Gli astronomi dell'Università di Warwick avvertono che i detriti orbitali che rappresentano una minaccia per i satelliti operativi non vengono monitorati abbastanza da vicino, mentre pubblicano un nuovo sondaggio che rileva che oltre il 75% dei detriti orbitali che hanno rilevato non poteva essere abbinato a oggetti noti nei cataloghi satellitari pubblici.

Gli astronomi chiedono indagini approfondite più regolari dei detriti orbitali ad alta quota per aiutare a caratterizzare gli oggetti residenti e determinare meglio i rischi posti ai satelliti attivi su cui ci affidiamo per i servizi essenziali, comprese le comunicazioni, monitoraggio meteo e navigazione.

La ricerca fa parte di DebrisWatch, una collaborazione in corso tra l'Università di Warwick e il Defense Science and Technology Laboratory (Regno Unito) che mira a fornire una nuova interpretazione delle indagini della regione geosincrona che sono state condotte in passato. I risultati sono riportati sulla rivista Progressi nella ricerca spaziale . La ricerca è stata in parte finanziata dal Science and Technology Facilities Council (STFC), parte di Ricerca e Innovazione del Regno Unito, ed è stato sostenuto dalla Royal Society.

Questo sondaggio è stato ottimizzato per la ricerca di detriti deboli, oggetti troppo piccoli o poco riflettenti per essere regolarmente monitorati e registrati in cataloghi pubblicamente disponibili. Il Comando Strategico degli Stati Uniti (USSTRATCOM) mantiene il catalogo pubblico più completo di oggetti spaziali, utilizzando la sua rete globale di sorveglianza spaziale (SSN) che comprende oltre 30 radar terrestri e telescopi ottici, accanto a sei satelliti in orbita. Il SSN è in grado di monitorare oggetti ad alta quota fino a circa 1 metro di diametro. Sebbene alcuni residenti della regione geosincrona siano spesso indicati come stazionari, le collisioni possono ancora verificarsi con velocità relative di chilometri al secondo. Con questo in testa, anche piccoli oggetti potrebbero causare molti danni a un satellite attivo.

Le immagini del sondaggio sono state analizzate utilizzando una pipeline software personalizzata progettata per individuare gli oggetti detriti candidati e studiarne la luminosità nel tempo. Le curve di luce risultanti contengono una grande quantità di informazioni sugli oggetti stessi, compresa la loro forma, proprietà e atteggiamento della superficie, ma sono anche influenzati da altri fattori come la visualizzazione della geometria e l'interferenza atmosferica. Districare questi componenti rimane un compito molto difficile, e grandi quantità di dati di alta qualità saranno fondamentali per sviluppare e perfezionare le tecniche necessarie.

Gli astronomi hanno concentrato la loro indagine sulla regione geosincrona, situato a circa 36, 000 chilometri sopra l'equatore, dove orbitano i satelliti con un periodo che corrisponde alla rotazione terrestre. Molto al di sopra dello strato più esterno dell'atmosfera terrestre, non ci sono meccanismi naturali (come la resistenza atmosferica) per indurre il decadimento orbitale, quindi i detriti generati nelle vicinanze della regione geosincrona rimarranno lì per molto tempo.

Per aiutarli a scoprire deboli detriti, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio Isaac Newton sull'isola canaria di La Palma, che ha una grande apertura di 2,54 m, permettendogli di raccogliere fotoni di luce su una vasta area. Hanno utilizzato una strategia ottimizzata per garantire che la luce solare riflessa dagli oggetti candidati rientri negli stessi pixel della fotocamera, per aumentare le loro possibilità di essere scoperti. Strisce di cielo sono state scansionate sopra, lungo e al di sotto della cintura geostazionaria, dove risiede la maggior parte dei satelliti geosincroni operativi.

La maggior parte delle tracce orbitali rilevate dagli astronomi aveva luminosità corrispondenti a circa 1 metro o meno. Abbastanza sicuro, oltre il 95% di questi deboli rilevamenti non è riuscito a corrispondere a un oggetto noto nel catalogo USSTRATCOM pubblicamente disponibile, poiché sono troppo deboli per essere monitorati regolarmente e in modo affidabile dal SSN. Quando i ricercatori hanno incluso tutti i loro rilevamenti, compresi quelli sopra e sotto 1 m, oltre il 75% non è riuscito a corrispondere.

L'autore principale James Blake, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, ha dichiarato:"Le curve di luce estratte dalle nostre immagini di indagine mostrano quanto possano essere vari questi oggetti, sia in termini della loro natura fisica che del loro atteggiamento o comportamento all'interno dell'orbita. Molti dei deboli, detriti non catalogati sembrano cadere, mostrando una variazione di luminosità significativa attraverso la finestra di osservazione. Questo tipo di caratteristiche può dirci molto sulle forze perturbative che agiscono sui residenti della regione geosincrona, but also highlight that we need to be more careful when making assumptions about the properties of these objects. We need to probe the faint debris population further and obtain more data to gain a better understanding of what's out there.

"It's important that we continue to observe the geosynchronous region with large telescopes wherever possible, to start to build up a more complete feel for the faint debris environment. With this survey, we've probed deeper than ever before, and still the population appears to be climbing as our sensitivity limit is reached. While we're dealing with small number statistics here, it's unsurprising that we see many more small, faint objects than large, bright ones."

Artificial debris orbiting the Earth can originate for a number of reasons:the satellites themselves become debris when they reach the end of their mission lifetime; rocket bodies abandoned after successfully launching their payloads can explode or break-up after many years in orbit; collisions can occur between orbiting bodies, sometimes resulting in thousands of new fragments; the harsh environment of space can deteriorate satellites over time, shedding bits of insulating blanket and paint flakes.

The astronomers are now investigating ways to extract even more information from the survey data, using simultaneous observations that were taken with a second, smaller instrument. They aim to foster new collaborations to ensure this survey can act as a gateway to an enduring activity.

Co-author Professor Don Pollacco, dal Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, said:"This kind of data will be key in the development of algorithms to characterize objects in the geosynchronous region. Remember that we're not dealing with close-up photographs here, even the big satellites appear as non-resolved blobs of light in our images. Light curves offer a great opportunity to learn more about the way these objects behave and what they might be. The more high-quality data we take, the better chance we have of developing these tools."