Ingorghi in orbita? La prospettiva europea dopo l'impatto fra due satelliti

Distribuzione nello spazio degli oggetti catalogati
19 Febbraio 2009

Il servizio di RAI NEWS 24 del 19 febbraio si è occupato dell'impatto fra due satelliti, uno statunitense ed uno russo, e del rischio che tali impatti possono avere nello spazio e sulla Terra.

Con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività dello spazio.

5th European Conference on Space Debris 30 Mar - 2 Apr 2009
5 Conferenza Europea sui Detriti Spaziali, 30 Marzo - 2 Aprile 2009

Il 10 febbraio, alle 16:55 GMT, la NASA ha rilevato un impatto tra due satelliti nei cieli siberiani, a una quota di 790 km. Partiamo dai fatti: quali sono i satelliti implicati e che cosa ha comportato l’impatto?

I due satelliti coinvolti nell’impatto sono il satellite statunitense Iridium 33 (1997-051C), di circa 600 kg, e il satellite russo Cosmos 2251 (1193-036A) di circa 900 kg. I due satelliti si muovevano lungo orbite quasi circolari molto simili, ma non identiche: la quota del primo andava da un massimo di 779 km a un minimo di 776 km ed era inclinata di 86.4 gradi rispetto al piano dell’equatore; l’orbita del secondo, invece, andava da un massimo di 799 km a un minimo di 776 km, con un’inclinazione di 74.0 gradi rispetto al piano dell’equatore. La non coincidenza delle orbite significa che l’impatto poteva avvenire sono nei punti di intersezione delle loro traiettorie nello spazio e che dunque era estremamente improbabile. In effetti è la prima volta che si registra un evento del genere. L’impatto ha provocato la distruzione dei satelliti e la produzione di nuvole di detriti, che sono seguite e tracciate dalla NASA.

Le prime conseguenze riguardano tutti gli altri satelliti che si muovono a una quota analoga, tipica delle attività di osservazione del nostro pianeta. In particolare, l’ESA è in allerta per ERS-2 ed Envisat, i satelliti “ambientali” dell’Agenzia. Per quanto riguarda il volo umano, invece, sul breve periodo non ci sono significativi aumenti di pericolo di impatto, perché la Stazione Spaziale Internazionale si muove su un’orbita decisamente più bassa.

Se aggiungiamo a questa nuvola di detriti i frammenti generati dal test cinese del gennaio 2007, quando con un razzo ASAT colpirono il satellite FengYun1C (che da soli rappresentano il 25% dei rischi di collisione per i due satelliti europei), è chiaro che l’ambiente orbitale di cui stiamo parlando negli ultimi due anni si è deteriorato significativamente.

ESA/ESOC: Home to the Space Debris Office
Ufficio Detriti Spaziali all'ESA/ESOC

Il problema dei “rifiuti orbitali” sembra aver raggiunto un livello critico. Quale è la fotografia esatta della situazione?

Ti faccio un esempio riferendomi al servizio di previsione delle collisioni che l’ESA ha attivato per i suoi satelliti ERS-2 ed Envisat, entrambi su orbite quasi polari a circa 780 km di quota, basato sui dati del catalogo messo a punto dalla rete di sorveglianza statunitense (US SSN, United States Space Surveillance Network), che può contare su una serie di telescopi e radiotelescopi per tracciare le traiettorie dei corpi di dimensioni superiori ai 10 centimetri circa. Basandosi sui dati del catalogo, lo Space Debris Office dell’ESA, presso la sede di ESOC, in Germania, è in grado di prevedere gli incontri ravvicinati per i 7 giorni a venire.

Nel corso del 2008, per 4 volte il satellite dell’ESA Envisat ha avuto un rischio di collisione superiore all’1 per mille. Sempre Envisat ha avuto una probabilità di collisione superiore all’1 per diecimila per ben 15 volte, mentre altre tre occasioni sono capitate a ERS-2. Per 7 volte un detrito è passato a meno di 200 metri da un satellite ESA, per 11 volte tra i 200 e i 300 metri, per 19 volte tra 300 e 400 metri e per 27 volte tra i 400 e i 500 metri.

Quasi in un quarto dei casi si è trattato di navicelle spaziali e satelliti, in un altro quarto dei casi (23%) di frammenti del satellite cinese FengYun1C e nel restante 50% dei casi di altri rifiuti spaziali, come frammenti, vecchi stadi di razzi rimasti in orbita e così via.

