Più della metà delle migliaia di satelliti in orbita sono ora defunti e questo accumulo di detriti spaziali galleggianti è stato descritto come un "problema fatale" per le missioni spaziali attuali e future e per i viaggi spaziali umani.

Si stima che circa 130 milioni di oggetti più piccoli di 1 cm e 34.000 più grandi di 10 cm stiano viaggiando in orbita a velocità di migliaia di chilometri all'ora, secondo l'Agenzia spaziale europea (ESA). Un rapporto presentato alla conferenza europea sui detriti spaziali di quest'anno suggerisce che la quantità di spazzatura spaziale potrebbe aumentare di cinquanta volte entro il 2100.

Sebbene molti frammenti di spazzatura spaziale siano piccoli, viaggiano così velocemente che il loro impatto ha energia sufficiente per disabilitare un satellite o causare danni significativi alle stazioni spaziali.

Sia il telescopio Hubble che il satellite Solar Maximum Mission (SMM) avevano fori delle dimensioni di una moneta praticati da detriti volanti e uno specchio del telescopio spaziale James Webb della NASA è stato danneggiato da micrometeoroidi.

La maggior parte dei satelliti non sono stati progettati pensando alla fine della loro utilità. Circa il 60% dei 6.000 satelliti in orbita sono ormai fuori servizio. Insieme agli oggetti più piccoli, questi satelliti defunti costituiscono un grosso problema sia per i satelliti e le stazioni spaziali esistenti e futuri.

Si prevede che mega costellazioni di satelliti attualmente inviate nello spazio da società come SpaceX e Amazon trasformeranno l'accesso a Internet per tutti i paesi. Ma queste iniziative di telecomunicazioni private contribuiranno anche con altri 50.000 satelliti a orbite già pericolosamente popolate.

Gli scienziati hanno avvertito che il rapido sviluppo di mega costellazioni rischia diverse "tragedie dei beni comuni", tra cui l'astronomia terrestre, l'orbita terrestre e l'atmosfera superiore della Terra.

Metodi per rimuovere i detriti spaziali

C'è una preoccupazione crescente, descritta come la sindrome di Kessler, che potremmo creare un involucro di detriti spaziali che potrebbero impedire il viaggio umano nello spazio, l'esplorazione spaziale e l'uso di satelliti in alcune parti dell'orbita terrestre. Questo scenario, perpetuato da collisioni tra oggetti spaziali che creano sempre più detriti, potrebbe anche danneggiare le nostre comunicazioni globali e i nostri sistemi di navigazione.

Questo è il motivo per cui lo sviluppo di tecnologie pratiche per la rimozione dei detriti è importante e urgente. Finora, sono state concettualizzate varie strategie per risolvere il problema dei detriti spaziali e alcune sono state recentemente assegnate alla priorità.

Ad oggi, nessun singolo oggetto orbitante è stato recuperato dallo spazio con successo.

Uno dei problemi principali nella progettazione di strategie di rimozione dei detriti spaziali è come trasferire l'energia tra i detriti (bersaglio) e l'inseguitore durante il primo contatto. Esistono due approcci prioritari e un terzo in fase di sviluppo:

• I metodi di dissipazione dell'energia d'impatto cercano di ridurre l'energia d'impatto dei detriti. In un approccio, il satellite inseguitore schiera un arpione per penetrare i detriti spaziali. Dopo il colpo riuscito, il satellite dell'inseguitore, l'arpione e il bersaglio sarebbero stati collegati da un cavo elastico e l'inseguitore avrebbe tirato i detriti per rientrare nell'atmosfera e bruciare insieme.
• Neutral energy balance includes a magnetic capture method which uses magnetic coils to achieve perfect energy balance between chaser and target. This is a soft docking method which is a preliminary step to some subsequent method of debris disposal.
• Destructive energy absorption aims to destroy small debris targets using a high-powered laser. But the challenge is to develop a laser and battery combination that is powerful but lightweight enough. A laboratory in China has been developing a space-based laser system to be installed on a chaser satellite capable of targeting debris of up to 20cm in size. The Nasa Orion project uses ground-based lasers to destroy small debris.

The first space removal project is scheduled for 2025 and will be led by the ESA. It involves a consortium approach based on a Swiss spinoff company, ClearSpace.

The ClearSpace chaser will rendezvous with the target and capture it using four robotic arms. The chaser and captured launcher will then be de-orbited and burn up in the atmosphere.

High cost and more pollution

A key challenge is the substantial cost associated with these proposed solutions, given the immense scale of the space debris problem. Another important aspect is the potential impact of space-clearing efforts on our planet's atmosphere.

The idea that a growing number of satellites and other objects would be incinerated in the atmosphere as they are removed from space concerns climate scientists. Space debris is pulled downward naturally and burns up in the lower atmosphere, but increasing levels of carbon dioxide are reducing the density of the upper atmosphere, which could diminish its capacity to pull debris back towards Earth.

The combustion of more and more satellites and other space debris (80 tons per year at present) falling either naturally or via the new removal methods will also release decomposition products into the atmosphere.

These will certainly contribute more carbon dioxide and other greenhouse gases. The decomposition of certain materials in satellites is also likely to release chlorofluorocarbon (CFC) gases, which could damage the ozone shield.

One cannot miss the parallels between the space junk problem and waste recycling. Clearly, we need to devise a circular economy strategy for our space waste.

At present the legal responsibility for space debris lies with the country of origin. This seems to militate against future international cooperative programs of space junk removal. + Esplora ulteriormente

Video:How to clear Earth's orbit of space debris

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.