzione intenzionale di satelliti hanno creato milioni di frammenti di detriti che, orbitando ad alta velocità, possono danneggiare o distruggere qualsiasi veicolo spaziale funzionante che incrocia il loro percorso.

Man mano che si fa sempre più affidamento sulla tecnologia satellitare, diventa sempre più importante proteggere queste regioni orbitali uniche che sono essenziali per l’umanità, ad esempio, per raccogliere dati per le previsioni meteorologiche e per comprendere meglio le condizioni meteorologiche estreme e il nostro cambiamento climatico, nonché per l’accesso ai servizi Internet, alla comunicazione e alla localizzazione.

Una preoccupazione che interessa tutte le nazioni
Sfortunatamente, la quantità di detriti spaziali in orbita sta aumentando a un ritmo esponenziale. Man mano che un numero crescente di paesi e attori iniziano le loro attività spaziali – sviluppo estremamente positivo in generale – e man mano che le operazioni satellitari diventano più complesse e il numero di oggetti lanciati, anche in grandi costellazioni, aumenta rapidamente, aumentano anche le sfide ambientali spaziali.

Nel 2019, il programma di sicurezza spaziale dell’ESA è stato adottato come pilastro fondamentale nelle attività dell’Agenzia. Il programma, un’espansione del precedente programma Space Situational Awareness, include gli uffici Space Debris e Clean Space dell’ESA, che stanno lavorando per comprendere meglio l’ambiente dei detriti, prevenire la creazione di più detriti, ridurne la quantità in orbita e diminuire l’impatto che le attività spaziali possono avere sulla Terra.

Nel 2018, l’Assemblea generale delle Nazioni Unite ha espresso la sua preoccupazione per la fragilità dell’ambiente spaziale e l’impatto dei detriti spaziali, che è motivo di preoccupazione per tutte le nazioni. Nel 2019, il Comitato delle Nazioni Unite per gli usi pacifici dello spazio extraatmosferico (COPUOS), di cui UNOOSA è Segretariato, ha adottato le Linee guida per la sostenibilità a lungo termine delle attività nello spazio extraatmosferico (Linee guida LTS), che forniscono una guida per contribuire a garantire la sicurezza e un uso sostenibile dello spazio. Le linee guida LTS sono state successivamente accolte dall’Assemblea generale delle Nazioni Unite e un nuovo gruppo di lavoro sta portando avanti alcune discussioni multilaterali sull’argomento.

Crescente consapevolezza
La serie di infografiche prodotte congiuntamente da UNOOSA ed ESA include illustrazioni, fatti e dati di facile comprensione per tutti. Spiegano il modo in cui vengono creati i detriti, come evitare le collisioni, il rischio per gli esseri umani dal rientro di detriti sulla Terra, nonché le tecnologie per la mitigazione e la loro rimozione in sicurezza.

Ognuna delle nove infografiche è accompagnata da un podcast con commenti audio di esperti UNOOSA ed ESA, che aiutano a comprendere il materiale.

Le infografiche e i podcast sono stati originariamente pubblicati nel 2021 e aggiornati a giugno 2023.

“È iniziata una nuova era dello spazio, in cui grandi costellazioni di migliaia di satelliti vengono lanciate nei cieli”, ha dichiarato l’ex direttore generale dell’ESA Jan Wörner. “Ciò che questo ‘Nuovo Spazio’ rende possibile – accesso globale a Internet, telecomunicazioni – lo minaccia anche, poiché un rapido aumento del traffico spaziale può aumentare drasticamente la possibilità di collisioni. Tecnologie innovative, comportamenti responsabili e, soprattutto, cooperazioni internazionali sono fondamentali per garantire e rendere disponibile il futuro dello spazio”.

