Inquinamento spaziale
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- Pubblicato Lunedì, 16 Maggio 2016 20:20
- Scritto da Gianni Guastatore
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Nello spazio non esistono solo oggetti celesti come stelle, asteroidi, satelliti, pianeti, strumentazioni spaziali, moduli del razzo usato per i lanci, piattaforme scientifiche, ecc., ma anche rifiuti. A fluttuare nel cosmo è quanto resta di satelliti e missioni, mescolati a detriti più piccoli, che formano un vero e proprio inquinamento spaziale, che si traduce poi in inquinamento ambientale quando questi resti precipitano verso la Terra. L’atmosfera terrestre protegge dalle attività pericolose per l’uomo, visto che la sua composizione impedisce l’ingresso di qualunque elemento pericoloso per la vita.
Si potrebbe quindi dire che questo più di altri è il motivo che ha permesso alla vita nel nostro pianeta di evolversi nel tempo con pochi cambi evolutivi radicali rispetto ad altri pianeti. Ma la gravità permette a elementi non appartenenti alla sua orbita di tornare verso il centro attratti dalla forza di quell'enorme magnete qual è il nucleo terrestre. In tal modo si corre sempre il rischio di collisione con gli elementi spaziali che ci circondano
I rifiuti spaziali sono una specie di mantello che avvolge la Terra a diverse quote. Si calcola che i rifiuti più grandi di 10 cm siano 20000, mentre quelli che superano 1 cm oltre 200000. Sotto il cm si parla di milioni. Un mare di ferraglia che sfreccia a diversi km/s e viene seguito costantemente dai radar e dai telescopi del NORAD (il comando della difesa aereospaziale americano) e dall'ESA (l'Agenzia Spaziale Europea). Purtroppo non si è cercato il modo di eliminare questi rifiuti ma si lascia che essi si accumulino nello spazio. E' il fenomeno della c.d. "proliferazione spaziale", che non accenna a regredire. Anzi, si stima che tra 200 anni gli oggetti orbitanti nello spazio circumterrestre cresceranno del 30%. Tale dato lo hanno elaborato 6 dei 12 componenti del Comitato per l'Uso Pacifico dello Spazio, ognuno dei quali ha elaborato una simulazione del futuro della spazzatura spaziale, partendo dai dati del 2009 e considerando che i flussi in entrata nello spazio e in ricaduta verso la Terra rimanessero inalterati. Tutto questo con un'applicazione al 90% di norme e linee guide per la mitigazione del fenomeno della spazzatura in orbita. E i risultati dei 6, tra cui l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI), sono stati concordi nel ritenere che la spazzatura aumenterà.
Fonte video: http://www.youtube.com/ - Spazzatura spaziale, Super Quark
CAUSE
Non è assurdo pensare che, metaforicamente, “il cielo può caderci sulla testa”. Generalmente, i rifiuti spaziali si distruggono a contatto con l’atmosfera terrestre. In passato sono però caduti sulla Terra, senza alcun controllo, diversi detriti. Ne sono stati identificati almeno 60 casi. In media, un rifiuto rientra tutti i giorni nell’atmosfera terrestre. Mentre la maggioranza si incendia, molti resistono e possono atterrare, minacciando la vita e le proprietà delle persone. Si stima che un oggetto abbia il 30% di possibilità di colpire la Terra. Secondo il Prof. Doo Hwan Kim, man mano che il numero di oggetti spaziali cresce aumenta anche la quantità di pezzi e frammenti. I rifiuti quando entrano nell’orbita terrestre effettuano la loro apparizione rispettando le regole fisiche dell’attrito spaziale. Proprio come le meteore o le rocce che, nello spazio, si disintegrano (dipende dal materiale; la MIR russa atterrò, fortunatamente nell’oceano, quasi intera) e, a causa dell’attrito, si scompongono diffondendo elementi tossici per la vita. Non essendo stati mai considerati un problema i rifiuti spaziali non prendono un’orbita definita una volta assolta la loro funzione. Nonostante alcune macchine dispongano di calcolatori d’orbita che continueranno a funzionare per molto tempo arriverà il momento in cui questi meccanismi cederanno. A quel punto, se l’oggetto si mantiene oltre la capacità di attrazione della Terra potrà vagare per un tempo indefinito. Se invece finiscono in un punto in cui l’attrazione terrestre è forte, in poco tempo entreranno nell’atmosfera e cominceranno a disintegrarsi. Entrambe le cose sono negative. È negativo il fatto di vagare indefinitamente per lo spazio visto l'alto rischio di scontrarsi con stazioni spaziali, satelliti o meteoriti, ed è negativo entrare nell’atmosfera perché, al disfarsi, gli elementi tossici si espandono sulla biosfera e quelli che rimangono intatti possono causare dei danni fisici in determinati luoghi. I rifiuti spaziali derivano da varie fonti: 1) esplosione di un oggetto artificiale; 2) collisioni fra questi oggetti (scontro fra