Detriti spaziali: l’affare d’oro per pulire l’orbita (e i rischi)

L’era spaziale, inaugurata il 4 ottobre 1957 con il lancio dello Sputnik 1, ha portato con sé un’inattesa conseguenza: l’accumulo di detriti spaziali. Questo fenomeno, trascurato per decenni, si è trasformato in una seria minaccia per le future attività in orbita. Attualmente, circa 5000 satelliti attivi condividono lo spazio con oltre 20.000 frammenti di dimensioni superiori ai 10 centimetri, monitorati costantemente dalle reti di sorveglianza. A questi si aggiungono circa 130 milioni di detriti più piccoli, compresi tra 0,1 e 10 centimetri, sfuggendo al rilevamento diretto ma non per questo meno pericolosi. Questi oggetti, viaggiando a velocità prossime ai 28.000 chilometri orari, rappresentano un rischio elevatissimo di collisione, anche per impatti con frammenti di dimensioni ridotte.

La questione dei detriti spaziali non è soltanto un problema tecnico, ma una sfida economica e politica. La cosiddetta sindrome di Kessler, teorizzata nel 1978, descrive uno scenario in cui la densità di oggetti in orbita bassa (LEO) raggiunge un punto critico, innescando una reazione a catena di collisioni. Questo porterebbe alla creazione di un numero esponenziale di nuovi detriti, rendendo inaccessibile lo spazio per diverse generazioni. La sindrome di Kessler non è più una mera ipotesi, ma un rischio concreto che impone l’adozione di misure immediate e coordinate a livello globale.

Il costo di questa emergenza è già tangibile. La necessità di monitorare costantemente la posizione dei detriti e di manovrare i satelliti operativi per evitare collisioni comporta ingenti spese. L’impossibilità di utilizzare determinate orbite a causa dell’alta concentrazione di detriti limita le opportunità di sviluppo di nuovi servizi spaziali. L’aumento del rischio di danni ai satelliti esistenti incrementa i costi assicurativi e minaccia la continuità delle comunicazioni, della navigazione e dell’osservazione della Terra. Si stima che il valore degli asset spaziali a rischio sia di svariati miliardi di euro.

La complessità del problema risiede anche nella sua natura transnazionale. I detriti spaziali non conoscono confini e la responsabilità della loro rimozione non è chiaramente definita. Le attività di un singolo Paese possono avere conseguenze dirette sulla sicurezza e sull’operatività di altri. È pertanto essenziale promuovere la cooperazione internazionale e l’adozione di standard comuni per la mitigazione e la rimozione dei detriti. Le linee guida esistenti, che raccomandano ai nuovi satelliti di rientrare nell’atmosfera entro cinque anni dalla fine della loro missione, non sono vincolanti e non affrontano il problema dei detriti già presenti in orbita. È necessario un quadro normativo più stringente, che definisca le responsabilità, incentivi la rimozione attiva dei detriti e promuova l’utilizzo sostenibile dello spazio.

Modelli di business emergenti: pulire l’orbita per profitto

La crescente consapevolezza del problema dei detriti spaziali ha dato impulso alla nascita di un nuovo settore economico: quello della rimozione dei detriti. Diverse aziende stanno sviluppando modelli di business innovativi per affrontare questa sfida, spaziando dalla rimozione di grandi satelliti in disuso alla cattura di frammenti più piccoli. Questi modelli si basano su diverse strategie, tra cui la vendita di servizi di rimozione a operatori satellitari e agenzie spaziali, lo sfruttamento di tecnologie proprietarie per la cattura e il rientro dei detriti, e la creazione di mercati per il riciclo e il riutilizzo dei materiali spaziali.

ClearSpace, una startup svizzera, sta collaborando con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per sviluppare una missione di rimozione di un frammento di lanciatore Vega. Il piano prevede il lancio di un veicolo spaziale dotato di bracci robotici in grado di catturare il detrito e riportarlo nell’atmosfera terrestre, dove si consumerà completamente. Contemporaneamente, ClearSpace sta esaminando la possibilità di un modello di business incentrato sull’offerta di servizi di rifornimento in orbita, il che permetterebbe di estendere la durata operativa dei satelliti e di diminuire l’esigenza di nuove immissioni in orbita. Questa strategia mira a rendere più sostenibili le missioni spaziali, riducendo la produzione di nuovi detriti. Si stima che il lancio della missione avverrà tra il 2029 e il 2030.

Astroscale, un’azienda giapponese, si è focalizzata sullo sviluppo di tecnologie per la cattura e la rimozione di satelliti in disuso. Ha già condotto diverse missioni dimostrative, utilizzando bracci robotici e sistemi di aggancio per catturare satelliti “collaborativi”, ovvero dotati di appositi sistemi di ancoraggio. Il suo obiettivo è quello di offrire un servizio completo di “fine vita” per i satelliti, garantendone la rimozione sicura e controllata al termine della loro missione. Nonostante i progressi compiuti, è importante sottolineare che ad oggi nessuna azienda è stata in grado di completare una vera e propria operazione di rimozione di detriti non collaborativi. Le missioni realizzate finora hanno riguardato esclusivamente scenari controllati, con satelliti progettati per essere catturati.

