Raccolta differenziata per la spazzatura spaziale con laser e rimorchiatori magnetici spaziali

Due progetti di Mit, Esa e università di Tolosa per evitare collisioni in orbita

[23 giugno 2017]

Intorno alla Terra orbitano centinaia di milioni di frammenti di spazzatura spaziale che vanno dai trucioli di vernice dei vecchi razzi ai cocci di pannelli solari d fino a interi satelliti “morti”. Una  nube di detriti di alta tecnologia che gira intorno al nostro pianeta a circa 17.500 miglia all’ora e a questa velocità un frammento grande quanto un sassolino può bucare un mezzo spaziale di passaggio-

Per prevenire le collisioni con l missioni spaziali operative, Nasa e il Dipartimento della difesa Usa utilizzano telescopi terrestri e radar laser (ladars) per monitorare più di 17.000 detriti orbitali. I  ladars utilizzano laser ad alta potenza per colpire gli oggetti spaziali, misurando così il tempo necessario all’impulso laser per tornare sulla Terra e individuando la spazzatura spaziale.

Ora gli ingegneri aerospaziali del Massachusetts Institute of Technology (Mit9 dicono di aver sviluppato una tecnica di rilevamento laser in grado di capire non solo d dove si trovano i detriti, ma anche di q che tipo di spazzatura spaziale si tratti.  Una tecnica chiamata polarimetria laser che può essere utilizzato anche per capire se un detrito sia di metallo nudo o ricoperto di vernice.  Al Mit dicono che «La differenza aiutare a determinare la massa di un oggetto, il suo  moto e il potenziale di distruzione».

Michael Pasqual,  del Dipartimento di aeronautica e astronautica del MIt, spiega che «Nello spazio, le cose tendono a rompersi e con il passare del  tempo e nel corso degli ultimi 10 anni ci sono stati due grandi collisioni che hanno causato picchi abbastanza significativi di detriti. Se possiamo capire di cosa un pezzo di detriti, è possibile sapere quanto è pesante e quanto velocemente potrebbe uscire dall’orbita con il tempo o colpire qualcosa d’altro»

Kerri Cahoy, del Rockwell international career development  del Department Earth, atmospheric and planetary sciences del Mit, aggiunge che «La tecnica può essere facilmente implementata sui sistemi esistenti basati a terra che attualmente controllano detriti orbitali. [Le agenzie governative] vogliono sapere dove sono questi pezzi di detriti, in modo da poter chiamare la Stazione spaziale internazionale e dire: “ un grande pezzo di detriti venire dalla vostra parte, accendete  vostri propulsori e spostatevi in modo da essere al sicuro». Secondo la  Cahoy, l’approccio di  Pasqual, «Con poche modifiche ottiche, potrebbero usare gli stessi strumenti per ottenere maggiori informazioni su ciò di cui sono fatti questi materiali».

Pasqual conclude: «Sulla Terra ci sono già un sacco di impianti  per il monitoraggio dei detriti. Il punto di questa tecnica è che, mentre lo si sta facendo, si potrebbe anche mettere alcuni filtri su rilevatori dei i cambiamenti di polarizzazione e sono quelle caratteristiche della polarizzazione che possono aiutare a dedurre di cosa è il materiale. E si possono ottenere ulteriori informazioni, praticamente gratis.

Pasqual e Cahoy hanno pubblicato i loro risultati su IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.

Intanto i ricercatori francesi dell’Università di Tolosa e l’Agenzia spaziale europea (Esa), stanno progettando dei “rimorchiatori magnetici” per liberare l’orbita terrestre dai satelliti abbandonati.

Esa dice che questi sciami satellitari vengono presi in considerazione per l’astronomia o le missioni di osservazione della Terra future e, «Se le loro relative posizioni rimanessero stabili, potrebbero agire come un singolo telescopio gigante».

Insomma, in molti sono interessati a liberare l’orbita terrestre dalla spazzatura spaziale e da interi satelliti alla deriva ed Esa aggiunge che «Molteplici tecniche sono oggetto di indagine, tra cui bracci robotici, reti e arpioni».

Emilien Fabacher dell’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace, dell’università di Tolosa, ha aggiunto alla lista un altro metodo: il magnetic grappling e spiega: «Con un satellite che si desidera deorbitare, è molto meglio se si può rimanere a distanza di sicurezza, senza bisogno di entrarci in contatto diretto e rischiando di danneggiare entrambi i satelliti chaser e target. Così l’idea che sto indagando è quello di applicare forze magnetiche sia per attrarre o respingere il satellite target, per spostare la sua orbita o farlo uscire del tutto dall’orbita del tutto».

Così i satelliti target non dovrebbero essere attrezzati in anticipo perché il rimorchiatore spaziale potrebbe influenzare i satelliti target utilizzando i loro “magnetorquers”: elettromagneti affidabili già testati per regolare l’orientamento utilizzando il campo magnetico terrestre.

«Si tratta di un problema di standard a bordo di molti satelliti nell’orbita bassa – aggiunge Fabacher – .

Il forte campo magnetico richiesto dal satellite chaser sarebbe prodotto con fili superconduttori raffreddati a temperature criogeniche».

Secondo Finn Ankersen, un esperto Esa di rendezvous and docking, formation flight, «Allo stesso modo, i satelliti potrebbero anche gestire più satelliti in volo in una formazione precisa. Questo tipo di influenza magnetica senza contatto funzionerebbe da circa 10 – 15 m di distanza, offrendo una precisione di posizionamento di circa 10 cm con un’attitudine di precisione di 1-2º». Quindi si potrebbero mantenere gli sciami di satelliti in formazione ravvicinata evitando collisioni

Fabacher ricorda che «Il concetto originale è venuto fuori da una discussione con gli esperti dell’Esa  ed ho avuto la fortuna di essere nel posto giusto al momento giusto per poterne esplorare la fattibilità:  la prima sorpresa è stata che, in teoria, si trattava di una cosa effettivamente possibile. Inizialmente non potevamo esserne sicuri, ma abbiamo scoperto che la fisica funziona bene».