Detriti spaziali: come evitare una catastrofe orbitale?

## una sfida orbitale

La proliferazione dei detriti spaziali rappresenta una problematica sempre più pressante per la comunità scientifica e l’industria aerospaziale. Questi frammenti, relitti di attività spaziali passate, costituiscono una minaccia concreta per i satelliti operativi, le future missioni e la sicurezza degli astronauti. La situazione è paragonabile a una bomba a orologeria orbitale, richiedendo interventi immediati e soluzioni innovative per scongiurare conseguenze potenzialmente catastrofiche. Il problema ha assunto una tale rilevanza che anche il G7 si è espresso sull’argomento durante il vertice in Cornovaglia.

La preoccupazione non è solamente teorica. Le conseguenze di una collisione in orbita possono essere devastanti, compromettendo servizi essenziali come le telecomunicazioni, la navigazione satellitare e l’osservazione della Terra. Inoltre, il costo economico derivante dalla necessità di monitorare e proteggere i satelliti dai detriti spaziali è in costante aumento. La gestione di questo problema passa attraverso linee guida internazionali e accorgimenti tecnici.

La complessità della questione risiede anche nella difficoltà di individuare e tracciare tutti i detriti presenti nello spazio. Si stima che ci siano circa 9000 oggetti catalogati, di dimensioni superiori ai 20 cm, ma il numero reale potrebbe essere di gran lunga superiore. Questi oggetti viaggiano a velocità elevatissime, rendendo anche il più piccolo frammento un potenziale proiettile in grado di danneggiare o distruggere un satellite.

Le previsioni per il futuro non sono affatto rosee. È stato stimato che la popolazione dei detriti di dimensioni superiori ai 10 cm possa aumentare del 75% nei prossimi 200 anni, rendendo ancora più critica la situazione. Gli standard da seguire sono diversi in base al tipo di orbita. Se l’altitudine orbitale è inferiore ai 2.000 km, si consiglia vivamente che i satelliti rientrino nell’atmosfera terrestre entro 25 anni dal termine della loro operatività. Per i satelliti dell’orbita GEO (Geostationary Earth Orbit), al termine della missione, è invece stabilito il “reorbit” in un’”orbita cimitero” situata a circa 300 km al di sopra dell’orbita geostazionaria, così da evitare qualsiasi interferenza con i satelliti in funzione.

È inoltre fondamentale implementare accorgimenti tecnici, come la passivazione, che prevede la dispersione del carburante di un satellite al fine di evitare esplosioni accidentali al termine della missione.

Origini e dinamiche dell’inquinamento orbitale

Le cause dell’incremento dei detriti spaziali sono molteplici e riconducibili principalmente all’attività umana nello spazio. Le esplosioni in orbita, causate da satelliti dismessi o stadi di razzi non più in uso, rappresentano una delle principali fonti di frammenti. Anche le collisioni tra oggetti spaziali, come quella del 2009 tra l’Iridium 33 e il Cosmos 2251, contribuiscono in modo significativo al problema, generando migliaia di nuovi detriti. La collisione tra i due satelliti, avvenuta a una velocità di circa 42.120 km/h, ha prodotto circa 1.700 nuovi frammenti.

I test di armi anti-satellite (ASAT), sebbene meno frequenti, rappresentano un’ulteriore fonte di detriti particolarmente pericolosi. La distruzione deliberata di un satellite in orbita genera una nuvola di frammenti che possono persistere nello spazio per decenni, se non secoli. L’usura dei satelliti e il rilascio di piccole particelle, come scaglie di vernice o detriti di vario genere, contribuiscono gradualmente all’accumulo di “spazzatura spaziale”.

Secondo dati dell’European Space Agency (ESA), dei circa 9000 oggetti catalogati, il 22% è costituito da satelliti non più funzionanti, il 17% da stadi propulsivi di razzi e il 43% da frammenti derivanti da esplosioni o collisioni. Questi numeri evidenziano la necessità di un approccio più responsabile e sostenibile all’utilizzo dello spazio. L’ESA contribuisce all’inquinamento spaziale per il 3%, mentre USA e Russia sono i responsabili della maggior parte dei detriti.

