Con centinaia di satelliti lanciati ogni anno, le collisioni nello spazio e la creazione di frammenti in rapido movimento di detriti spaziali - o "spazzatura spaziale" - stanno diventando sempre più probabili, minacciando la nostra continua presenza umana e tecnologica nello spazio.

L'Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico (OCSE) ha recentemente pubblicato il suo primo rapporto sul costo economico dei detriti spaziali. Utilizzando ricerche provenienti da numerose fonti, inclusi dati e analisi dallo Space Debris Office dell'ESA, delinea i pericoli che ci attendono se non agiamo, e cosa si può fare per garantire il nostro futuro nello spazio.

Qui, riassumiamo i principali risultati del rapporto e spieghiamo come l'ESA sta aiutando ad affrontare il problema attraverso il suo programma di sicurezza spaziale.

Un problema in crescita

"Vulnerabilità economiche e sociali ai rischi spaziali, in particolare detriti spaziali, stanno crescendo."—Space Sustainability:The Economics of Space Debris in Perspective from the OECD, 2020.

L'uso istituzionale e commerciale dello spazio sta crescendo a un ritmo crescente. Il numero di satelliti in orbita aumenterà ulteriormente con il lancio di "mega-costellazioni" per la banda larga satellitare, alcuni comprendenti migliaia di satelliti, e con ciò aumenta il rischio di collisioni e altri detriti spaziali.

Una sola collisione o esplosione nello spazio crea migliaia di piccoli, piccoli frammenti di detriti in rapido movimento in grado di danneggiare o distruggere un satellite funzionante. Per esempio, nel 2007, la distruzione intenzionale del satellite FengYun-1C ha raddoppiato la quantità di detriti ad un'altitudine di circa 800 km, portando a un aumento del 30% della popolazione totale di detriti in quel momento.

I detriti spaziali sono costosi, e lo diventerà ancora di più

Sui costi dei detriti spaziali, il rapporto afferma che:"Le misure di protezione e mitigazione dei detriti spaziali sono già costose per gli operatori satellitari, ma i principali rischi e costi risiedono nel futuro, se la generazione di detriti va fuori controllo e rende certe orbite inutilizzabili per le attività umane."

Proteggere i satelliti dai detriti spaziali è costoso, a cominciare dalle misure progettuali, la necessità di sorveglianza e monitoraggio, spostare i satelliti operativi fuori pericolo e persino sostituire del tutto le missioni.

Per i satelliti in orbita geostazionaria, l'OCSE riferisce che tali costi ammontano a circa il 5-10% dei costi totali delle missioni, che potrebbero essere centinaia di milioni di dollari. Nelle orbite terrestri basse, i relativi costi per missione potrebbero essere anche superiori al 5-10%.

Però, il costo dell'inazione sarebbe di gran lunga maggiore. Abbastanza detriti in orbita potrebbe alla fine portare alla "sindrome di Kessler" in cui le collisioni cadono, portando a collisioni sempre più autogeneranti, e ciò che l'OCSE descrive come "un punto di svolta ecologico che potrebbe rendere inutilizzabili determinate orbite".

Le economie e le società sono sempre più vulnerabili agli effetti dei detriti

Gli impatti socio-economici della sindrome di Kessler sarebbero gravi. Importanti applicazioni spaziali potrebbero andare perse, come le previsioni del tempo, monitoraggio climatico, scienze della terra e comunicazioni spaziali. L'impossibilità di utilizzare determinate orbite avrebbe conseguenze di vasta portata e significative. Secondo il rapporto, questi includerebbero:

• Le applicazioni e le funzionalità uniche potrebbero andare perse, ad es. Internet, servizi meteorologici e di comunicazione
• Vite perse ad es. aumento del rischio per gli astronauti nella Stazione Spaziale Internazionale
• Scienze della Terra e ricerche climatiche interrotte
• Aumento dell'affollamento e delle pressioni sulle altre orbite
• Crescita economica frenata e rallentamento degli investimenti nel settore

Nello specifico, il rapporto afferma che:"alcune aree geografiche e gruppi sociali sarebbero colpiti in modo sproporzionato, in particolare nelle zone rurali con limitate infrastrutture di terra esistenti e grande dipendenza dalle infrastrutture spaziali."

Non stiamo facendo abbastanza

Secondo il rapporto, "esistono misure di mitigazione nazionali e internazionali globali, ma la conformità è insufficiente per stabilizzare l'ambiente orbitale".

Le attuali linee guida per la mitigazione dei detriti per gli operatori che pilotano satelliti in orbita terrestre bassa e geostazionaria includono, tra gli altri:

• evitare la generazione intenzionale di detriti (compresi i test anti-satellite)
• minimizzazione del potenziale di esplosioni accidentali
• una regola di deorbita di 25 anni per le missioni in orbita terrestre bassa
• le missioni in orbita geostazionaria dovrebbero essere inviate a una "orbita del cimitero" superiore alla fine della loro vita, tenendo lontano i satelliti funzionanti
• la prevenzione delle collisioni dovrebbe avvenire quando possibile, oltre a ridurre al minimo il rischio di vittime a terra a causa dei rientri

Come riassunto nell'ultimo Space Debris Environment Report dell'ESA, la maggior parte degli operatori di satelliti in orbita geostazionaria rispetta queste linee guida, ma meno del 60% di coloro che volano in orbita bassa aderisce (e solo il 20% in orbite sopra i 650 km). Diversi paesi hanno anche condotto test anti-satellite nel corso degli anni.

Il programma Space Safety dell'ESA:la risposta dell'Europa

Lo Space Debris Office dell'ESA è dedicato alla protezione delle missioni in volo di oggi, oltre a garantire un futuro sostenibile per il volo spaziale. Ogni giorno, squadre al controllo missione ESOC a Darmstadt, Germania, monitorare e valutare la probabilità di potenziali collisioni in orbita e guidare gli operatori su come mantenere sicure le loro missioni.

Man mano che più satelliti vengono lanciati in orbita, attuali metodi "manuali" per evitare collisioni nello spazio, e la creazione di detriti, non basterà. Come tale, ESA, attraverso il programma di sicurezza spaziale dell'Agenzia, sta sviluppando tecnologie di "prevenzione automatica delle collisioni" che renderanno più efficiente il processo di prevenzione delle collisioni.

Valutando il rischio e la probabilità di collisioni nello spazio, questo software migliorerà il processo decisionale sulla necessità di una manovra, e potrebbe persino inviare l'ordine ai satelliti a rischio di togliersi di mezzo.

Ma che dire della spazzatura che è già in orbita? In una prima mondiale, L'ESA ha commissionato una missione che rimuoverà un detrito dall'orbita.

La missione ClearSpace-1 avrà come obiettivo uno stadio superiore Vespa (Vega Secondary Payload Adapter) lasciato in orbita dopo il secondo volo del lanciatore Vega dell'ESA nel 2013.

Con una massa di 100 kg, la Vespa è di dimensioni simili a un piccolo satellite, while its relatively simple shape and sturdy construction make it a suitable first goal. This first step, proving debris removal in orbit is possible, will establish a commercial service that can also address larger, more challenging 'captures, ' eventually including multi-object capture.

Collision avoidance and debris removal are vital to reducing the amount of debris in space, but compliance with the debris mitigation guidelines outlined above has the greatest impact on our space environment. ESA's Space Debris Office monitors compliance around the globe, and along with the Clean Space Office is working to increase global compliance through operations and technology advancements.