Dopo 50 anni di invio di razzi, satelliti e carichi utili in orbita, l'umanità ha creato una sorta di problema di 'spazzatura spaziale'. Stime recenti indicano che ci sono più di 170 milioni di pezzi di detriti lassù, di dimensioni variabili da meno di 1 cm (0,4 pollici) a pochi metri di diametro. Non solo questa spazzatura minaccia la navicella spaziale e la ISS, ma le collisioni tra frammenti di detriti possono causare la formazione di altri, un fenomeno noto come il Effetto Kessler .
E grazie alla crescita dell'industria aerospaziale commerciale e allo sviluppo di piccoli satelliti, è improbabile che le cose diventino meno ingombranti lassù in tempi brevi. Ecco perché si stanno esplorando molteplici strategie per ripulire le corsie spaziali, che vanno dai bracci robotici e dalle reti agli arpioni. Ma in quello che potrebbe essere il piano più ambizioso fino ad oggi, l'ESA ha proposto di creare rimorchiatori spaziali con potenti magneti per strappare i detriti dall'orbita.
Il concetto viene da Emilien Fabacher, un ricercatore del Istituto Superiore di Aeronautica e Spazio presso l'Università di Tolosa, Francia. Il suo concetto per un rimorchiatore magnetico cerca di affrontare un tipo di detriti spaziali in particolare: i satelliti inutilizzabili. Questi oggetti incontrollati e che ruotano rapidamente spesso pesano fino a diverse tonnellate e sono quindi uno dei rischi di collisione più significativi che esistano.
Illustrazione che mostra il problema dei detriti spaziali. Credito: ESA
Quando applicata al problema dei detriti orbitali, l'attrazione magnetica è una soluzione interessante per la deorbita sicura dei satelliti esauriti. Per cominciare, si basa su una tecnologia standard a bordo di molti satelliti a bassa orbita, nota come magnetorquer. Questi elettromagneti consentono ai satelliti di regolare il loro orientamento utilizzando il campo magnetico terrestre. Quindi, i satelliti che inseguono i detriti non avrebbero bisogno di essere equipaggiati in modo speciale in anticipo.
Inoltre, questa stessa tecnologia di attrazione o repulsione magnetica è considerata un metodo sicuro per consentire a più satelliti di mantenere formazioni ravvicinate nello spazio. Tali satelliti, come quelli della NASA Missione multiscala magnetosferica (MMS), il Landsat 7 e il Osservazione della Terra-1 satelliti e l'imminente arrivo dell'ESA Missione LISA – sono operativi o presto saranno intorno alla Terra.
Per questo motivo, questo tipo di tecnologia di attrazione magnetica rappresenta un'alternativa sicura ed efficace per deorbitare la spazzatura spaziale. Come ha spiegato Fabacher in un recente ESA comunicato stampa :
“Con un satellite che vuoi deorbitare, è molto meglio se puoi rimanere a distanza di sicurezza, senza bisogno di entrare in contatto diretto e rischiare di danneggiare sia i satelliti chaser che quelli target. Quindi l'idea su cui sto studiando è applicare forze magnetiche per attrarre o respingere il satellite bersaglio, per spostare la sua orbita o per deorbitarlo completamente'.
Rappresentazione artistica della missione Darwin proposta dall'ESA, sei satelliti in formazione che cercherebbero esopianeti. Credito: ESA/Medialab
Il concetto è emerso da una conversazione che Fabacher ha avuto con gli esperti del centro tecnico dell'ESA nei Paesi Bassi. Come parte della sua ricerca di dottorato, stava esaminando come avrebbero funzionato nella pratica le tecniche di guida magnetica, navigazione e controllo. Ciò ha portato a una discussione su come una tecnologia simile potrebbe consentire a sciami di satelliti di attirare e rimuovere detriti dall'orbita.
Dopo aver effettuato alcuni calcoli che combinavano un simulatore di appuntamento con modelli di interazione magnetica, e tenendo anche conto dello stato in continua evoluzione della magnetosfera terrestre, Fabacher e i suoi colleghi si sono resi conto di avere un concetto funzionante. 'La prima sorpresa è stata che era davvero possibile, in teoria - inizialmente non potevamo esserne sicuri, ma si scopre che la fisica funziona bene', ha detto.
Per scomporlo, i satelliti chaser genererebbero un forte campo magnetico usando fili superconduttori che vengono raffreddati a temperature criogeniche. Questi satelliti farebbero anche affidamento su campi magnetici per mantenere formazioni volanti precise, consentendo così a uno sciame di satelliti chaser di affrontare più pezzi di detriti o di coordinare e guidare i detriti in una posizione specifica.
Secondo Finn Ankersen, un esperto dell'ESA in rendez-vous, attracco e volo di formazione, questi rimorchiatori magnetici sarebbero anche in grado di rimuovere i detriti spaziali con un livello di precisione molto elevato. 'Questo tipo di influenza magnetica senza contatto funzionerebbe da circa 10-15 metri, offrendo una precisione di posizionamento entro 10 cm con una precisione di assetto [di] 1 - 2º', ha affermato.
Perché è necessaria la mitigazione dei detriti spaziali. Clicca per l'animazione. Credito: ESA
Il concetto è in fase di sviluppo con il supporto fornito dall'ESA Iniziativa di networking/partnership , un programma che offre sostegno alle università e agli istituti di ricerca per lo sviluppo di tecnologie legate allo spazio. E arriva in un momento in cui il problema dei detriti spaziali sta diventando sempre più preoccupante.
Se non vengono controllati, è probabile che i detriti spaziali diventino un pericolo molto serio nei prossimi anni e decenni. Si stima già che il mercato dei piccoli satelliti crescerà di 5,3 miliardi di dollari nel prossimo decennio (secondo Space Works ed Eurostat) e molte aziende private stanno cercando di fornire servizi di lancio regolari per far fronte a tale crescita.
Se intendiamo iniziare a tornare sulla Luna e organizzare missioni su Marte, dobbiamo assicurarci che le rotte spaziali siano libere! E data l'importanza della Stazione Spaziale Internazionale per la ricerca scientifica e la collaborazione internazionale, e con aziende come Bigelow Aerospace cercando di stabilire habitat spaziali in orbita, è necessario fare qualcosa per risolvere questo problema prima che diventi completamente fuori controllo!
Chi lo sa? Forse una piccola flotta o rimorchiatori magnetici sono proprio ciò di cui abbiamo bisogno per ripulire questo casino!
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