Costi nascosti dell’esplorazione spaziale: scopri come i detriti minacciano il futuro

L’esplorazione spaziale, un tempo dominio esclusivo di agenzie governative, ha subito una trasformazione radicale, evolvendosi in una dinamica space economy che vede un numero crescente di attori privati impegnati in lanci, servizi satellitari e ambiziosi progetti interplanetari. Questa nuova era, se da un lato promette progressi straordinari per l’umanità, dall’altro solleva interrogativi pressanti sui suoi costi ambientali e sulla sua sostenibilità a lungo termine. Il fulcro della questione risiede nella gestione responsabile dello spazio, un bene comune che rischia di essere compromesso da un’espansione incontrollata.

Le orbite terrestri, in particolare quelle basse (LEO), sono diventate sempre più affollate, con un aumento esponenziale di satelliti attivi e, purtroppo, di detriti spaziali. Le stime attuali dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) dipingono un quadro allarmante: oltre *11.000 satelliti funzionanti orbitano intorno al nostro pianeta, affiancati da quasi 40.000 oggetti spaziali monitorati e da una miriade di frammenti. Dal 1957, anno d’inizio dell’era spaziale, si sono verificate più di 650 frammentazioni in orbita, eventi che hanno contribuito ad accrescere il problema. La quantità di detriti è impressionante: si stimano circa 40.500 detriti di dimensioni superiori ai 10 centimetri, un milione e centomila (1.100.000) tra 1 e 10 centimetri, e ben 130 milioni (130.000.000) di piccoli residui spaziali con grandezza tra un millimetro e un centimetro. Questi numeri sono destinati a crescere ulteriormente, considerando la previsione di raggiungere i 100.000 satelliti in orbita nei prossimi anni, con la necessità di lanciare circa 10.000 nuovi satelliti annualmente per rimpiazzare quelli a fine vita operativa.

L’impatto di questa proliferazione non si limita alla congestione orbitale. Ogni lancio spaziale introduce nell’atmosfera terrestre emissioni di gas di scarico che contengono ossidi di azoto e cloro. Queste sostanze sono note per la loro capacità di reagire con lo strato di ozono, un elemento cruciale per proteggere la Terra dalle radiazioni ultraviolette. Sebbene il Protocollo di Montreal del 1987 abbia regolamentato con successo molte sostanze dannose per l’ozono, esso non contemplava la portata attuale e futura dell’attività spaziale. L’incremento previsto dei lanci rende questo aspetto una preoccupazione ambientale di primo piano.

Oltre all’inquinamento atmosferico, il sovraffollamento delle orbite genera un rischio crescente di collisioni. La “sindrome di Kessler”, un concetto teorizzato dall’astrofisico Donald Kessler già nel 1978, descrive uno scenario catastrofico in cui una serie di collisioni a cascata potrebbe rendere inaccessibili e inutilizzabili intere fasce orbitali per decenni o addirittura secoli. Per mitigare questo rischio, sono necessarie costanti manovre di evitamento (Collision Avoidance Maneuvers – CAM). Queste manovre, tuttavia, comportano costi significativi: circa 25.000 euro per un singolo satellite e fino a un milione di euro per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). A ciò si aggiungono i potenziali costi di riparazione dei danni causati dagli impatti, che possono raggiungere cifre esorbitanti, fino a 200 milioni di euro. La ISS ha effettuato circa 38 manovre di evitamento collisione tra il 1999 e il febbraio 2024, evidenziando la frequenza con cui si presenta questa minaccia.

Tecnologie “verdi” e la sfida della pulizia orbitale

Di fronte a queste sfide, il settore spaziale non rimane inerte, ma si impegna nella ricerca e nello sviluppo di soluzioni innovative per mitigare l’impatto ambientale e garantire la sostenibilità delle future operazioni. L’Europa, con i suoi centri di ricerca e le sue imprese all’avanguardia, si sta posizionando come leader in questo ambito.