detriti e detriti, fra detriti e satelliti o, più raramente, fra satelliti e satelliti); 3) permanenza in orbite non controllate di satelliti che hanno terminato il loro periodo di utilità. Una volta formatisi, i rifiuti si raccolgono su 3 orbite. Si distingue fra: a) orbite basse, al di sotto di 5000 km (LEO, Low Earth Orbit); b) orbite che nascono da oggetti geostazionari (ossia quelle che percorrono orbite circolari sul piano equatoriale a un’altitudine approssimativa di 36000 km con velocità angolare pari a quella di rotazione della Terra), chiamate GEO (Geostationary Orbit), ossia quelle dei satelliti per le comunicazioni che hanno superato il loro periodo di utilizzo; c) l’orbita cimitero (300 km oltre la geostazionaria). La maggior proliferazione avviene nel LEO, a un’altitudine relativamente bassa (circa 1500 km) e proprio lì possono rendersi pericolosi. Si stima che attualmente la massa totale della circolazione sia nell’ordine delle 3000 tonnellate e che una possibile collisione fra questi oggetti possa avvenire alla velocità relativa di km/s. Si è altresì constatato che in alcune missioni del tipo Space Shuttle, la nave spaziale ha ricevuto molti colpi da parte di oggetti non controllati. La proliferazione che nasce nel GEO è meno pericolosa a causa dell’altezza e della minore abbondanza di oggetti, ma desta comunque preoccupazioni, in quanto sede dei satelliti più grandi e costosi e popolata da frammenti di diverse dimensioni (fra 15 cm e 1 metro). L'ultimo episodio di un incidente tra le stelle risale a gennaio. Capire cosa è successo non è facile.
Fonte video: http://www.youtube.com/ - E se domani..
CRONISTORIA
A inquinare lo spazio abbiamo iniziato non oggi, ma decenni orsono. In principio fu, nel 1957, il lancio in orbita dello Sputnik. Da lì il problema dei possibili rifiuti spaziali iniziò ad attirare l’attenzione dell’astrofisico Donald Kessler, il quale si rese conto che gli oggetti che stava osservando da tempo non erano micro meteoroidi bensì manufatti di origine umana. Nel 1960 alcune parti di un satellite nordamericano caddero su Cuba causando danni materiali e la morte di una mucca. Nel 1969 dei marinai giapponesi furono feriti da frammenti di un satellite sovietico. Sempre l’URSS lanciò il 1977 il satellite nucleare Cosmos 954, che si disintegrò sopra il Canada nel 1978 generando inquinamento radioattivo in un’area pari all’Austria. Il Canada chiese all’URSS informazioni sul Cosmos 954. Mosca rispose, offrendosi di rimuovere i resti del satellite, ma Ottawa declinò l’offerta. L’incidente del Cosmos 954 servi da precedente per decidere come devono comportarsi gli Stati rispetto agli incidenti dei satelliti. Queste linee guida hanno a che fare con l’obbligo di avvisare, informare, rimuovere i detriti e provvedere alla bonifica, nonchè indennizzare i danni. Sempre nel 1978 Donald Kessler analizzò le possibili conseguenze di un un’orbita LEO particolarmente congestionata da questi frammenti. La stazione spaziale sovietica MIR, in 10 anni, ha lanciato nello spazio centinaia di residui. Nel 1989 la NASA annunciò che un satellite era fuori controllo e si sarebbe disintegrato su una parte dell’Africa, del Sudamerica, dell'India, del Sudest asiatico e dell'Australia, a meno che una operazione di salvataggio non fosse riuscita a riportare sulla Terra il satellite integro. Nel 1991 caddero sull’Argentina, senza danni, le 40 tonnellate della stazione spaziale Salyut. Nel 1997 il razzo Delta si schiantò su una fattoria a 50 metri dai suoi abitanti. Secondo il rapporto dello studio sui rifiuti spaziali del Giappone del marzo 1993 si dovrebbero osservare circa 7000 frammenti di oltre 10 cm di diametro sotto un’altitudine di 5.000 km nell’orbita spaziale. Per tali studiosi, la media di collisioni fra rifiuti spaziali sarebbe dovuta crescere di circa 3 volte nel 2005. La NASA ha annunciato che da 20000 a 70000 detriti spaziali a un’altitudine di 800/1000 km girano intorno alla Terra. Nel 2007, la Cina ha bombardato il suo satellite Fengyun 1C durante un test anti-satellite creando 3000 pezzi di rifiuti tracciabili e circa 15000 micro frammenti. Nel 2009, un satellite di comunicazione russo si è scontrato con l’Iridium 22 creando più di 2000 frammenti. A marzo dello scorso anno un satellite americano è esploso in 149 frammenti che rimarranno in orbita per decenni. In tutto i satelliti in orbita non più funzionanti sono più di 3000, a cui si aggiungono i 1000 ancora in funzione (=la spazzatura spaziale del futuro), nonchè i booster, fairing e pezzi di razzo più o meno grandi vari, il cui numero è stimato in oltre 12000 frammenti. Il problema dei debris coinvolge anche la Stazione Spaziale Internazionale, che ogni tanto corregge la sua orbita per evitare una possibile collisione.