L’ex direttore dell’UNOOSA Simonetta Di Pippo ha dichiarato: “I detriti spaziali rappresentano un chiaro rischio per la sostenibilità a lungo termine delle attività nello spazio esterno. L’economia spaziale richiede un ambiente spaziale sicuro, protetto e sostenibile. L’UNOOSA accoglie con favore la collaborazione con l’ESA per diffondere informazioni pubbliche sui detriti spaziali che aumenteranno la consapevolezza delle sfide che pongono e contribuiranno a rafforzare la cooperazione internazionale sulle misure di mitigazione”.

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Le questioni più emergenti
I detriti spaziali sono un argomento di preoccupazione globale. Mentre lo spazio ha portato enormi benefici a individui e società in tutto il mondo, il rapido aumento di oggetti lanciati e l’aumento del traffico nelle nostre autostrade spaziali dimostra che stiamo creando sempre più detriti e minacciando le stesse tecnologie su cui facciamo affidamento. Riconoscendo l’importanza di questo problema, UNOOSA ed ESA si sono riuniti per aumentare la consapevolezza con una serie di nove infografiche che raccontano la storia dei detriti spaziali e illustrano alcune delle soluzioni a nostra disposizione per ottenere un uso sostenibile dello spazio.

I satelliti in orbita condividono lo spazio vicino alla Terra con milioni di detriti pericolosi e in rapido movimento. Da minuscoli frammenti di dimensioni millimetriche a interi satelliti non più funzionanti, non più controllati, che vagano per le autostrade spaziali, ogni pezzo di detrito percorre molti chilometri al secondo. Qualsiasi impatto con uno di questi oggetti minaccia di compromettere il funzionamento di un veicolo spaziale funzionante, o nel peggiore dei casi di distruggerlo del tutto, creando sempre più detriti.

L’atmosfera del nostro pianeta riduce l’energia dei satelliti in orbita (sulla Terra sarebbe come ridurre la loro velocità, ma nello spazio è più complesso). Questo gradualmente li riporta sulla Terra. Questo processo può essere relativamente veloce per i satelliti che volano ad altitudini inferiori, impiegando meno di 25 anni, ma per i satelliti lanciati in orbite a decine di migliaia di km di distanza, possono passare migliaia di anni prima che ritornino. Se i dinosauri avessero lanciato un satellite nell’orbita geostazionaria più lontana, oggi sarebbe ancora lassù. Ciò significa che mentre lanciamo i satelliti nello spazio dobbiamo considerare come verranno rimossi alla fine della loro vita, altrimenti i cieli saranno pieni di vecchi veicoli spaziali defunti a rischio di collisione, esplosione, e la creazione quasi certa di enormi quantità di detriti spaziali.

Lo spazio potrebbe sembrare una distesa vuota e vasta, ma i satelliti nell’orbita terrestre affrontano il rischio costante di collisione – con altri satelliti, vivi o morti, o con frammenti di detriti. Ora è normale per gli operatori di veicoli spaziali in autostrade trafficate deviare la loro missione fuori dai pericoli. Infatti all’ESA, ogni missione effettuata esegue in media due “manovre di prevenzione delle collisioni” all’anno. Queste manovre sono costose. Le ore vengono trascorse a terra monitorando i cieli, calcolando il rischio e pianificando le manovre, per non parlare del carburante extra speso e della scienza e dei dati mancati raccolti mentre gli strumenti sono spenti.

Dall’inizio dell’era spaziale, con il lancio dello Sputnik nel 1957, abbiamo lanciato migliaia di razzi che trasportavano nello spazio più di diecimila satelliti. Negli ultimi anni si è assistito a un drammatico aumento di questi numeri e negli ultimi decenni c’è stato un cambiamento nel tipo di missione effettuata, con compagnie private (in giallo) che lanciano satelliti più piccoli rispetto a quelli lanciati da agenzie non commerciali (in blu) e quelli non registrati all’Onu (in rosso) fortemente in aumento negli ultimi anni.