Un’area di ricerca cruciale riguarda i propellenti spaziali “verdi”. Tradizionalmente, i propellenti utilizzati nei razzi e nei satelliti contenevano sostanze altamente tossiche e inquinanti, come l’idrazina e il tetrossido di azoto, che comportavano rischi significativi sia per l’ambiente che per il personale addetto alle operazioni a terra. Oggi, l’attenzione si sta spostando verso composti chimici con un basso impatto ambientale e una minore tossicità. L’Università di Pisa, ad esempio, sta conducendo ricerche pionieristiche in questo campo nell’ambito del progetto europeo ASCenSIon. Studiati dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, i nuovi propellenti includono acqua ossigenata ad alte concentrazioni o protossido di azoto, comunemente noto come anestetico. Anche l’uso di cherosene e altri idrocarburi, sebbene non completamente privi di impatto, rappresenta un significativo miglioramento rispetto alle alternative tradizionali. Questi nuovi propellenti non solo riducono i rischi ambientali e per la salute umana, ma promettono anche di migliorare l’efficienza della propulsione, rendendo possibili missioni attualmente impraticabili e semplificando le complesse e costose operazioni a terra. La dottoranda Lily Blondel-Canepari dell’Università di Pisa sta persino lavorando a una nuova definizione di “verde” per i propellenti spaziali, con l’obiettivo di valutare in modo più accurato l’impatto reale delle scelte future.
Parallelamente, un’altra area di innovazione fondamentale è la rimozione attiva dei detriti spaziali (Active Debris Removal – ADR). L’ESA ha compiuto un passo storico siglando un contratto da 86 milioni di euro con la start-up svizzera ClearSpace SA per la missione ClearSpace-1. Questa missione, prevista per il 2025, rappresenta la prima iniziativa al mondo per la rimozione di un oggetto di detrito spaziale dall’orbita. L’obiettivo sarà un adattatore Vespa, un componente utilizzato con il lanciatore Vega, che si trova in un’orbita di smaltimento tra 801 e 664 chilometri. Il veicolo ClearSpace-1, dotato di bracci robotici, sistemi avanzati di guida, navigazione e controllo, e intelligenza artificiale basata sulla visione, avrà il compito di catturare l’oggetto non cooperante e portarlo a rientrare nell’atmosfera, dove si disintegrerà. Questo progetto non è solo una dimostrazione tecnologica, ma è concepito come il primo passo per creare un nuovo settore commerciale dedicato ai servizi in orbita, che includerà non solo la rimozione dei detriti, ma anche la manutenzione, il rifornimento e persino l’assemblaggio e il riciclaggio di satelliti.

L’Italia gioca un ruolo di primo piano in questa sfida. Telespazio, ad esempio, è un attore internazionale chiave nei servizi per operazioni satellitari, gestendo la prevenzione delle collisioni per una vasta gamma di clienti istituzionali e commerciali. L’azienda controlla oltre 10 satelliti (esclusi quelli della costellazione Galileo) in orbite LEO e GEO, e nel solo 2024 ha gestito quasi 30 allarmi di close approach**, un numero che è triplicato dal 2021. Telespazio è anche leader nella Space Domain Awareness (SDA), con la piattaforma PLASDA, un sistema cloud-native e scalabile che integra dati da varie fonti per creare un catalogo completo dell’ambiente spaziale. Inoltre, l’azienda partecipa a missioni di In-Orbit Servicing (IOS), comprese quelle di rimozione attiva dei detriti, come una missione commissionata dal governo italiano nell’ambito del PNRR con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana. La ricerca di soluzioni per la rimozione dei detriti è vasta e include diverse tecnologie: oltre ai bracci robotici, si studiano reti per la cattura (come dimostrato dalla missione RemoveDEBRIS del 2018), arpioni, fasci laser per rallentare gli oggetti e persino sistemi a ioni (Ion Beam Shepherd – IBS) per spingere i detriti fuori rotta.

La governance dello spazio: un imperativo per il futuro

L’incremento delle attività spaziali e la crescente consapevolezza dei loro impatti ambientali e operativi hanno reso urgente la necessità di una governance globale dello spazio. Attualmente, la mancanza di un quadro normativo internazionale vincolante rappresenta una lacuna significativa che impedisce un’efficace gestione del problema dei detriti e la promozione di pratiche sostenibili.

