24 gennaio 2014

Chi ripulirà lo spazio?

Se pensate che Roma all'ora di pranzo sia l'incubo di ogni guidatore, dovreste provare a farvi un giro nell'orbita terrestre. Se provaste a parcheggiare la vostra ipotetica navicella spaziale non trovereste un posto neanche a pagarlo oro. L'orbita geostazionaria (la zona a 35mila chilometri di altezza in cui ogni oggetto dalla Terra ci sembra fermo perché il suo periodo di rivoluzione coincide con il periodo di rotazione del pianeta) e soprattutto le altre orbite LEO (low earth orbit) sono, infatti, ormai densamente popolate di satelliti, attivi o ormai “in pensione”, inattivi da anni.

L’SSN (Usa Space Surveillance Network) stima che potrebbero esserci circa 25.000 oggetti di almeno cinque centimetri di diametro che ruotano attorno alla Terra, di cui solo 16.000 attualmente catalogati (probabilmente perché gli altri sono protetti da segreti militari). Agli albori dell'attività spaziale, il cielo attorno alla Terra sembrava essere infinito e senza confini. La creatività e l'inventiva degli scienziati e la necessità di esplorare l'Universo con strumenti di volta in volta sempre più potenti hanno portato al progresso tecnologico e con gli anni l'orbita attorno alla Terra si è riempita. Alla fine degli anni Settanta la situazione non era ancora preoccupante, ma venne lanciato il primo allarme per i rischi di inquinamento. Con autorevoli mezzi di osservazione gruppi di esperti avevano già anticipato la minaccia che oggi sembra essere più pressante che mai. Il lancio di migliaia di missioni, razzi, satelliti, sonde hanno letteralmente intasato lo spazio attorno al nostro pianeta. Dagli anni Sessanta a oggi, sono più di seimila i satelliti lanciati, 1100 dei quali sono ancora operativi con un rischio di collisioni molto alto, aumentato del 200% negli ultimi anni. I detriti e i relitti spaziali diventano di anno in anno sempre più numerosi. Il dato è preoccupante anche per il rischio di non poter effettuare, in un prossimo futuro, altre attività spaziali, almeno come sono state progettate e svolte finora.

Con rottame o detrito spaziale, in questo caso, non si intendono rocce o oggetti che si trovavano già nello spazio, bensì tutto ciò che è stato creato e inviato dall'uomo nello spazio, attrezzature ormai non più utili ad altre missioni e mai ricadute sulla Terra: razzi rimasti in orbita, frammenti o interi satelliti, scaglie di vernice e polveri, materiale espulso dai motori dei razzi e liquido refrigerante rilasciato dai satelliti. Lo spazio è davvero inquinato, più di quanto pensiamo. Dalla Terra, infatti, non è facile accorgerci di quanto accade sopra le nostre teste nella fascia tra gli 800 e i 2000 chilometri (il limite massimo delle orbite basse). L'accumulo di piccoli frammenti ha ormai creato addirittura nuvole di particelle metalliche attorno alla Terra simili agli anelli di Saturno, dicono gli esperti. La cosiddetta spazzatura spaziale è una preoccupazione costante per la NASA, l’Agenzia Spaziale Europea e molte altre agenzie spaziali. Con le tecnologie attualmente disponibili, non esistono metodi davvero economicamente praticabili per rimuovere dallo spazio una frazione significativa dei detriti orbitali. Nonostante ciò ci sono alcune proposte allo studio, altre già in fase di progettazione e realizzazione e alcune già in orbita che potrebbero rivelarsi efficaci in futuro per particolari categorie di oggetti e di orbite. “Pulire” le orbite terrestri sarà utile per conservare liberi gli slot orbitali per nuove missioni e, soprattutto, per ridurre il rischio di collisioni e danni alle strumentazioni.

Da qualche anno vengono lanciati in orbita quelli che ormai sono noti come gli “aspirapolveri spaziali”, c ome Alice-2, il primo dispositivo in grado di ripulire lo spazio da satelliti artificiali inattivi, lanciato il 21 novembre 2013 dal cosmodromo di Yasni in Russia e realizzato da dei giovani talenti italiani della D-Orbit. Di cosa si tratta? È un dispositivo dotato di un motore di spinta e in grado di far rientrare il satellite all’interno dell’atmosfera terrestre (de-orbiting), una volta che la sua operatività sia cessata, per farlo poi cadere in zone disabitate del pianeta, così da eliminare ogni rischio di danni. Il successo della D-Orbit è stato enorme, tanto che è stata premiata alla Red Herring Top 100 Global Competition per essere tra le 100 aziende al mondo più innovative e promettenti.