SOLUZIONI
Forse non esistono soluzioni definitive al problema. Seppur si dovessero adottare misure, i lanci dalla Terra continueranno a inquinare. L’unica cosa possibile è catalogare e osservare i rifiuti esistenti finchè non si avrà la tecnologia adeguata a distruggere i rifiuti senza rischi o costi altissimi. Malgrado la rapida evoluzione tecnologica e scientifica, non si è ancora riusciti a trovare una soluzione. Il massimo che si è riusciti a fare è limitare il numero di satelliti lanciati nello spazio, riuscendo così a evitare l’indiscriminata e incontrollata invasione dello spazio che sembrava prospettarsi negli anni '70 del secolo scorso. Ciò però può al massimo ridurre i pericoli per la nostra orbita spaziale, perchè tutti gli apparecchi tecnologici hanno una vita limitata e legata alle condizioni climatiche dello spazio. Infatti, temperature troppo basse e la presenza di elementi chimici nel lungo periodo possono risultare corrosivi. Il problema nasce quindi quando questi apparecchi iniziano a rilasciare elementi tossici o combustibile che potrebbero essere pericolosi sia nello spazio, per la possibilità di uno scontro casuale con uno di questi elementi e uno pienamente funzionante, sia a livello terrestre, visto che le conseguenze dell’inquinamento possono essere gravi. Dalla pagina NASA si sa che esiste un Dipartimento destinato a seguire il processo orbitale dei rifiuti spaziali, ma al momento tale Dipartimento non cerca una soluzione al problema (cioè come eliminare o recuperare rifiuti), nè si pone il problema ambientale. Nemmeno nella pagina ufficiale del NORAD si parla del tema ambientale. Al massimo si catalogano i rifiuti esistenti con numeri differenti e si cerca di seguirli per evitare ogni tipo di problema al momento di un lancio. Questi Dipartimenti hanno catalogato solo 10-15.000 oggetti su circa 80-90.000: un numero considerevole di resti spaziali che gira senza controllo, compresi rifiuti tossici, piccoli e incontrollabili. A volte i gruppi ecologisti, ben inseriti nel Senato USA e nell'UE, sembrano sul punto di porre in essere precauzioni per il futuro come controllare i residui tossici che potrebbero formarsi. Altrimenti, si propone si spedire più lontano i satelliti ormai inutili o perfino controllarne il rientro e il luogo di caduta - anche se questa non è una soluzione al problema! Forse bisogna aspettare che l’uomo assuma coscienza del problema ecologico, sia sulla Terra che universalmente. Da ciò dipende il nostro futuro. Su questi temi sono stati realizzati numerosi studi teorici e sperimentali per l'analisi e il possibile controllo di questo fenomeno.
Fonte immagine: www.wired.co.uk
La NASA sta sviluppando un programma che ha come obiettivi la minimizzazione o riduzione della proliferazione spaziale, la definizione dello stato attuale della proliferazione, lo sviluppo di modelli di evoluzione e mantenimento di basi di dati per Agenzie spaziali nordamericane o straniere. Lo sviluppo di tecniche avanzate di protezione fisica di future missioni spaziali e lo studio e sviluppo di politiche di regolazione delle attività spaziali. Ci sono anche degli ostacoli, di natura politica, economica e tecnologica, alla soluzione del problema. Dal punto di vista politico, si pone il problema della gestione dei rifiuti, che ha effetti diretti sugli equilibri internazionali. Non tutti gli Stati stanno affrontando l’inquinamento dello spazio allo stesso modo e rimuovere un satellite appartenente ad un altro Stato, anche se non più funzionate, può essere interpretato come atto ostile. Se è evidente la necessità di un’attività congiunta per la risoluzione del problema, non è però scontato che la posizione dei diversi attori sia perfettamente consonante. Inoltre la maggior parte degli Stati crede che il problema sia soprattutto degli USA, poiché americani sono la maggior parte dei satelliti. Dal punto di vista economico, qualsiasi intervento può costare cifre molto elevate. Secondo Kessler, però, «più tempo si aspetta, più costerà». Per quanto possa rivelarsi costoso l’intervento, dunque, non si tratta se tale intervento verrà fatto, ma quando. Infine, dal punto di vista tecnologico, data la varietà e le dimensioni degli oggetti nello spazio, è difficile individuare una tecnica unica con cui affrontare la quantità di rifiuti esistenti. Al fine di raggiungere una soluzione solida e funzionante, questi 3 livelli di problemi vanno affrontati congiuntamente. Per Kessler, il problema dei rifiuti nello spazio sarebbe simile a quello del cambiamento climatico: le nostre azioni stanno preparando la base per potenziali problemi nel futuro ma non essendo gli scienziati in grado di quantificare e datare i futuri impatti di queste azioni, la minaccia correlata perde di credibilità e forza. Poiché non si possono prevedere entità e tempistiche delle conseguenze, potrebbe essere prudente agire seguendo il principio precauzionale, perché le conseguenze potrebbero essere peggiori di quanto si immagina.