Sessant’anni fa, all’alba dell’era spaziale, l’ambiente circumterrestre appariva illimitato e la potenziale contaminazione derivante dalle attività umane non era stata considerata. Solo negli ultimi decenni del secolo scorso alcuni studiosi hanno iniziato a evidenziare i possibili problemi a lungo termine dovuti al crescente numero di oggetti incontrollati intorno alla Terra, generati da numerosi lanci e frammentazioni orbitali. Attualmente, le maggiori agenzie spaziali si trovano ad affrontare questa situazione, che compromette le loro future operazioni, causando impatti, anche gravi, con satelliti attivi o veicoli spaziali con equipaggio, senza contare il rischio di rientro incontrollato di grandi oggetti sulla superficie terrestre. Il previsto lancio, nei prossimi anni, di “megacostellazioni” composte da migliaia di satelliti, non potrà che aggravare ulteriormente la situazione, se non gestita in modo estremamente innovativo e appropriato.

Allo stato attuale, la questione, che ha anche ispirato pellicole cinematografiche di Hollywood come Gravity, è oggetto di ricerca scientifica e tecnologica, ma è anche affrontata attraverso l’elaborazione e l’implementazione a livello internazionale di strategie spaziali a lungo termine per la sua mitigazione e, auspicabilmente, una soluzione duratura.

Tecnologie all’avanguardia per la bonifica spaziale

Per far fronte all’emergenza detriti spaziali, sono in fase di sviluppo diverse tecnologie innovative per la rimozione attiva dei detriti (ADR). Questi sistemi all’avanguardia rappresentano una speranza concreta per la bonifica dell’ambiente orbitale.

Tra le tecnologie più promettenti figurano le reti spaziali, progettate per catturare i detriti di grandi dimensioni e portarli fuori dall’orbita. Questo sistema prevede l’utilizzo di una grande rete, simile a una rete da pesca, che avvolge il detrito e lo trascina verso l’atmosfera terrestre, dove si disintegra durante il rientro. Gli arpioni spaziali rappresentano un’altra soluzione interessante per la cattura di oggetti specifici, come satelliti inattivi. Questo sistema prevede l’utilizzo di un arpione, lanciato ad alta velocità verso il detrito, che si aggancia saldamente all’oggetto e lo traina verso l’atmosfera.

I laser ad alta potenza offrono una soluzione innovativa per la rimozione dei detriti più piccoli. Questo sistema prevede l’utilizzo di un laser, puntato verso il detrito, che vaporizza il materiale di cui è composto, riducendolo in particelle innocue. I veicoli spaziali “spazzini” rappresentano un’altra promettente tecnologia per la rimozione dei detriti. Questi veicoli, dotati di bracci robotici e sistemi di cattura, sono progettati per raccogliere i detriti in orbita e deorbitarli. Un esempio concreto è il progetto e. Deorbit dell’ESA, che mira a catturare e deorbitare detriti spaziali di grandi dimensioni.

I tethers elettrodinamici rappresentano una soluzione innovativa per il deorbiting dei satelliti. Questi cavi conduttivi, srotolati dal satellite, interagiscono con il campo magnetico terrestre, generando una forza che rallenta il veicolo e lo trascina verso l’atmosfera. L’ESA sta investendo in tecnologie avanzate per l’elaborazione delle immagini, la guida complessa, la navigazione e il controllo, e la robotica innovativa, con l’obiettivo di sviluppare sistemi sempre più efficienti per la cattura dei detriti in orbita.

Per contrastare attivamente l’accumulo di detriti spaziali, tema discusso anche al G7, si possono impiegare specifiche misure di Active Debris Removal (ADR). Si tratta di operazioni spaziali vere e proprie, mirate a far “cadere” i detriti nello strato atmosferico per distruggerli per attrito. Tra i programmi ADR più promettenti e tecnologicamente avanzati, seppur estremamente costosi, figurano l’impiego di laser spaziali o l’utilizzo di funi metalliche e imbracature per la trazione degli oggetti. In tale contesto, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha già avviato ulteriori iniziative: la prima è un progetto di CleanSpace che esamina tecnologie per l’elaborazione avanzata delle immagini, la guida complessa, la navigazione, il controllo e la robotica innovativa, con l’obiettivo di catturare i detriti in orbita. La seconda iniziativa consiste in un’azione di deorbiting controllato, denominata eDeorbit, che potrebbe rappresentare la prima missione ADR condotta dall’ESA, finalizzata a rimuovere grandi detriti spaziali dall’orbita per provocarne il rientro controllato in atmosfera.

