Allarme spazio: la spazzatura orbitale minaccia il nostro futuro!

L’economia spaziale, un settore in rapida espansione, si trova ad affrontare una sfida crescente: la proliferazione dei detriti spaziali. Questi frammenti, che variano dai satelliti in disuso ai minuscoli residui di vernice, orbitano attorno alla Terra a velocità incredibili, rappresentando un pericolo significativo per le infrastrutture spaziali cruciali per le comunicazioni, la navigazione e la sicurezza globale. La natura incontrollata di questo problema solleva interrogativi urgenti sulla sostenibilità a lungo termine delle attività spaziali.

La cosiddetta sindrome di Kessler, teorizzata dallo scienziato della NASA, Donald Kessler, rappresenta la minaccia più grave associata ai detriti spaziali. Questo scenario prevede una reazione a catena incontrollabile in cui le collisioni tra detriti generano nuovi frammenti, aumentando esponenzialmente la probabilità di ulteriori impatti. Un tale scenario potrebbe rendere inaccessibili alcune orbite terrestri per decenni o addirittura secoli, compromettendo in modo irreparabile l’esplorazione spaziale e le iniziative commerciali. Attualmente, l’ESA (Agenzia Spaziale Europea) monitora costantemente più di 30.000 oggetti di dimensioni superiori a 10 centimetri. Tuttavia, si stima che ci siano oltre 900.000 frammenti tra 1 e 10 centimetri, e un sorprendente numero di 130 milioni di particelle ancora più piccole, che rappresentano una minaccia concreta per le attività spaziali.

L’aumento esponenziale dei detriti spaziali ha già causato problemi concreti. La Stazione Spaziale Internazionale, ad esempio, ha dovuto effettuare ben 32 manovre correttive dal 1999 per evitare collisioni con detriti, con costi significativi per ogni operazione. Un evento particolarmente allarmante si è verificato nel 2021, quando la stazione ha evitato per un soffio l’impatto con frammenti derivanti dalla disintegrazione del satellite russo Cosmos 1408, distrutto durante un test di un’arma anti-satellite da parte della Russia. Simili esperimenti sono stati condotti anche da altri paesi, tra cui gli Stati Uniti, l’India e la Cina, dimostrando la portata globale del problema.

Oltre ai rischi diretti per le infrastrutture spaziali e gli astronauti, i detriti spaziali comportano anche implicazioni economiche significative. Un’indagine del 2021 condotta dalla NASA ha stimato che i danni imputabili ai detriti spaziali potrebbero generare costi per l’industria spaziale fino a 1 miliardo di dollari all’anno entro il 2030.

Queste spese comprendono la perdita di satelliti, la necessità di effettuare manovre evasive e una diminuzione della durata operativa delle risorse spaziali.

Tecnologie innovative per la rimozione dei detriti

La rimozione attiva dei detriti spaziali (ADR) è diventata una priorità assoluta per le agenzie spaziali e le aziende private di tutto il mondo. Diverse tecnologie sono state sviluppate e testate, ognuna con i suoi vantaggi e svantaggi. Tra le più promettenti figurano:

• Reti: Satelliti dotati di reti catturano i detriti e li trascinano nell’atmosfera terrestre, dove bruciano.
• Arpioni: Simili alle reti, gli arpioni vengono lanciati contro i detriti per catturarli.
• Laser: Laser ad alta potenza vengono utilizzati per vaporizzare i detriti o per modificarne l’orbita, causandone il rientro nell’atmosfera.
• Nastri elettrostatici: Si prevede di dotare i satelliti di un sistema che, a fine vita operativa, dispieghi un nastro elettricamente conduttivo per aumentare l’attrito con l’atmosfera, accelerandone il rientro.
• Schiume espanse: L’impiego di schiume espanse (ceramiche o poliuretaniche) per aumentare la superficie esposta di un satellite e incrementarne l’attrito con l’atmosfera.

Nonostante il potenziale di queste tecnologie, rimangono ancora diverse sfide da superare. I costi di sviluppo, implementazione e manutenzione dei sistemi ADR sono elevati, e l’efficacia di ciascun metodo varia a seconda delle dimensioni, della forma e dell’orbita dei detriti bersaglio. Inoltre, è fondamentale garantire che le tecnologie di rimozione dei detriti siano sicure e non creino ulteriori frammentazioni.

Un’iniziativa significativa in questo campo è la missione ClearSpace-1, programmata per il 2025. L’ESA ha firmato un contratto da 86 milioni di euro con la start-up svizzera ClearSpace SA per questa missione, che prevede la rimozione di un oggetto di detrito spaziale, la parte superiore di un adattatore Vespa, utilizzato con il lanciatore Vega. La missione ClearSpace-1 rappresenta un passo importante verso la creazione di un nuovo settore commerciale spaziale, ma evidenzia anche gli elevati costi associati alla rimozione di un singolo detrito di grandi dimensioni.

