Spazzare via lo spazio: la soluzione di fine vita

Kieran O’Brien – Responsabile di progetto senior

La sostenibilità spaziale è diventata un tema di grande attualità nell'industria spaziale internazionale, e a ragione.

Ad oggi, i governi e gli operatori satellitari hanno lanciato nello spazio circa 11.670 satelliti, molti dei quali posizionati in orbita terrestre bassa (LEO). Secondo l'Agenzia Spaziale Europea, solo 4.300 dei restanti 7.200 satelliti in orbita sono ancora attivi, lasciando quasi 3.000 veicoli non manovrabili che sfrecciano nello spazio. I veicoli spaziali attivi eseguono frequentemente "manovre di evitamento delle collisioni" (CAM) per evitare l'impatto con altri oggetti attivi e detriti spaziali in disuso. Persino la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) non è al sicuro. I detriti orbitali rappresentano uno dei rischi maggiori per la stazione, costringendola a eseguire fino a 4 o più manovre di evitamento delle collisioni all'anno. Le traiettorie degli oggetti in disuso intersecano frequentemente quella della ISS, mentre spiraleggiano verso l'impenetrabile atmosfera terrestre e la loro tomba infuocata. E proprio di recente, a maggio, è stato scoperto che un frammento di detrito aveva colpito il Canadarm2 della stazione, lasciando un foro di notevoli dimensioni.

L'ambiente orbitale è destinato a cambiare ulteriormente con l'avvento di grandi costellazioni satellitari. Queste vaste reti aumenteranno il numero di satelliti in orbita, con decine di migliaia di nuovi satelliti che si prevede saranno lanciati entro il 2030, portando a un ambiente orbitale sempre più congestionato. La sola quantità dovrebbe essere sufficiente a far suonare un campanello d'allarme per gli operatori satellitari, così come per tutti gli utenti delle infrastrutture spaziali, che comprendono più o meno ogni persona vivente nel mondo sviluppato.

Lo spazio è un ambiente notoriamente ostile e i guasti ai satelliti sono frequenti. Il numero di satelliti coinvolti nelle grandi costellazioni rende i guasti in orbita un problema significativo per la sostenibilità spaziale. Prendiamo, ad esempio, un'ipotetica costellazione di 1.000 satelliti operanti ad alta quota in orbita terrestre bassa (LEO). Un tasso di guasto del 5% comporterebbe la presenza di circa 50 satelliti guasti che sfreccerebbero nello stesso ambiente orbitale dei satelliti ancora funzionanti. Con il lancio di nuovi satelliti per rimpiazzare la costellazione, il numero di satelliti guasti in orbita non farebbe che aumentare. Ciò rappresenta chiaramente una minaccia significativa per qualsiasi oggetto nella stessa orbita o in orbite simili, inclusa la costellazione stessa dell'operatore. Un conto è pilotare centinaia di veicoli controllati attraverso le loro orbite pianificate in modo coordinato e sincrono, un altro è aggiungere 50 satelliti guasti, ciascuno dei quali viaggia a velocità orbitali superiori a 27.000 km/h.

Questo non solo mette a rischio la costellazione dell'operatore e altri oggetti nelle vicinanze orbitali, ma minaccia l'intero ambiente LEO, poiché ogni collisione può potenzialmente creare decine di migliaia di nuovi detriti. Nel tempo, ciò potrebbe innescare un effetto a catena, simile alla "sindrome di Kessler", in cui un numero crescente di oggetti in orbita porta a un numero crescente di collisioni e, di conseguenza, a un volume sempre maggiore di detriti orbitali.

Quindi, con la crescita esponenziale delle costellazioni già in atto e destinata a continuare, cosa possiamo fare per beneficiare al contempo delle rivoluzionarie reti a banda larga in orbita terrestre bassa (LEO) e garantire un ambiente spaziale sostenibile per le generazioni future?

È qui che entra in gioco il servizio di fine vita (EOL). Con un po' di lungimiranza e azioni preventive, gli operatori delle costellazioni possono preparare i loro satelliti con piastre di attracco prima del lancio, consentendo ai satelliti di servizio compatibili di incontrarsi, attraccare e smaltire questi clienti al termine della loro vita operativa.

Immaginate un'intera flotta di robot di servizio altamente avanzati, pronti e in attesa di incontrarsi con i satelliti vicini per deorbitarli attivamente alla fine della loro vita. Una volta completata l'operazione, questi robot spazzatori spaziali potrebbero tornare alle loro orbite di parcheggio e attendere pazientemente un'altra chiamata dal prossimo satellite bisognoso. Potrebbe sembrare fantascienza, ma questa è una delle diverse visioni che Astroscale sta già realizzando. Il recente lancio delELSA-d(Servizi di fine vita di Astroscale - dimostrazione) e il rivoluzionario programma di assistenza multi-cliente,ELSA-M,sono tappe fondamentali nel percorso per trasformare questa visione in realtà.

Questo programma ELSA-M rappresenta il prossimo grande passo dell'industria spaziale globale verso l'offerta di un servizio commerciale in grado di rimuovere più pezzi di detriti in una singola missione. Le attività attuali includono lo sviluppo di tecnologie chiave di fine vita con i nostri partner presso l'Agenzia spaziale del Regno Unito, l'Agenzia spaziale europea e OneWeb, nell'ambito delprogramma Sunrise recentemente firmatoQuesti sviluppi tecnologici consentiranno il primo rendezvous e attracco in assoluto tra un veicolo di servizio a fine vita e un veicolo spaziale di un cliente commerciale, aprendo la strada all'avvio del nostro servizio commerciale di manutenzione a fine vita.

E questo è solo l'inizio. Padroneggiando le tecnologie necessarie per gli incontri in orbita e le operazioni di prossimità, insieme alla cattura robotica di oggetti spaziali incontrollati, questa tecnologia di fine vita supporterà lo sviluppo di forme ancora più avanzate di manutenzione in orbita, tra cui il rifornimento in orbita, gli aggiornamenti in orbita e persino la produzione e/o l'assemblaggio in orbita.

Per ora, però, l'obiettivo principale rimane semplice, sebbene tutt'altro che facile: mentre Astroscale sviluppa una tecnologia rivoluzionaria per la fine del ciclo vitale dello spazio, lavoriamo in collaborazione per preservare un ambiente orbitale pulito, sicuro e sostenibile per la continua esplorazione e utilizzo del cosmo da parte dell'umanità.