Sebbene le azioni di rimozione degli space debris contribuiscano alla sostenibilità delle attività spaziali, potrebbero non essere sempre pienamente conformi alla legge. L’articolo 8 del Trattato sullo spazio extra-atmosferico del 1967 (OST), affermando che lo Stato di registrazione detiene la giurisdizione esclusiva sugli oggetti spaziali, recita specificamente: “uno Stato parte del trattato sul cui registro si trova un oggetto lanciato nello spazio conserva la giurisdizione e il controllo su tale oggetto (…) mentre si trova nello spazio o su un corpo celeste”. Di conseguenza, gli Stati mantengono sia la giurisdizione che il controllo sugli oggetti che hanno lanciato in orbita.

Strategie globali per la gestione dei rifiuti cosmici

Oltre alla rimozione dei detriti esistenti, è fondamentale adottare politiche internazionali per prevenire la creazione di nuovi rifiuti spaziali. Le linee guida dello Inter Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) raccomandano che i satelliti in orbita bassa (LEO) siano fatti rientrare nell’atmosfera entro 25 anni dal completamento della missione. Per i satelliti in orbita geostazionaria (GEO), è previsto il “reorbit” in un'”orbita cimitero” a 300 km sopra l’orbita geostazionaria.

Tuttavia, l’articolo 8 del Trattato sullo spazio extra-atmosferico del 1967 (OST) stabilisce che lo Stato di registrazione mantiene la giurisdizione e il controllo sugli oggetti spaziali, anche se non più funzionanti, il che complica le operazioni di rimozione. È necessario un impegno congiunto da parte di tutti i Paesi per definire regole chiare e condivise per la gestione dei detriti spaziali. Le consultazioni internazionali preventive, come previsto dall’articolo 9 dell’OST, mirano a persuadere lo Stato di immatricolazione dei detriti pericolosi ad attuare le necessarie misure di rimozione. Tuttavia, i tempi prolungati di un tale confronto internazionale potrebbero far aumentare esponenzialmente le probabilit di collisione. Pertanto, nel caso in cui il rischio di danno o distruzione immediato sia concretamente fondato, lo Stato di immatricolazione del satellite minacciato sarebbe legittimato a invocare lo stato di necessità e a procedere con la rimozione immediata dei frammenti pericolosi, agendo per tutelare i propri interessi.

La Space Alliance (Thales Alenia Space e Telespazio) sta investendo nel progetto della canadese NorthStar Earth and Space per una costellazione satellitare con una duplice funzionalità: l’osservazione terrestre e il tracciamento dei detriti spaziali direttamente dall’orbita. D-Orbit, invece, sta sviluppando attivit commerciali legate ai detriti oltre a soluzioni di propulsione per satelliti e servizi in orbita. L’azienda mira a garantire un accesso allo spazio sicuro e sostenibile, attraverso la ricerca e lo sviluppo di servizi orbitali e l’espansione in questo settore specifico.

Tim Flohrer, Responsabile dell’Ufficio Detriti Spaziali dell’ESA, ha espresso preoccupazione per la crescente quantità di detriti spaziali e la mancata adozione delle linee guida per la mitigazione. Ha sottolineato che alcune orbite sono particolarmente a rischio, come quella a 800 km di altitudine, dove c’è un alto rischio di frammentazioni gravi. Flohrer ha inoltre evidenziato l’importanza dell’iniziativa “zero detriti” dell’ESA, che mira a limitare i detriti spaziali e promuovere un approccio comunitario al problema. È necessario un approccio multidisciplinare che coinvolga scienziati, ingegneri, politici e giuristi per affrontare efficacemente la sfida dei detriti spaziali.

È imperativo rimuovere i grandi detriti da queste orbite. Si prevede che in futuro le autorità di regolamentazione imporranno requisiti molto più stringenti per la mitigazione preventiva dei detriti; tuttavia, anche in quel caso, l’affidabilità di qualsiasi sistema implementato non raggiungerà mai il 100%. Perciò, la disponibilità di una capacità di rimozione attiva dei detriti sarà sempre necessaria per colmare le lacune e intervenire nei rari (si spera) casi in cui le misure di mitigazione si rivelino insufficienti.