In generale, i costi specifici per tecnologia variano notevolmente: le missioni basate su laser richiedono investimenti significativi in infrastrutture a terra e sistemi di puntamento ad alta precisione, mentre le soluzioni basate su reti o arpioni devono affrontare le sfide legate alla cattura sicura e al rilascio controllato dei detriti. Secondo un rapporto del 2022 della Northern Space and Security Limited (Norss), il mercato globale per le tecnologie di mitigazione dei detriti spaziali potrebbe raggiungere i 3,3 miliardi di dollari entro il 2030, a testimonianza del crescente interesse e degli ingenti capitali investiti in questo settore.

Altre soluzioni in fase di studio comprendono:

• Sistemi per il recupero di carichi scientifici, che potrebbero essere impiegati per indurre il rientro controllato in atmosfera di satelliti inattivi.
• L’immissione in orbita di polvere di tungsteno per aumentare la densità delle particelle e causare un rallentamento globale dei detriti. Questa soluzione drastica comporterebbe, tuttavia, diverse conseguenze sul medio periodo.
• Concept per il recupero e il riutilizzo di satelliti, estendendone la vita operativa ed evitando di immettere ulteriori detriti nello spazio.

Il quadro normativo internazionale: una necessità di rafforzamento

Nonostante la crescente consapevolezza del problema dei detriti spaziali, le normative internazionali per la prevenzione della loro creazione rimangono inadeguate. Il Trattato sullo spazio extra-atmosferico del 1967 stabilisce principi generali sulla responsabilità degli Stati per i danni causati dai loro oggetti spaziali, ma non fornisce linee guida specifiche sulla gestione dei detriti. Diverse agenzie spaziali hanno adottato linee guida volontarie per la mitigazione dei detriti, ma la loro applicazione è disomogenea.

L’Outer Space Treaty del 1967 sancisce un dovere generale di cooperazione e assistenza reciproca nelle attività spaziali, e l’impegno a prevenire contaminazioni dannose o alterazioni avverse dell’ambiente terrestre a causa dell’introduzione di materiale extraterrestre, adottando misure appropriate ove necessario.

La Convention on International Liability for Damage Caused by Space Objects del 1972 stabilisce un regime di responsabilità per i danni causati da oggetti spaziali, ma non definisce esplicitamente se i detriti rientrino in questa definizione. Inoltre, la Convenzione prevede un regime di responsabilità oggettiva solo per i danni causati sulla superficie terrestre, mentre per i danni causati nello spazio è necessario dimostrare la colpa dello Stato di lancio. Questo sistema crea una disparità, rendendo difficile ottenere un risarcimento per i danni causati da detriti spaziali.

Le Space Debris Mitigation Guidelines elaborate dall’UNCOPUOS (United Nations Committee on Peaceful Uses of Outer Space) nel 2007 rappresentano un importante passo avanti, fornendo raccomandazioni non vincolanti per la prevenzione della creazione di detriti. Tuttavia, la loro natura volontaria ne limita l’efficacia, e molti Stati non le applicano in modo rigoroso.

Tra le principali restrizioni della FCC (Federal Communications Commission) figurano:

• Limitare il rischio per altri satelliti a seguito di esplosioni accidentali e detriti orbitali associati.
• Ridurre al minimo la probabilità di collisioni con oggetti di grandi dimensioni per l’intera durata della loro orbita.
• Smaltimento dei satelliti non più operativi, preferendo il rientro atmosferico per i satelliti in orbita bassa (LEO) entro i 25 anni dal termine delle operazioni.
• Per i satelliti in orbita geostazionaria (GEO) è possibile un “parcheggio a lungo termine” aumentando la quota di almeno altri 100 chilometri.

Verso un futuro sostenibile nello spazio: soluzioni innovative e responsabilità condivisa

La sfida dei detriti spaziali richiede un approccio multidisciplinare che combini tecnologie innovative, normative internazionali rafforzate e una maggiore consapevolezza da parte di tutti gli attori coinvolti nelle attività spaziali. È necessario un cambiamento di mentalità, passando da un approccio “usa e getta” a un’ottica di economia circolare, in cui le risorse spaziali vengono utilizzate in modo sostenibile e responsabile.

