Detriti spaziali: l’Italia in prima linea per la pulizia dell’orbita terrestre

Tuttavia, questa espansione ha generato un problema crescente: l’accumulo di detriti spaziali. Si stima che attualmente orbitino attorno alla terra circa 36.500 detriti spaziali di dimensioni superiori a 10 centimetri, un milione di detriti tra 1 e 10 centimetri, e oltre 130 milioni di frammenti ancora più piccoli. Questi detriti, residui di lanci, esplosioni di satelliti e collisioni, rappresentano una minaccia significativa per i satelliti operativi e le future missioni spaziali. Tali detriti si concentrano prevalentemente nell’orbita terrestre bassa (LEO), ad altitudini comprese tra i 300 e i 1000 km. La velocità con cui questi oggetti si muovono, raggiungendo anche diverse decine di migliaia di chilometri orari, li trasforma in proiettili ad alta energia cinetica, capaci di danneggiare o distruggere satelliti in funzione. Il problema è ulteriormente complicato dalla difficoltà di tracciare i detriti più piccoli, che sfuggono ai sistemi di monitoraggio attuali, rendendo imprevedibili le loro traiettorie. Gli operatori satellitari spendono ogni anno cifre ingenti, prossime ai 100 milioni di dollari, per minimizzare il rischio di collisioni, effettuando manovre di evitamento. La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) stessa è costretta a compiere spesso manovre di emergenza per schivare i detriti, a dimostrazione della serietà della minaccia. L’affollamento delle orbite, in particolare della LEO, sta diventando un problema critico, alimentato anche dal lancio di mega-costellazioni di satelliti per telecomunicazioni e osservazione della terra.

La situazione è resa ancora più complessa da eventi di frammentazione, come esplosioni in orbita o collisioni tra oggetti, che rilasciano migliaia di nuovi detriti. Nel solo 2024, si sono verificati numerosi eventi di questo tipo, aggiungendo oltre 3.000 nuovi oggetti allo spazio. Questi eventi contribuiscono ad alimentare la cosiddetta “sindrome di Kessler“, uno scenario teorizzato dall’astrofisico Donald J. Kessler, in cui la densità di oggetti in orbita bassa provocherebbe una cascata di collisioni, rendendo impraticabili le attività spaziali per generazioni. La sindrome di Kessler è un effetto domino che porterebbe alla distruzione dei satelliti e a un sostanziale blocco dell’esplorazione spaziale.
Il pericolo per l’incolumità degli astronauti non è l’unica preoccupazione. La congestione dei satelliti in orbita avrebbe ripercussioni sulle nostre vite. Essi giocano un ruolo cruciale nella quotidianità umana a ogni livello, dalla sanità al monitoraggio ambientale, dalla sicurezza fino alle interazioni sociali e alla comunicazione. Ciò comporterebbe conseguenze economiche tanto inimmaginabili quanto difficili da gestire.

Le strategie di mitigazione e prevenzione

Di fronte alla crescente minaccia dei detriti spaziali, la comunità internazionale ha sviluppato diverse strategie di mitigazione e prevenzione. L’obiettivo principale è ridurre la creazione di nuovi detriti e limitare la proliferazione di quelli esistenti. Le agenzie spaziali di tutto il mondo hanno implementato linee guida e standard per la progettazione, il lancio e la dismissione dei satelliti, con l’obiettivo di minimizzare la produzione di detriti. Ad esempio, l’ESA (Agenzia Spaziale Europea) ha introdotto una direttiva che riduce il limite per il rientro atmosferico dei satelliti a soli 5 anni dalla fine della missione. Questo significa che i satelliti in orbita bassa devono essere progettati per rientrare nell’atmosfera terrestre entro 5 anni dalla loro dismissione, dove si disintegreranno a causa dell’attrito atmosferico. Un altro approccio consiste nel facilitare il processo di autodistruzione dei detriti, progettando componenti aerospaziali che si disintegrino facilmente a contatto con l’atmosfera.

Inoltre, si stanno pianificando manovre di rientro controllato per tutti gli oggetti messi in orbita, con l’intento di “metterli a riposo” prima che possano degradarsi e dare origine a nuovi frammenti. *Il rientro governato implica l’autodistruzione del satellite non appena entra in contatto con gli strati atmosferici. Se poi una parte dovesse sopravvivere, si assicura che la sua traiettoria di caduta si concluda in mare aperto, dove non costituirebbe alcun rischio.

Un altro aspetto fondamentale è il perfezionamento delle tecnologie aerospaziali e la mappatura delle traiettorie dei detriti spaziali, in modo da poterli evitare. Per quanto concerne la mitigazione, circa il 90% dei razzi spediti nell’orbita bassa rispetta lo standard internazionale che stabilisce il rientro atmosferico entro 25 anni dal termine della missione. Nonostante questi sforzi, la quantità di detriti spaziali in orbita continua ad aumentare, evidenziando la necessità di soluzioni più incisive. Per affrontare scenari di collisione multipla, Telespazio sta implementando sistemi che offrono all’utente risultati chiari e immediati, con l’obiettivo di ridurre la probabilità di errori umani.