Gli aspetti positivi sono due: la capacità di prevedere incontri ravvicinati con detriti relativamente grandi (più di 10 centimetri) e la capacità di conoscere sufficientemente bene la loro traiettoria in modo da decidere sE sia necessaria o meno una correzione orbitale del satellite che vogliamo mettere in salvo. Nel 2008, nonostante il numero di possibili incidenti di cui parlavo, non si è dovuti intervenire in nessun caso. Gli aspetti negativi sono diversi, il primo dei quali è che per un catalogo di circa 18mila oggetti conosciuti e identificati, ce ne sono almeno tre volte tanto che non sono catalogate, perché troppo piccoli (meno di 10 centimetri). Per dare un’idea, i finestrini dello Shuttle sono stati rigati da scaglie di vernice di satelliti o razzi di circa 0,3 millimetri.

Hypervelocity impact testing
Test di impatto in ipervelocità negli anni 90

Nei giorni scorsi si è parlato anche di reali rischi per i voli aerei. Ci confermi questa possibilità?

Parlando in astratto è chiaro che qualsiasi corpo orbiti intorno alla Terra è soggetto a perdita di quota, per il fatto che l’atmosfera residua a diverse centinaia di km di altitudine determina una frizione e dunque una perdita di velocità e, di conseguenza, un sistematico abbassamento orbitale. In un urto come quello che ha avuto luogo, fra l’altro, solo parte dei frammenti sono rimasti alla quota della collisione: altri sono stati proiettati verso l’alto, altri ancora verso la Terra.

È vero anche che ci aspettiamo che la maggior parte di questi frammenti si consumeranno nel momento in cui entreranno nella parte più densa dell’atmosfera, a partire da 20 km di quota. Dunque, anche se esiste un’obiettiva possibilità che frammenti significativi raggiungano le quote di crociera degli areei, intorno ai 10mila metri, la probabilità è estremamente piccola. Aggiungo, d’altra parte, che è perfettamente inutile che un pilota tenga gli occhi aperti: non sono frammenti che si evitino con una sterzata nello spazio, perché sono talmente piccoli e talmente veloci che è impossibile identificarli in tempo utile.

Protected orbital regions as developed by the IADC
Regioni orbitali protette, sviluppo IADC

Quali sono le azioni a livello di Agenzia Spaziale Europea in questo settore, che – almeno in prospettiva – sembra essere molto delicato sia dal punto di vista del traffico satellitare che per quanto riguarda il traffico aereo? La strategia è duplice: da una parte occorre garantire la sicurezza delle operazioni spaziali europee, sia per la loro salvaguardia ma anche in modo tale che non mettano esse stesse a rischio le operazioni di altre agenzie. E da questo punto di vista, dal 1 aprile 2008 sono state rafforzate tutte le richieste per la gestione di nuove missioni spaziali ESA, che tengano in debito conto la capacità di mettere al sicuro i satelliti dopo la loro dismissione. Un’attenzione che l’ESA ha sempre avuto, ma che verrà rafforzata in linea con le direttive europee.

L’altro corno della strategia è il rafforzamento della consapevolezza autonoma dell’ESA riguardo alle condizioni ambientali nelle varie orbite, indipendentemente da quella di altre agenzie. Da tempo l’ESA possiede un telescopio dedicato alla catalogazione dei detriti spaziali, lo ESA Space Debris Telescope, che sorge sul vulcano Teide, presso l’isola di Tenerife, alle Canarie, e che fa parte della rete di terra di supporto al satellite per le telecomunicazioni ARTEMIS. Le osservazioni sono dedicate soprattutto al controllo delle orbite geostazionarie, a circa 36mila km di quota ed è in grado di identificare oggetti fino a 15 centimetri.

Al di là di questo nucleo operativo, una dichiarazione di programma per dare all’ESA maggiore autonomia è stata firmata nel novembre 2008 dagli stati membri. Sono state avviate una serie di azioni preliminari che ci aspettiamo che entro il 2012 forniscano all’Europa un primo sistema di controllo della situazione, che possa poi svilupparsi negli anni successivi fino alla totale indipendenza della nostra agenzia spaziale.

Parte di questa strategia, naturalmente, consiste nel rafforzamento dei trattati internazionali già in atto per la conduzione a scopi assolutamente pacifici delle attività spaziali.

Le interviste

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Dieter.Isakeit@esa.int

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