Oltre alle tecnologie di rimozione attiva, è fondamentale concentrarsi sulla prevenzione della creazione di nuovi detriti. Questo può essere realizzato attraverso diverse misure, tra cui:

• Progettazione di satelliti con sistemi di deorbitazione automatica: I satelliti vengono progettati in modo da rientrare automaticamente nell’atmosfera terrestre al termine della loro vita operativa. Questa soluzione richiede l’implementazione di sistemi di propulsione affidabili e a basso costo, e la definizione di protocolli standardizzati per il rientro controllato.
• Creazione di “orbite protette”: Alcune orbite vengono designate come “protette” e vengono adottate misure speciali per prevenire la creazione di detriti in queste orbite. Questo potrebbe includere la limitazione del numero di satelliti autorizzati a operare in queste orbite, e l’imposizione di requisiti più stringenti per la deorbitazione a fine vita.
• Sviluppo di standard internazionali per la mitigazione dei detriti: È necessario un accordo globale su standard minimi per la progettazione, il lancio e la gestione dei satelliti, al fine di ridurre il rischio di creazione di detriti.

Inoltre, è essenziale promuovere la cooperazione internazionale nella gestione dei detriti spaziali. Questo include la condivisione di informazioni sul tracciamento dei detriti, lo sviluppo di tecnologie comuni per la rimozione e la definizione di un quadro giuridico internazionale vincolante. La creazione di un sistema di “tassa spaziale” per incentivare gli operatori a ridurre la creazione di detriti potrebbe essere un ulteriore passo avanti verso un futuro più sostenibile nello spazio.

Diverse aziende stanno lavorando a tecnologie per la bonifica dello spazio, tra cui:

• Il satellite del progetto RemoveDEBRIS, che ha dimostrato la capacità di intrappolare un cubesat grazie al lancio di una rete, e la fattibilità di utilizzare un arpione come metodo di cattura.
• Tecnologie per aumentare l’attrito grazie a nastri elettrostatici, implementata dalla Tethers Unlimited a bordo del cubesat Prox-1.
• L’Agenzia Spaziale Europea sta sviluppando progetti che prevedono l’utilizzo di schiume espanse (sia ceramiche che poliuretaniche) per incrementare la superficie esposta di un satellite, aumentando così l’attrito con gli strati superiori dell’atmosfera.
• Il progetto MISTRAL, ideato da Telespazio, propone una soluzione innovativa che consente, in primo luogo, il recupero di carichi utili scientifici, anche da satelliti di dimensioni ridotte, e secondariamente, di innescare un rientro controllato in atmosfera dell’intero satellite.

Considerazioni conclusive: un appello alla responsabilità

Il problema dei detriti spaziali è una sfida complessa e urgente che minaccia la sostenibilità a lungo termine delle attività spaziali. La crescita esponenziale dei detriti, il rischio di collisioni catastrofiche e le lacune nelle normative internazionali richiedono un’azione immediata e coordinata da parte di tutti gli attori coinvolti. Solo attraverso un approccio multidisciplinare che combini tecnologie innovative, normative internazionali rafforzate e una maggiore consapevolezza potremo disinnescare la “bomba a orologeria” dei detriti spaziali e proteggere il futuro dello spazio.

L’impegno di ciascuno è essenziale: dai governi alle agenzie spaziali, dalle aziende private ai singoli cittadini. Dobbiamo agire ora, prima che la situazione diventi irreversibile. Il futuro dello spazio, e il nostro futuro sulla Terra, dipendono dalla nostra capacità di affrontare questa sfida con responsabilità e lungimiranza.

Per comprendere appieno la portata di questa sfida, è utile introdurre un concetto base di space economy: il valore dell’accesso e dell’utilizzo delle orbite terrestri. Le orbite, in particolare quelle LEO e GEO, sono risorse limitate e preziose, essenziali per una vasta gamma di servizi, dalle comunicazioni alla navigazione, dall’osservazione della Terra alla ricerca scientifica. La proliferazione dei detriti spaziali minaccia di rendere queste orbite inutilizzabili, con conseguenze catastrofiche per l’economia globale.

A un livello più avanzato, possiamo considerare il concetto di “esternalità negative” nel contesto delle attività spaziali. L’immissione di satelliti in orbita, se non gestita in modo responsabile, genera esternalità negative, ovvero costi che ricadono su altri attori, come l’aumento del rischio di collisioni e la necessità di costose manovre di evasione. Internalizzare queste esternalità, attraverso tasse, regolamenti o incentivi, è fondamentale per promuovere un’economia spaziale più sostenibile ed efficiente.

In conclusione, il problema dei detriti spaziali ci invita a una riflessione profonda sul nostro rapporto con lo spazio. Lo spazio non è una discarica a cielo aperto, ma un bene comune che dobbiamo proteggere per le generazioni future. Dobbiamo assumerci la responsabilità delle nostre azioni e collaborare per trovare soluzioni innovative e sostenibili. Solo così potremo garantire che lo spazio continui a essere una fonte di opportunità e progresso per l’umanità.