Verso un futuro spaziale sostenibile: un imperativo globale

La problematica dei detriti spaziali non è solo una questione tecnica o scientifica, ma un vero e proprio imperativo globale. La sostenibilità delle attività spaziali future dipende dalla capacità di affrontare efficacemente questa sfida. Come ha sottolineato Tim Flohrer, è fondamentale che le linee guida per la mitigazione siano pienamente adottate e che si sviluppino sistemi efficienti per la rimozione dei detriti esistenti.

L’impegno congiunto di tutti i Paesi, unito a un investimento continuo in soluzioni innovative, è l’unica via per disinnescare questa “bomba a orologeria orbitale” e garantire un futuro spaziale sicuro e prospero per le generazioni a venire. E’ necessario affrontare tecnicamente la bonifica dello spazio, ma anche capire chi dovrà pagare i costi, molto elevati, di queste rimozioni. La complessità del problema richiede un approccio olistico che tenga conto degli aspetti scientifici, tecnologici, economici, politici e legali.

È essenziale promuovere la cooperazione internazionale e la condivisione delle informazioni per garantire che tutti i Paesi siano consapevoli dei rischi e si impegnino a rispettare standard elevati di comportamento nello spazio. L’iniziativa “zero detriti” dell’ESA rappresenta un esempio virtuoso di come un’agenzia spaziale possa farsi promotrice di un approccio più responsabile e sostenibile all’utilizzo dello spazio. È necessario definire e quantificare quella che potremmo chiamare la “capacità” dell’ambiente spaziale, per poi valutare quanto ogni singola missione influenzi tale capacità.

Guardiamo la cosa in modo semplice. La “space economy”, tradotta come economia spaziale, è un settore in crescita che comprende tutte le attività economiche legate allo spazio. Nel contesto dei detriti spaziali, la space economy è direttamente coinvolta, poiché la rimozione di questi detriti rappresenta un’opportunità di business per aziende specializzate. Queste aziende sviluppano tecnologie innovative per la cattura e la rimozione dei detriti, creando un nuovo mercato all’interno del settore spaziale.

Proviamo ad applicare il concetto: una nozione più avanzata di space economy applicabile a questo tema è quella di valutazione del rischio. Le aziende e le agenzie spaziali devono valutare il rischio di collisioni con detriti spaziali per proteggere i propri satelliti e le proprie missioni. Questa valutazione del rischio comporta l’utilizzo di modelli matematici e simulazioni per prevedere la probabilità di collisioni e stimare i danni potenziali. Sulla base di questa valutazione, vengono prese decisioni su come mitigare il rischio, ad esempio modificando l’orbita dei satelliti o investendo in tecnologie di rimozione dei detriti.

Riflettiamo un attimo. Questo ci porta a una riflessione più ampia: la space economy non è solo una questione di profitto, ma anche di responsabilità. Le attività spaziali devono essere svolte in modo sostenibile, tenendo conto dell’impatto ambientale e della sicurezza delle future missioni. La rimozione dei detriti spaziali è un esempio concreto di come la space economy possa contribuire a un futuro spaziale più sicuro e sostenibile, creando un circolo virtuoso in cui l’innovazione tecnologica e la responsabilità ambientale si rafforzano a vicenda. Ricordiamo che per ogni azione intrapresa, piccola o grande che sia, esiste una conseguenza.

Modifiche effettuate:

Articolo 8 del Trattato sullo spazio extra-atmosferico (OST): Il suddetto articolo del trattato cardine del diritto spaziale, il Trattato OST, nel sancire la competenza esclusiva dello Stato di registrazione sugli oggetti lanciati, precisa che: “Lo Stato contraente del Trattato nel cui registro è iscritto un oggetto lanciato nello spazio esterno conserva la propria giurisdizione e il controllo su tale oggetto, e su qualsiasi persona che si trovi in esso, mentre si trova nello spazio esterno, compresa la Luna o altri corpi celesti.” Pertanto, è prerogativa statale mantenere la giurisdizione e il controllo sugli artefatti che hanno immesso in orbita.

*Tempi prolungati del confronto internazionale: Un simile processo di concertazione a livello globale, tuttavia, potrebbe allungarsi eccessivamente, accrescendo in maniera esponenziale la possibilità di eventi collisionari.

*D-Orbit: Invece, la società *D-Orbit sta sviluppando iniziative commerciali incentrate sui detriti spaziali, unitamente a sistemi di propulsione per satelliti e servizi operativi in orbita.