Già da due anni si parla, invece, di CleanSpace One, un "netturbino" spaziale progettato dal Politecnico federale di Losanna. Il satellite sarà in grado di catturare detriti in orbita e lanciarli nell'atmosfera terrestre, dove potranno bruciare. A bordo della sonda-spazzino ci sarà un braccio meccanico in grado di recuperare interi satelliti non più funzionanti. Una volta agganciato il rottame, CleanSpace One farebbe ritorno nell'atmosfera terrestre, bruciando assieme al suo carico senza lasciare traccia. La società ha detto che investirà 10 milioni di sterline nel progetto e lancerà il satellite in orbita nel 2018.

Un'altra soluzione arriva dal Giappone, dove un gruppo di ricercatori dell’Agenzia spaziale giapponese (JAXA) stanno per sperimentare un nuovo metodo per catturare la spazzatura in orbita attirandola nella nostra atmosfera dove successivamente si disintegrerebbe. I ricercatori hanno realizzato una speciale rete magnetica formata da una serie di sottili cavi di alluminio e acciaio inossidabile. Come funzionerà? L’estremità di uno dei cavi, una volta agganciato a un detrito in orbita, genererebbe una corrente elettrica indotta dal campo magnetico terrestre e sufficiente per rallentarlo. Il detrito verrebbe poi trasferito verso orbite sempre più basse fino al rientro nell’atmosfera, dove le alte temperature lo distruggerebbero. Il primo test verrà effettuato il prossimo 28 febbraio. Per l’aggancio vero e proprio occorrerà attendere le missioni successive, forse nel 2015.

I detriti minacciano le comunicazioni terrestri, la ricerca scientifica e la sicurezza della Stazione Spaziale Internazionale. Secondo alcune previsioni, anche un oggetto di poco più di un centimetro potrebbe danneggiare seriamente o addirittura spazzare via la ISS, che si trova a 354 chilometri di altezza. Un rischio che è stato descritto nel film “Gravity”, con Sandra Bullock e George Clooney, e che è già diventato realtà nel 2009, quando un vecchio satellite sovietico non più attivo si è scontrato con un Iridium 33 (funzionante): la collisione si verificò a 42 chilometri orari e a un'altezza di 790 chilometri sopra la Siberia. Dallo scontro vennero creati migliaia di frammenti che cominciarono a vagare nello spazio e proprio come nel film hollywoodiano il rischio per la Stazione spaziale fu altissimo: gli astronauti effettuarono una manovra di emergenza per non essere colpiti, ma nessuno si fece male.

Non è stato l'unico incidente: basti pensare a quando l'oblò dello Shuttle venne danneggiato da una sola minuscola scaglia di vernice, o a quando un satellite spia francese è stato messo KO dopo essere stato colpito da un detrito proveniente dal missile Ariane. I rischi non li corrono solo gli astronauti, perché moltissimi frammenti poi cadono sulla Terra. Nel 1996 un satellite russo pieno di plutonio è precipitato in Sud America e l'anno dopo una donna in Oklahoma (Stati Uniti) è stata colpita da un pezzo di detrito proveniente da un missile americano che è caduto nell'atmosfera terrestre. Sempre a titolo di esempio, nel settembre 2011, il satellite UARS della NASA è rientrato incontrollato sulla Terra: per giorni è stato suggerito di evitare luoghi all’aperto. Sempre nello stesso anno il satellite DLR ROSAT è caduto nel Golfo del Bengala: il rischio è stato altissimo, perché se il rientro fosse avvenuto pochi minuti dopo quello effettivo, Pechino sarebbe stata colpita.

È proprio per evitare episodi del genere che da tempo ormai i rifiuti spaziali vengono tracciati da speciali apparecchiature che consentono di individuarli in buona parte, per permettere lo spostamento di veicoli spaziali situati sulla traiettoria di questi rifiuti spaziali. Recentemente, gli ingegneri e gli esperti stanno pensando anche a metodi per riutilizzare i satelliti non più attivi ma ancora in buone condizioni per altre missioni. L’ESA sta pensando da tempo di riutilizzare il carburante dei missili o di macinare le leghe metalliche per essere poi riutilizzate nella stampa 3-D. I sistemi di supporto vitale potrebbero usare materiali biodegradabili. La campagna in questione si chiama “Sustainable Materials Concepts” e l'Agenzia Spaziale Europea sta cercando di capire anche quali nuovi materiali usare nelle future missioni, come titanio e leghe di alluminio o resine epossidiche con fibre di carbonio.


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