Le linee guida esistenti, come le “Space Debris Mitigation Guidelines” dell’ESA, raccomandano che la durata della fase di smaltimento dei satelliti in orbita LEO non superi i 5 anni dalla fine della vita utile, un significativo miglioramento rispetto ai precedenti 25 anni. Tuttavia, queste sono per lo più raccomandazioni volontarie. La sfida consiste nel trasformare queste linee guida in norme vincolanti a livello internazionale, che possano essere applicate a tutti gli operatori spaziali, sia pubblici che privati. Il problema è che la progettazione e la gestione di satelliti che non producano detriti, o il ritiro di quelli già fuori uso, comportano un aumento dei costi, disincentivando le aziende commerciali in assenza di obblighi legali.

Un passo importante verso una maggiore consapevolezza è stato fatto nel 2021, quando i leader del G7 a Carbis Bay si sono impegnati ad affrontare il crescente pericolo dei detriti spaziali. La dichiarazione congiunta ha espresso la volontà di agire per un uso sicuro e sostenibile dello spazio, intensificare gli sforzi per un’azione comune e incoraggiare la rimozione dei detriti. Tuttavia, a distanza di anni, non sono ancora seguite azioni collettive concrete.

In questo contesto, strumenti come lo Space Sustainability Rating (SSR), sviluppato dal World Economic Forum in collaborazione con l’ESA, rappresentano un valido punto di partenza. L’SSR consente agli operatori di valutare il loro operato in termini di sostenibilità, con l’obiettivo di innescare una “emulazione virtuosa” all’interno del settore. Tuttavia, come sottolineato da esperti del settore, la buona volontà da sola non è sufficiente. Sono necessarie misure e incentivi normativi e politici a livello nazionale e internazionale per garantire che le pratiche sostenibili diventino la norma e non l’eccezione.

La “space law” del futuro dovrà affrontare questioni complesse, come la responsabilità per i detriti generati, la regolamentazione dell’estrazione di risorse su corpi celesti e la protezione degli ambienti planetari da contaminazioni. La necessità di una governance adattabile all’evoluzione delle attività spaziali è evidente. Bisogna imparare dalle lezioni apprese sulla Terra e applicare i principi di sostenibilità e responsabilità anche allo spazio, riconoscendo che esso è una risorsa finita e condivisa.

Una riflessione sul nostro posto nell’universo

In questo fervore di conquiste e innovazioni, è fondamentale non perdere di vista il significato più profondo della nostra presenza nell’universo. La corsa allo spazio, con le sue meraviglie tecnologiche e le sue sfide ambientali, ci pone di fronte a interrogativi che travalicano la mera ingegneria o l’economia. Ci interroga sulla nostra responsabilità come specie, sulla nostra capacità di abitare non solo la Terra, ma anche le stelle, con la consapevolezza di non essere padroni assoluti, bensì custodi.

Una nozione basilare della space economy, che trova eco nel cuore di questa discussione, è il concetto di “tragedy of the commons”. In sostanza, quando una risorsa è comune e non regolamentata – come lo spazio orbitale – ogni attore, agendo nel proprio interesse individuale, tenderà a sfruttarla senza considerare il deterioramento che ne deriva per la collettività. Ogni satellite lanciato, ogni frammento lasciato in orbita, se non gestito con lungimiranza, contribuisce a saturare e danneggiare un ambiente che è di tutti. Questo ci spinge a riflettere su come bilanciare l’aspirazione umana all’esplorazione e al progresso con l’imperativo etico della conservazione.
Andando oltre, una nozione più avanzata di space economy che emerge è la necessità di sviluppare modelli di “circolarità spaziale”. Non si tratta più solo di ridurre, riutilizzare e riciclare sulla Terra, ma di estendere questi principi all’ambiente extraterrestre. Pensare a satelliti modulari e riparabili in orbita, a carburanti rigenerabili, o persino a processi di estrazione di risorse lunari o asteroidali che siano intrinsecamente sostenibili e non lascino dietro di sé una scia di degrado. Questo richiede un cambio di paradigma radicale*, che vede lo spazio non come un illimitato pozzo nero per i nostri rifiuti o un’opportunità di rapido guadagno, ma come un ecosistema delicato che merita la stessa cura e attenzione che (lentamente) stiamo imparando a riservare al nostro pianeta. Il “dark side” della space economy ci sfida a elevare la nostra visione, a superare la logica del mero profitto e ad abbracciare una responsabilità estesa all’intera “casa comune” che è l’universo.