Nonostante i progressi tecnologici, e nella comprensione dell'ambiente spaziale, la necessità di aumentare significativamente il ritmo nell'applicazione delle misure proposte per ridurre la creazione di detriti è stata identificata alla più grande conferenza europea sui detriti spaziali. Credito:Agenzia spaziale europea
L'ESA si sta preparando a utilizzare l'apprendimento automatico per proteggere i satelliti dal pericolo molto reale e crescente dei detriti spaziali.
L'agenzia sta sviluppando un sistema di prevenzione delle collisioni che valuterà automaticamente il rischio e la probabilità di collisioni nello spazio, migliorare il processo decisionale sulla necessità o meno di una manovra, e potrebbe persino inviare l'ordine ai satelliti a rischio di togliersi di mezzo.
Tali decisioni automatizzate potrebbero anche avvenire a bordo dei satelliti, che informerebbe direttamente gli altri operatori a terra e i satelliti in orbita delle loro intenzioni. Ciò sarà essenziale per garantire che le decisioni automatizzate non interferiscano con i piani di manovra degli altri.
Poiché questi sistemi intelligenti raccolgono più dati ed esperienza, diventeranno sempre più bravi a prevedere come si evolvono le situazioni rischiose, il che significa che gli errori nel processo decisionale diminuirebbero così come il costo delle operazioni.
"C'è un urgente bisogno di una corretta gestione del traffico spaziale, con protocolli di comunicazione chiari e maggiore automazione", afferma Holger Krag, Responsabile della sicurezza spaziale dell'ESA.
"Ecco come ha funzionato il controllo del traffico aereo per molti decenni, e ora gli operatori spaziali devono riunirsi per definire il coordinamento delle manovre automatizzate".
Volare in una missione spaziale non è più quello di una volta. Ora ci troviamo di fronte ai resti delle passate attività orbitali che ancora oggi infestano l'ambiente terrestre.
Dopo circa 5450 lanci dall'inizio dell'era spaziale nel 1957, il numero di oggetti detriti stimati in orbita, a partire da gennaio 2019, era:
Evitamento di collisione "manuale"
A causa di questo ambiente detritico, è ormai consuetudine per gli operatori in orbite molto trafficate passare il tempo a proteggere la propria navicella spaziale da collisioni potenzialmente catastrofiche con spazzatura spaziale, eseguendo "manovre per evitare la collisione", in pratica inviando i comandi alla loro navicella spaziale per togliersi di mezzo.
Tali manovre dipendono da convalidate, dati accurati e tempestivi sulla sorveglianza dello spazio, fornito ad esempio dalla US Space Surveillance Network, fungere da base per "messaggi di dati di congiunzione, " o CDM, avvertimento di un possibile incontro ravvicinato tra la loro navicella spaziale e un altro satellite o oggetto spaziale.
La missione eolica Aeolus dell'ESA fornirà profili tempestivi e accurati dei venti mondiali e ulteriori informazioni su aerosol e nuvole. La missione farà progredire la nostra comprensione delle dinamiche atmosferiche. Fornirà inoltre le informazioni necessarie per migliorare le previsioni meteorologiche e contribuire alla ricerca sul clima. Il satellite trasporta un unico strumento:un lidar eolico Doppler chiamato Aladin. Questo sofisticato strumento è progettato per sondare i 30 km più bassi dell'atmosfera lungo il percorso orbitale del satellite. Composto da un potente laser, un grande telescopio e un ricevitore molto sensibile, Aladin sarà il primo lidar eolico nello spazio. In aria senza nuvole il lidar sonderà l'atmosfera fino alla superficie, o in cima a una nuvola densa. I dati sui venti verranno inseriti nei modelli meteorologici per migliorare le previsioni. Le migliori previsioni del tempo hanno notevoli vantaggi socio-economici. Per esempio, Aeolus contribuirà a migliorare la previsione dei sistemi ciclonici alle medie latitudini. Credito:ESA/ATG medialab
Per un tipico satellite in orbita terrestre bassa, centinaia di avvisi vengono emessi ogni settimana. Per la maggior parte, il rischio di collisione diminuisce con il passare della settimana e vengono raccolte più informazioni orbitali, ma per alcuni il rischio è ritenuto sufficientemente alto da richiedere ulteriori azioni.
Per l'attuale flotta di veicoli spaziali dell'ESA in queste orbite a bassa quota, circa due avvisi a settimana, per satellite, richiedono un follow-up dettagliato da parte di un analista. Ciò comporta ore di analisi della distanza tra i due oggetti, le loro probabili posizioni in futuro, incertezze nelle osservazioni e quindi nei calcoli e infine la probabilità di collisione.
Se la probabilità è maggiore di quella tipica di uno su 10, 000, è necessario il lavoro di varie squadre per preparare una manovra di prevenzione delle collisioni e caricare i comandi sul satellite.
La manovra deve essere verificata per assicurarsi che abbia l'effetto previsto, e non avvicina, ad esempio, la navicella all'oggetto o addirittura danneggia un altro oggetto.
In media, L'ESA deve eseguire più di una manovra di prevenzione delle collisioni per satellite all'anno, la stragrande maggioranza a causa di detriti spaziali.
Sebbene tali manovre alla fine proteggano i veicoli spaziali, interrompono anche il loro normale programma, ritardare o interrompere osservazioni o comunicazioni scientifiche, e spesso consumano poco carburante, diminuendo la durata della missione.
Le mega-costellazioni satellitari composte da centinaia di migliaia di veicoli spaziali stanno diventando una soluzione popolare per la copertura globale delle telecomunicazioni. Questa immagine dimostra come i satelliti in una tale mega-costellazione potrebbero essere distribuiti intorno alla Terra. Credito:ESA
Nuovospazio
Poiché il numero di piccoli, satelliti in orbita di proprietà privata sta aumentando drasticamente, l'era di "NewSpace" è iniziata.
Molti satelliti funzioneranno da soli, ma ne sono stati annunciati migliaia che verranno lanciati in grandi costellazioni - enormi reti di satelliti che volano insieme in orbite relativamente basse - con l'obiettivo di fornire copertura a distanza ravvicinata, sia per le telecomunicazioni che per l'osservazione della Terra.
Alcune aziende hanno iniziato a lanciare costellazioni così grandi nell'orbita terrestre bassa, al fine di fornire un accesso regolare a Internet alle regioni prive dell'infrastruttura necessaria. Altre società come Amazon e Boeing hanno annunciato piani simili.
Ciò significa che presto avremo più satelliti attivi in orbita di quanti ne siano stati lanciati prima nella storia del volo spaziale.
Tali costellazioni, portando grandi benefici alle persone sulla Terra, sarà una fonte di enorme interruzione per la sostenibilità a lungo termine dell'ambiente spaziale, se non cambiamo il modo in cui operiamo.
Man mano che le autostrade spaziali sopra la Terra diventano più trafficate e gli approcci ravvicinati diventano più comuni, l'attuale processo manuale di calcolo dei rischi di collisione e di determinazione del modo in cui i veicoli spaziali dovrebbero rispondere sarà troppo lento e richiederà molto tempo per essere efficace.