Ciò che sale, quasi sempre scende. Quando si tratta degli oggetti che inviamo nello spazio, i rientri atmosferici sono in realtà uno strumento fondamentale per ridurre al minimo la creazione di detriti spaziali e garantire un futuro sostenibile nello spazio. Gli oggetti in orbita terrestre bassa, influenzati dalle forze di “trascinamento” causate dall’atmosfera terrestre, si abbassano gradualmente di quota per poi compiere una rapida e infuocata discesa verso la Terra. Piccoli oggetti si disintegrano quando rientrano a causa dell’immenso attrito e calore creati, ma parti di corpi più grandi possono raggiungere il suolo, quindi dovrebbero essere monitorati per tracciare il loro atterraggio su regioni disabitate.

L’origine di detriti
I milioni di frammenti di detriti in orbita oggi sono il risultato diretto di “eventi di frammentazione” del passato. Dei 550 eventi finora conosciuti, quelli causati dalla propulsione hanno creato la maggior quantità di detriti spaziali. L’energia non smaltita a bordo di un satellite o di un razzo può provocare esplosioni. Per questo motivo, le linee guida internazionali per la mitigazione dei detriti spaziali richiedono che i satelliti vengano “passivati” al termine della loro missione, ad esempio svuotando i serbatoi di carburante e scollegando le batterie. A causa di queste linee guida e delle tecnologie di passivazione sviluppate dall’ESA e da altri, ci aspettiamo che un grafico per il futuro abbia molte meno esplosioni alimentate da propellente. Tuttavia, poiché il traffico nello spazio aumenta rapidamente, si prevede che il numero di collisioni aumenterà.

I detriti in orbita variano da milioni di particelle di dimensioni millimetriche a migliaia di oggetti molto più grandi come satelliti defunti e parti di razzi. Pertanto, il danno che i detriti possono causare varia da un graduale degrado delle parti del satellite nel tempo alla sua distruzione immediata e totale. Il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA ha sperimentato decenni di bombardamenti minori e costanti da piccoli oggetti di detriti, ma si sono verificate anche collisioni tra interi satelliti, creando migliaia di frammenti di detriti. Gli oggetti detriti viaggiano a circa 10 km/s, il che significa che una collisione con un solo frammento di 1 cm può creare la stessa quantità di energia di una piccola auto che si schianta a 40 km/h!

Gli esseri umani nello spazio hanno molto da affrontare, e per quelli in orbita terrestre bassa, i detriti spaziali sono una vera preoccupazione. La Stazione Spaziale Internazionale orbita attorno alla Terra a un’altitudine di poco più di 400 km. Nei due decenni trascorsi dal suo lancio, sono state eseguite 28 ” manovre di prevenzione delle collisioni “per schivare i detriti spaziali, di cui tre nel solo 2020. Se una potenziale collisione sembra imminente e non c’è tempo per spostare la Stazione, possono rifugiarsi d’emergenza. Ad oggi, sono state effettuate cinque manovre di “rifugio sul posto”, utilizzando la navicella spaziale Soyuz attraccata.

Lo spazio può sembrare vasto, ma le orbite attorno alla Terra in cui risiedono i satelliti sono una risorsa naturale limitata. Tuttavia, dall’inizio dell’era spaziale, sono stati creati milioni di frammenti di detriti che ora minacciano qualsiasi veicolo spaziale che attraversi il loro percorso. La tecnologia satellitare è ormai utilizzata in tutto il mondo e lo sarà ancora di più. Pertanto, sta diventando sempre più importante proteggere le regioni orbitali uniche da cui vengono raccolti dati vitali per le previsioni meteorologiche, la ricerca sul clima, le comunicazioni e i servizi di localizzazione. Ci sono molti fattori che minacciano la sostenibilità a lungo termine dello spazio – aumento del traffico spaziale, operazioni spaziali più complesse e grandi costellazioni di satelliti, per citarne alcuni – ma ci sono anche approcci diversi per garantire il nostro futuro sostenibile.