Autore Detriti spaziali (Letto 3711 volte)

Ripley · « **il:** 29 Mar 2012, 18:17:10 »

Seguendo da un po' di tempo - principalmente su Orbiter Forum, ma non solo - quello che succede nello Spazio, mi sono reso conto, come ho scritto di recente nel nostro thread sulla ISS, che la frequenza delle cosiddette congiunzioni, ovvero gli impatti tra due corpi orbitanti (in questo caso, la Stazione Spaziale Internazionale ed un altro qualsiasi detrito spaziale) è un vero problema, di cui scienziati ingegneri e studiosi sono fortunatamente al corrente da molto prima di me ;-)

Detriti spaziali

Dal 4 ottobre del 1957, data di lancio dello Sputnik 1 russo (primo oggetto ad essere catalogato, con il codice 00001), si è iniziato a "sporcare" lo Spazio, e di anno in anno il fenomeno non ha fatto altro che peggiorare.

Si definisce "detrito spaziale", "spazzatura cosmica" (orbital debris, o space debris) "qualsiasi oggetto costruito dall'uomo, in orbita intorno alla Terra che non abbia più uno scopo utile", in pratica cioè tutti i mezzi spaziali abbandonati, gli stadi di lancio di missili e razzi che hanno esaurito la loro funzione di spinta e quindi jettisonati, detriti intenzionalmente rilasciati durante la separazione tra vettore e satellite o durante operazioni di missione, detriti risultanti da impatti o collisioni, resti di propellente solido espulso, piccole parti di vernice staccatesi a causa di stress termico, etc etc etc...

Ad oggi si contano più di 21.000 frammenti e detriti di dimensioni maggiori ai 10 cm di diametro.
La popolazione stimata di detriti tra 1 e 10 centimetri di diametro, è calcolata approssimativamente in 500.000.
Le particelle più piccole di 1 cm sono più di 100 milioni!

È talmente elevato il rischio di impatto (congiunzione), che esiste addirittura un acronimo (gli Americani eccellono nella creazione di acronimi...) per l'eventuale equivalente manovra che, in caso, la ISS dovrebbe fare per schivarne uno che dovesse minacciarla: DAM, ovvero Debris Avoidance Manoeuver.

I detriti più grandi (> 10 cm) vengono continuamente tracciati dal "U.S. Space Surveillance Network", una rete di sorveglianza globale, composta da sensori radar, elettro-ottici e a radiofrequenza passiva. Gli oggetti fino a 3 mm possono essere rilevati dai radar di terra, ed il loro rilevamento fornisce le basi per un calcolo statistico sul loro numero totale.
La valutazione sulla popolazione di detriti di grandezza inferiore ad 1 mm può solo essere fatta esaminando gli eventuali impatti avvenuti sulle superfici dei veicoli spaziali rientrati sulla Terra (vedi immagine seguente), anche se questo limita il campo di ricerca ai veicoli operanti fino ad una quota di 600 km.

Detriti spaziali

L'Endeavour subì un importante impatto sul radiatore durante la missione STS-118. Il buco d'entrata è appena meno di mezzo pollice. Il buco d'uscita sul retro del pannello è molto più grande

Le principali fonti di detriti di grandi dimensioni sono le esplosioni/collisioni tra satelliti.
Fino al 2007, la fonte principale di detriti era rappresentata dalle esplosioni dei vecchi stadi superiori dei vettori di lancio, lasciati in orbita con ancora risorse di energia al loro interno, come residui di propellenti, e fluidi ad alta pressione. La distruzione intenzionale del satellite meteo Fengyun-1C ad opera della China nel 2007 e la collisione accidentale tra due satelliti per comunicazioni (uno americano, l'altro russo - * leggi il paragrafo successivo) nel 2009 ha grandemente aumentato il numero di grossi detriti in orbita, e questi rappresentano oggi il 33% di tutti i detriti orbitali catalogati.

