Nessun satellite rimane lo stesso una volta lanciato nello spazio. Quanto cambia può passare inosservato, finché non accade qualcosa di brutto.

Carolin Frueh è tra i pochi ricercatori che hanno continuato a utilizzare una tecnica complessa in grado di diagnosticare un problema a migliaia di chilometri di distanza in base al modo in cui il satellite riflette la luce solare.

"Mentre guidi una macchina, non puoi scendere dall'auto per controllare se qualcosa è caduto o si è danneggiato. Ma sai che potrebbe esserci un problema, " disse Frueh (pronunciato "libero"), un assistente professore presso la School of Aeronautics and Astronautics della Purdue University.

"Un operatore potrebbe notare che un satellite è instabile o non si carica correttamente. Una prospettiva esterna può dire se è perché qualcosa si è rotto, o se un pannello o un'antenna non sono orientati correttamente, Per esempio."

La mancata diagnosi del problema aumenta le possibilità di perdere o non essere in grado di ristabilire la comunicazione con il satellite. Quando si perde la comunicazione, un satellite potrebbe diventare pezzi di detriti che rimangono nello spazio per centinaia di anni o indefinitamente a meno che non vengano rimossi attivamente.

Questa "spazzatura spaziale" rappresenta un pericolo per altri veicoli spaziali. Sono circa 100, 000 pezzi di detriti più grandi di un centesimo in orbita attorno alla Terra, secondo un database del Comando Strategico degli Stati Uniti.

Lo spazio è un vuoto che mette immediatamente sotto stress un satellite. Anche le transizioni costanti tra il freddo profondo dell'ombra terrestre e il calore estremo del sole richiedono un tributo nel tempo.

"Sai tutto di un satellite quando è a terra. Ma quella configurazione cambia perché, per portare il satellite in alto, parti di esso devono essere ripiegate. Una volta nello spazio, vuoi che i pannelli siano aperti, orientata stabilmente verso il sole e l'antenna puntata verso la Terra, " ha detto Frueh.

"Più a lungo un satellite è là fuori, meno ne sai."

I satelliti sono quasi sempre illuminati dal sole, a parte brevi transizioni all'ombra della Terra. La luce che un satellite riflette può aiutare a rivelare la soluzione a un malfunzionamento strutturale.

Il metodo prevede l'utilizzo di telescopi sulla Terra per raccogliere la luce riflessa da un satellite o da una delle sue parti. Perché i satelliti sono lontani, questi oggetti potrebbero semplicemente apparire come puntini bianchi anche su un'immagine del telescopio, simile alle stelle in un cielo notturno.

Le variazioni di luminosità di un "punto" nel tempo vengono registrate come curve di luce. Queste curve di luce vengono quindi elaborate e utilizzate per estrarre informazioni sull'aspetto o sullo stato di rotazione di un oggetto.

Le curve di luce potrebbero essere un modo meno costoso e più pratico per identificare i problemi dei satelliti rispetto al radar. Mentre il radar può ottenere un'immagine più dettagliata di un satellite se le condizioni sono favorevoli e il satellite si trova a bassa quota, le curve di luce possono fornire informazioni indipendentemente dalla distanza del satellite dalla superficie terrestre. Anche le curve di luce dipendono passivamente dalla luce solare, mentre il radar illumina attivamente un oggetto per renderlo visibile.

Più un oggetto è complesso, più è difficile stimare o risolvere l'aspetto dell'oggetto utilizzando le curve di luce. I risultati possono anche essere ambigui; cosa succede se un componente satellitare sembra rotto perché sta proiettando un'ombra su se stesso?

Identificare e caratterizzare oggetti creati dall'uomo con curve di luce è così matematicamente complesso che più ricercatori, Invece, utilizzare la tecnica per studiare gli asteroidi. Come corpi naturali, gli asteroidi hanno materiali meno diversi sulla superficie e meno spigoli vivi, rendendo la matematica un po' più semplice.

Ma anche risposte parziali dalle curve di luce potrebbero fornire preziose informazioni su un satellite.

Nel 2015, Il laboratorio di Frueh ha osservato un oggetto misterioso noto semplicemente come "WT1190F" utilizzando il telescopio della Purdue Optical Ground Station. Lei e i suoi collaboratori hanno scoperto dalle curve di luce e dalla modellazione associata che l'oggetto era quasi certamente creato dall'uomo e un probabile candidato per un pezzo di "Snoopy, " un modulo lunare Apollo 10 mancante. La missione faceva parte di un test eseguito prima dell'atterraggio dell'Apollo 11 nel 1969, quando Neil Armstrong camminò sulla luna.

Un team di astronomi ha confermato che i risultati suggeriscono che l'oggetto provenga da Snoopy. Successi come questi dimostrano che potrebbe valere la pena di migliorare l'identificazione degli oggetti spaziali con le curve di luce. (La scoperta è anche citata nella voce di Wikipedia per WT1190F.)

"È importante quando possiamo dire con l'80% di certezza che cos'è un oggetto, anche se ottenere quella risposta può essere estremamente difficile. Sarebbe molto meno utile, ma più facile, dare cento risposte diverse su cosa sia un oggetto, il tutto con circa l'1% di probabilità, " ha detto Frueh.

Il laboratorio di Frueh sta lavorando per migliorare la probabilità che una curva di luce identifichi e caratterizzi con successo oggetti spaziali sia semplici che complessi.

L'obiettivo è che in 5-10 anni, la tecnica potrebbe non solo assistere in modo affidabile un operatore satellitare, ma forniscono anche modelli di forma e rotazione completi anche quando non sono disponibili informazioni o ipotesi sull'oggetto. Questi modelli mostrerebbero più chiaramente i diversi materiali di superficie e gli spigoli vivi dei satelliti, rendendoli più facili da identificare.

Con il finanziamento dell'Ufficio per la ricerca scientifica dell'Aeronautica Militare, Frueh sta sviluppando modi per utilizzare le curve di luce per aumentare la conoscenza degli oggetti creati dall'uomo in assenza di informazioni da un operatore satellitare.

Anche le informazioni fornite dalle curve di luce sui satelliti potrebbero migliorare il modo in cui vengono progettati in futuro. Il laboratorio di Frueh ha identificato oggetti in orbita attorno alla Terra che sembrano essere la lamina d'oro dei satelliti che si sfaldano nel tempo. Questi fiocchi potrebbero creare pericolosamente piccoli oggetti difficili da rintracciare.

"L'intera idea è migliorare la consapevolezza della situazione spaziale, " ha detto Frueh.