Le tecnologie di rimozione attiva e il ruolo dell’italia

La rimozione attiva dei detriti (ADR) rappresenta una soluzione promettente per affrontare il problema. Diverse tecnologie sono in fase di sviluppo per catturare e rimuovere i detriti più grandi e pericolosi. Tra queste, si annoverano reti, bracci robotici, arpioni e persino fasci laser. L’ESA ha in programma la missione ClearSpace-1, il cui lancio è previsto nel 2028, che utilizzerà una rete per catturare un detrito e farlo rientrare nell’atmosfera. Altre missioni dimostrative, come RemoveDEBRIS, hanno testato con successo tecniche di cattura con reti e arpioni. L’Università Politecnica di Madrid ha teorizzato l’Ion Beam Shepherd (IBS), un sistema che utilizza un fascio di ioni per spingere i detriti verso traiettorie di rientro.

L’Italia riveste un ruolo di primo piano nello sviluppo di tecnologie per la rimozione dei detriti spaziali. Aziende come Telespazio e D-Orbit stanno sviluppando soluzioni innovative per il monitoraggio e la rimozione dei detriti. Telespazio, ad esempio, è un provider internazionale di servizi per operazioni satellitari, che comprendono anche la collision avoidance. La società controlla oltre 10 satelliti in orbita LEO e GEO e gestisce numerosi allarmi di close approach ogni anno. L’azienda ha lanciato PLASDA (PLAtform for Space Domain Awareness), una piattaforma nativa del cloud, sicura e con capacità di adattamento, che si avvale di una struttura basata sui microservizi per amalgamare un repertorio di dati provenienti da sorgenti diverse, sia terrestri che spaziali, in un archivio esauriente e rigoroso, fornendo al contempo algoritmi proprietari e di terze parti con un elevato valore aggiunto. D-Orbit, invece, si concentra sullo sviluppo di sistemi propulsivi per la dismissione dei satelliti a fine vita. Questa azienda emergente italiana ha ideato sistemi per il recupero e l’eliminazione di satelliti non più in uso al termine della loro operatività, un metodo noto come rimozione attiva di detriti (active debris removal). L’azienda punta sull’idea che ogni nuovo satellite sia progettato per auto-rimuoversi autonomamente alla fine della sua missione, fin dal momento del lancio. Il cardine dell’offerta è il D3 – D-Orbit Commissioning Device, un sistema di propulsione che include un propulsore a razzo e ulteriori sottosistemi, progettato per funzionare in modo indipendente rispetto al satellite su cui viene montato. D-Raise è un sistema propulsivo indipendente a combustibile solido, concepito per abbreviare e ottimizzare la fase di commissioning. Inoltre, l’Italia ha stanziato fondi per le prime fasi di NorthStar, una rete di telescopi spaziali dedicati alla sorveglianza degli oggetti orbitanti, soprattutto i detriti; i dati raccolti verranno integrati in PLASDA, per offrire servizi a valore aggiunto anche nella gestione dei rifiuti spaziali.

Il governo italiano sostiene attivamente le attività di rimozione dei detriti, finanziando progetti di ricerca e sviluppo e partecipando a missioni internazionali.

Un futuro sostenibile per lo spazio

La crescente consapevolezza del problema dei detriti spaziali ha portato a un cambiamento di mentalità nell’industria spaziale. Si sta passando da un approccio basato sull’utilizzo dello spazio come risorsa illimitata a una visione di sostenibilità a lungo termine. Questo implica la necessità di adottare pratiche responsabili per la progettazione, il lancio e la dismissione dei satelliti, nonché lo sviluppo di tecnologie efficaci per la rimozione dei detriti esistenti. La mancata soluzione del problema dei detriti spaziali potrebbe avere conseguenze economiche devastanti, compromettendo le comunicazioni, i trasporti, l’agricoltura e molti altri settori.

La saturazione delle orbite rende ardua l’osservazione delle stelle a causa del riflesso della luce solare sui satelliti in orbita. L’aumento esponenziale dei lanci a cui stiamo assistendo, che implica un incremento dei detriti spaziali, sta generando una progressiva occupazione delle orbite. L’occupazione permanente di una specifica zona orbitale con detriti spaziali per un periodo sufficientemente prolungato, impedendo in modo permanente a terzi l’utilizzo di quell’area, equivarrebbe a un’appropriazione illegale di tale spazio.
Inoltre, la cooperazione internazionale è fondamentale per affrontare questa sfida globale. È necessario un accordo internazionale che definisca le responsabilità degli Stati e delle aziende in materia di detriti spaziali e che promuova lo sviluppo e l’implementazione di tecnologie di rimozione. La Space Economy*, un settore in rapida crescita, dipende dalla sostenibilità dell’ambiente spaziale. Proteggere le orbite terrestri dai detriti è un investimento nel futuro dell’esplorazione spaziale e dei benefici che essa apporta alla nostra società.

Amici lettori, riflettiamo insieme su questo scenario. Abbiamo parlato di space economy, ma forse non tutti sanno cos’è! In parole semplici, è l’insieme delle attività economiche legate allo spazio, dai lanci di satelliti alla produzione di componenti, dai servizi di telecomunicazione all’osservazione della terra. Pensate che l’economia spaziale è stimata valere centinaia di miliardi di dollari e crescerà ancora nei prossimi anni. Però, c’è un aspetto più “tecnico” da considerare: la gestione del rischio orbitale, ovvero come proteggere i satelliti dai detriti. Questo è un tema avanzato di space economy perché richiede competenze specialistiche, tecnologie innovative e una visione strategica del settore. Ma il punto fondamentale è un altro: cosa possiamo fare noi, come cittadini, per contribuire a un futuro spaziale più sicuro e sostenibile? Forse è il momento di pensarci seriamente.