* La prima e più grande formazione di detriti spaziali dovuta a collisione è avvenuta il 10 febbraio 2009 alle 16:56 UTC. Il satellite inattivo Cosmos 2251 ed il satellite operativo Iridium 33 si sono scontrati a 789 chilometri di altezza sopra la Siberia settentrionale. La velocità di impatto relativa è stata di circa 11,7 chilometri al secondo, approssimativamente 42.120 chilometri orari. Entrambi i satelliti sono andati distrutti. Fino a un attimo prima dell'impatto, i due satelliti rappresentavano, secondo le classificazioni ufficiali, UN solo detrito (l'inattivo Cosmos 2251). La collisione ne ha prodotto un numero stimato di 1.700.

La maggior parte dei detriti si trova entro 2.000 km dalla superficie terrestre. All'interno di questo volume, il totale dei detriti varia molto al variare della quota. La maggiore concentrazione si trova a circa 750-800 km.

Detriti spaziali

Detriti in Orbita Terrestre Bassa (in alta risoluzione)
Questa è la regione (da 0 a 2.000 km) di maggior concentrazione di detriti spaziali.

Detriti spaziali

Detriti in Orbita Geostazionaria - vista obliqua (in alta risoluzione)
Queste immagini sono generate da una posizione distante ed obliqua per fornire una buona visuale della popolazione di oggetti nella regione geostazionaria (circa 35.785 km di quota). La maggiore densità di oggetti sull'emisfero Nord è dovuto maggiormente ad oggetti russi, in orbite con alta inclinazione ed eccentricità.

Detriti spaziali

Detriti in Orbita Geostazionaria - vista polare (in alta risoluzione)
Queste immagini sono generate da un punto d'osservazione sulla verticale del Polo Nord, e mostrano la concentrazione di oggetti in Orbita Terrestre Bassa e nella regione geostazionaria.

Maggiore è la sua quota, più a lungo un detrito resterà in orbita. Detriti lasciati in orbita sotto i 600 km normalmente ricadono sulla Terra entro parecchi anni. A quote di 800 km, il tempo di decadimento orbitale viene spesso misurato in decenni. Sopra i 1.000 km di quota, normalmente i detriti orbiteranno intorno alla Terra per più di un secolo.

In Orbita Terrestre Bassa (LEO, sotto ai 2.000 km) i detriti orbitano ad una velocità tra i 7 e gli 8 km/s.
Comunque la velocità media di impatto tra un detrito ed un altro corpo orbitante è all'incirca di 10 km/s, quindi anche le collisioni con detriti di piccole dimensioni implicano una considerevole energia.

Il "U.S. Space Surveillance Network" esamina regolarmente le traiettorie dei detriti orbitali per identificare possibili incontri ravvicinati con la ISS. Se venisse identificato un possibile rischio di "congiunzione", entro pochi chilometri dalla ISS, questa normalmente manovrerebbe per allontanarsi dal punto di impatto se le chance di collisione fossero più di 1 su 10.000. Ciò accade di rado, di media circa una volta all'anno.
La ISS è il mezzo spaziale più pesantemente schermato e protetto che abbia mai volato. Componenti critici, come i compartimenti abitabili ed i serbatoi pressurizzati, sono normalmente capaci di sostenere l'impatto di detriti fino ad 1 cm di diametro. Il rischio che un componente critico della ISS venga colpito da un detrito da 1 a 10 cm di diametro è basso, e si stanno comunque cercando modi per per ridurlo ulteriormente.

Per finire, un paio di video che fanno vedere graficamente la situazione che c'è lassù.

"20.000 days in Space" è disponibile anche come screensaver per Windows).

Codice colore:
Rosso: Satelliti (operativi o defunti)
Giallo: Parti di razzi
Verde: Oggetti relativi alla missione (viti, bulloni, lenti, ecc.)
Blu: Scorie di propellente solido
Bianco: Frammenti da esplosioni