D-Orbit, un’azienda italiana, sta sviluppando soluzioni innovative per la gestione dei detriti spaziali, con un approccio che punta all’economia circolare. Il suo dispositivo D-Orbiter (D3) è progettato per essere installato sui satelliti prima del lancio e attivato al termine della loro vita operativa, consentendone il rientro controllato nell’atmosfera. D-Orbit sta inoltre lavorando alla realizzazione di stazioni di riciclo orbitanti, dove i satelliti in disuso potranno essere riparati, riutilizzati o smantellati per recuperare materiali preziosi. La prima operazione su un satellite è prevista tra il 2025 e il 2026. L’azienda sta inoltre sviluppando ION Satellite Carrier, un veicolo spaziale multiuso in grado di trasportare satelliti in orbita e rilasciarli nella posizione desiderata.
Tuttavia, questi modelli di business devono superare diverse sfide per diventare economicamente sostenibili. Il costo elevato delle tecnologie di rimozione, l’incertezza del quadro normativo, la difficoltà di ottenere finanziamenti a lungo termine e la concorrenza con soluzioni alternative, come la semplice deorbitazione dei satelliti, rappresentano ostacoli significativi. È necessario un approccio integrato, che coinvolga i governi, le agenzie spaziali, le aziende e gli operatori satellitari, per creare un mercato stabile e incentivante per la rimozione dei detriti.

Tecnologie all’avanguardia per la pulizia orbitale

La rimozione dei detriti spaziali richiede lo sviluppo e l’impiego di tecnologie avanzate, in grado di operare in condizioni estreme e di affrontare una grande varietà di oggetti e situazioni. Le soluzioni proposte si basano su principi diversi, che vanno dalla cattura fisica dei detriti alla loro distruzione o al loro spostamento verso orbite più sicure. La scelta della tecnologia più appropriata dipende dalle dimensioni, dalla forma, dalla posizione e dalla velocità del detrito da rimuovere, nonché dai costi e dai rischi associati all’operazione.

I bracci robotici rappresentano una delle tecnologie più promettenti per la rimozione di satelliti in disuso e di altri oggetti di grandi dimensioni. Questi sistemi, dotati di sensori e di sistemi di controllo sofisticati, consentono di afferrare il detrito in modo sicuro e di guidarlo verso l’atmosfera terrestre, dove si consumerà durante il rientro. ClearSpace sta sviluppando un innovativo sistema basato su molteplici bracci robotici, in grado di avvolgere il satellite bersaglio in una sorta di “gabbia tentacolare”, offrendo una maggiore flessibilità e sicurezza rispetto ai tradizionali sistemi con un singolo braccio.

Le reti sono un’altra soluzione interessante per la cattura di detriti multipli o di frammenti di piccole dimensioni. Vengono dispiegate nello spazio e, una volta catturato il detrito, vengono richiuse e riportate verso l’atmosfera terrestre. Questa tecnologia è particolarmente adatta per la rimozione di frammenti derivanti da esplosioni o collisioni, che altrimenti sarebbero difficili da individuare e catturare singolarmente.

Gli arpioni sono progettati per agganciare detriti di grandi dimensioni, come stadi di razzi o satelliti in disuso. Vengono lanciati contro il bersaglio e, una volta penetrato nella sua superficie, si bloccano saldamente, consentendo di trainare il detrito verso l’atmosfera terrestre. Questa tecnologia richiede un’elevata precisione di mira e un sistema di aggancio robusto, in grado di resistere alle forze generate durante il rientro.

I laser offrono un approccio alternativo, che non prevede la cattura fisica dei detriti. Vengono utilizzati per vaporizzare una piccola parte della superficie del detrito, generando una spinta che ne modifica l’orbita e lo porta gradualmente verso l’atmosfera terrestre. Questa tecnologia presenta il vantaggio di poter operare a distanza, senza la necessità di avvicinarsi fisicamente al detrito. Tuttavia, richiede un’elevata potenza e precisione di mira, e solleva preoccupazioni circa il rischio di creare nuovi detriti o di danneggiare satelliti operativi.

I cavi elettrodinamici (tethers) sono lunghi fili conduttori che vengono dispiegati nello spazio e collegati al detrito da rimuovere. Interagendo con il campo magnetico terrestre, questi cavi generano una forza che rallenta il detrito e lo porta gradualmente verso l’atmosfera terrestre. Questa tecnologia è relativamente semplice ed economica, ma richiede cavi molto lunghi e resistenti, e solleva preoccupazioni circa il rischio di interferenze con altri satelliti.

