Il nostro pianeta è circondato da veicoli spaziali che svolgono un lavoro importante per studiare il cambiamento climatico, fornire servizi di comunicazione e navigazione globali e aiutarci a rispondere a importanti domande scientifiche. Le loro orbite, però, brulicano di detriti – pezzi in rapido movimento di satelliti defunti e razzi intrappolati in orbita – che minacciano il nostro futuro nello Spazio.
Nel 2002, l’Inter-Agency Debris Coordination Committee (IADC) ha pubblicato le Space Debris Mitigation Guidelines: le misure descritte nelle linee guida stabiliscono come progettare e smaltire le missioni spaziali in modo da prevenire la creazione di ulteriori detriti. Sono state un passo importante per la protezione delle nostre orbite e sono servite da base per la politica spaziale, la legislazione nazionale e gli standard tecnici per due decenni.
Dal 2016, lo Space Debris Office dell’Agenzia Spaziale Italiana ha pubblicato un rapporto annuale sull’ambiente spaziale, lo Space Environment Report, per fornire una panoramica trasparente delle attività spaziali globali e stabilire in che misura queste e altre misure internazionali di riduzione dei detriti stanno migliorando la sostenibilità a lungo termine del volo spaziale.
Ecco alcuni dei principali risultati del rapporto 2022.
Abbiamo individuato più di 30mila frammenti di detriti spaziali
La quantità di detriti spaziali in orbita continua ad aumentare. Più di 30mila frammenti sono stati registrati e vengono regolarmente monitorati dalle reti di sorveglianza spaziale.
Con il miglioramento della tecnologia, stiamo individuando un numero crescente di oggetti non identificati (UI). A causa del tempo trascorso tra la loro creazione e la nostra osservazione, è difficile far risalire le loro origini a uno specifico “evento di frammentazione”. Sulla base dei modelli ESA, il numero reale di oggetti di dimensioni superiori a 1 cm è probabilmente superiore a un milione.
Satelliti più piccoli, costellazioni più grandi
Negli ultimi anni è iniziata una nuova era nel volo spaziale. La tecnologia richiesta per le grandi costellazioni di satelliti è diventata rapidamente più affidabile e compatta. Di conseguenza, negli ultimi due anni si è assistito a un enorme aumento del numero di satelliti commerciali lanciati in orbita, con la stragrande maggioranza con peso compreso tra 100 e 1000 kg.
Molte di queste costellazioni vengono lanciate per fornire servizi di comunicazione in tutto il mondo. Hanno grandi vantaggi, ma rappresenteranno una sfida per la sostenibilità a lungo termine.
Satelliti e lanci
Le costellazioni stanno anche cambiando il modo in cui i satelliti entrano nello Spazio.
Il 2021 ha fatto registrare un numero record di razzi che hanno portato in orbita più satelliti contemporaneamente. Ciò riduce il costo di lancio per satellite, ma spesso rende più difficile per le reti di sorveglianza individuare e tenere traccia dei singoli oggetti.
L’orbita bassa sta diventando affollata
L’aumento del traffico di lancio e la natura di lunga durata dei detriti spaziali nell’orbita terrestre bassa sta causando un numero significativo di incontri ravvicinati, noti come “congiunzioni”, tra satelliti attivi e altri oggetti in orbite fortemente congestionate.
Questo grafico mostra il numero di volte in cui un tipico satellite a varie altitudini ha subito un possibile avviso di collisione nel 2021.
Ad altitudini più basse, i satelliti incontrano più frequentemente piccoli satelliti e costellazioni. Ad altitudini più elevate, incontrano più spesso oggetti detritici lasciati da un piccolo numero di famosi e significativi eventi di frammentazione, visibili in questa in blu nell’immagine.
Non tutti gli “incontri ravvicinati” richiedono un’azione evasiva, ma con l’aumento del numero di questi eventi, diventerà impossibile per gli operatori di veicoli spaziali agire manualmente. L’ESA sta sviluppando sistemi automatizzati che utilizzano l’intelligenza artificiale e altre tecnologie per aiutare gli operatori a effettuare “manovre di prevenzione delle collisioni” e ridurre il numero di falsi allarmi.
Stiamo facendo progressi
Una nota positiva per l’ambiente è che molti corpi di razzi lanciati oggi per trasportare satelliti nell’orbita terrestre bassa vengono smaltiti in modo sostenibile. Alcuni vengono bruciati per mezzo di “rientri controllati” nell’atmosfera terrestre, mentre altri vengono collocati in orbite che decadono naturalmente entro 25 anni.
I corpi dei razzi sono gli oggetti più grandi che inviamo nello Spazio e la loro rimozione dalle trafficate autostrade orbitali riduce la possibilità che esplodano o si frammentino in molti detriti pericolosi.
Un numero crescente di satelliti che stanno raggiungendo la fine della loro missione in orbita terrestre bassa vengono smaltiti in modo responsabile, ma c’è ancora molto lavoro da fare. Una percentuale crescente di tentativi di smaltimento riesce, ma troppi vengono lasciati alla deriva in orbite importanti senza che venga fatto alcun tentativo di rimuoverli.
È necessario un tasso di rimozione di almeno il 90% per tutti i tipi di oggetti spaziali per limitare il tasso di crescita dei detriti, prima di poter iniziare a ripulire le orbite.
Dobbiamo fare di più
Anche se siamo più responsabili con ciò che lanciamo oggi, i nostri sforzi attuali non sono sufficienti. Se non cambiamo in modo significativo il modo in cui lanciamo e smaltiamo gli oggetti spaziali, un'”estrapolazione” del nostro comportamento attuale nel futuro mostra come il numero di collisioni catastrofiche nello Spazio potrebbe aumentare.
A lungo termine, ciò potrebbe portare alla “sindrome di Kessler“, la situazione in cui la densità degli oggetti in orbita è sufficientemente alta che le collisioni tra oggetti e detriti creano un effetto a cascata, ogni incidente genera detriti che quindi aumenta la probabilità di ulteriori collisioni. A questo punto, alcune orbite basse della Terra diventeranno del tutto inospitali.
È tempo di agire
Il modo più efficace per evitare questa situazione è che più attori spaziali seguano le linee guida per la mitigazione dei detriti spaziali dell’IADC, facendo di più per prevenire esplosioni in orbita, evitare collisioni e smaltire i veicoli spaziali in sicurezza alla fine della loro missione.
Un altro passo necessario è iniziare a ripulire attivamente l’ambiente spaziale, rimuovendo prima i detriti esistenti e più grandi dalle regioni trafficate prima che possano frammentarsi in detriti che minacciano i veicoli spaziali anche nei decenni successivi. Nell’aprile 2022, il satellite di osservazione della Terra Copernicus Sentinel-1A ha dovuto compiere una manovra evasiva per evitare un frammento di un razzo lanciato 30 anni fa.
ClearSpace-1 sarà la prima missione a rimuovere un detrito spaziale dall’orbita. Il veicolo spaziale smaltirà in sicurezza una parte di razzo di 112 kg, lanciata nel 2013, per mezzo di un rientro atmosferico sicuro.
L’ESA sta acquistando la missione come servizio dalla start-up svizzera “Clearspace SA” per mostrare le tecnologie necessarie per la rimozione attiva dei detriti e come primo passo per creare un settore commerciale nuovo e sostenibile nello Spazio dedicato alla rimozione di oggetti ad alto rischio dalle nostre preziose e limitate autostrade orbitali.