La scelta della tecnologia più appropriata per la rimozione dei detriti spaziali è un processo complesso, che richiede un’attenta valutazione dei costi, dei rischi e dei benefici di ciascuna soluzione. È probabile che, in futuro, si assisterà all’impiego di una combinazione di diverse tecnologie, adattate alle specifiche caratteristiche del detrito da rimuovere e alle condizioni operative.

Verso un futuro orbitale sostenibile: sfide e opportunità

Il mercato della rimozione dei detriti spaziali è ancora agli albori, ma ha il potenziale per diventare un settore chiave dell’economia spaziale. Superare le sfide tecnologiche, normative ed economiche che si presentano richiederà un impegno congiunto da parte di governi, industrie e organizzazioni internazionali. È necessario creare un quadro normativo chiaro e incentivante, che promuova la rimozione responsabile dei detriti e garantisca la sicurezza e la sostenibilità dell’ambiente orbitale.

La mancanza di una regolamentazione internazionale definita rappresenta un ostacolo significativo per lo sviluppo del settore. Attualmente, non esiste un accordo globale che stabilisca chi è responsabile della rimozione dei detriti, chi ne detiene la proprietà e quali sono le responsabilità in caso di danni accidentali durante le operazioni di rimozione. Questa incertezza legale frena gli investimenti e solleva dubbi sulla fattibilità a lungo termine dei modelli di business proposti. È necessario un impegno a livello internazionale per definire regole chiare e condivise, che promuovano la cooperazione e la concorrenza leale.

Il conflitto tra interessi commerciali e responsabilità ambientale è un’altra sfida cruciale. La ricerca del profitto potrebbe spingere le aziende a privilegiare la rimozione dei detriti più redditizi, come i satelliti integri che possono essere riutilizzati o venduti, trascurando i frammenti più piccoli e numerosi che rappresentano un rischio maggiore per la sicurezza delle orbite. È essenziale garantire che la rimozione dei detriti sia guidata da criteri di rischio e di efficacia, e non solo da considerazioni economiche. Questo richiede un sistema di incentivi e di controlli che promuova la rimozione responsabile dei detriti e prevenga la creazione di nuovi rischi.

Nonostante queste sfide, il mercato della rimozione dei detriti spaziali offre anche grandi opportunità. La crescente domanda di servizi spaziali, la necessità di proteggere gli asset esistenti, la consapevolezza dei rischi associati ai detriti e l’innovazione tecnologica in corso creano un terreno fertile per lo sviluppo di nuove imprese e di nuovi modelli di business. La rimozione dei detriti non è solo un’esigenza ambientale, ma anche un’opportunità economica. Le aziende che sapranno sviluppare tecnologie efficienti, offrire servizi affidabili e operare in modo responsabile potranno contribuire a creare un futuro orbitale sostenibile e prospero.

Oltre la pulizia, un nuovo ecosistema orbitale

Siamo di fronte a una sfida che, se affrontata con lungimiranza, può trasformarsi in un’opportunità senza precedenti. La bonifica dello spazio non è solo un imperativo tecnico, ma un’occasione per ripensare l’intero ecosistema orbitale, orientandolo verso principi di sostenibilità e circolarità. Le aziende che si stanno affacciando su questo mercato pionieristico non sono semplici “spazzini spaziali”, ma i costruttori di un nuovo futuro per l’esplorazione e l’utilizzo dello spazio.

Amici, qui tocchiamo un nervo scoperto della space economy. Tutti parlano di lanci, satelliti, esplorazione, ma pochi si soffermano su questo “dettaglio”: lo spazio è sporco, anzi, sporchissimo! E questo non è solo un problema estetico, ma una minaccia concreta per tutto quello che facciamo lassù. Un po’ come avere una città piena di spazzatura: prima o poi, diventa invivibile.

La nozione base di space economy che si applica qui è quella di Space Resource Utilization: sfruttare le risorse presenti nello spazio per attività spaziali. In questo caso, i detriti spaziali, invece di essere considerati solo un problema, potrebbero diventare una risorsa, magari per costruire nuove infrastrutture in orbita. Un’idea futuristica, certo, ma che ci fa capire come l’innovazione possa trasformare un problema in un’opportunità.

Ma c’è anche una nozione più avanzata da considerare: la Space Traffic Management. Gestire il traffico spaziale, proprio come facciamo con le auto o gli aerei, è fondamentale per evitare collisioni e garantire la sicurezza delle operazioni. E qui entra in gioco la rimozione dei detriti: un’operazione complessa, che richiede tecnologie avanzate e una stretta collaborazione internazionale.

Mi chiedo, però: siamo davvero pronti a questo? Siamo disposti a mettere da parte gli interessi nazionali e a collaborare per il bene comune? Siamo in grado di creare un quadro normativo che incentivi la rimozione dei detriti, senza soffocare l’innovazione? La risposta a queste domande determinerà il futuro dello spazio, e, forse, anche il nostro.