In questi giorni sono Wimbledon, il Tour de France e i Mondiali di calcio. Magari più di uno, contemporaneamente, su dispositivi diversi, così da non dover scegliere se seguire il percorso della Grand Boucle verso Bordeaux o il duello Sinner-Djokovic che decreterà il secondo finalista di questa edizione dell’iconico torneo su erba. E mentre siete lì, cercando di non perdere nemmeno un colpo e dividendo vista e cervello con una concentrazione da professionisti dell’ipnosi, lo schermo diventa nero. Un piccolo frammento grande la metà del telecomando ha urtato il “vostro” satellite di riferimento, danneggiandolo. Improbabile, forse, ma possibile. Per evitare questo, ma anche e soprattutto danni di maggior portata – non me ne vogliano gli appassionati di tennis e ciclismo – i ricercatori dell’Università di Warwick, nel Regno Unito, hanno analizzato immagini d’archivio dell’orbita geostazionaria individuando detriti di appena 5 centimetri, e caratterizzandone il comportamento. I risultati sono pubblicati sul Journal of the Astronautical Sciences.
Immagini Geo Polar generate da un punto di osservazione situato sopra il Polo Nord, che mostrano la concentrazione dei satelliti nell’orbita terrestre bassa (Leo) e nella regione geosincrona a forma di anello. Crediti: Nasa/Odpo
L’orbita geostazionaria (Geo) è certamente la più preziosa e ambita. Si trova esattamente a 35786 km di quota sopra l’equatore, altezza alla quale un satellite completa un’orbita nello stesso tempo impiegato dalla Terra per ruotare, apparendo immobile nel cielo. Per questo è occupata principalmente da satelliti per le telecomunicazioni, la meteorologia, il monitoraggio dell’ambiente e la radiodiffusione. Attualmente ospita 900 oggetti in tutto, circa 600 dei quali attivi e, come ormai qualunque posto in cui l’uomo abbia messo mano, una quantità non ben definita di detriti spaziali di varie dimensioni, più o meno pericolosi. I più grandi – satelliti inattivi o frammenti di questi – hanno orbite e comportamenti ben noti, continuamente tracciati e monitorati. Altri, più piccoli e quindi più deboli, risultano invece difficili da individuare e si muovono nello spazio come vere e proprie schegge impazzite capaci di danneggiare, come proiettili, la strumentazione attiva.
«I frammenti di detriti spaziali possono muoversi gli uni rispetto agli altri a velocità molto elevate, fino a diversi chilometri al secondo», spiega James Blake, ricercatore al Centre for Space Domain Awareness dell’Università di Warwick e primo autore dello studio. «L’energia in gioco è enorme e persino detriti di piccole dimensioni possono provocare danni significativi a satelliti dal valore di milioni di euro. Per questo anche gli oggetti più piccoli sono importanti».
Il problema dei detriti che si trovano in prossimità dell’orbita geostazionaria è proprio la loro distanza enorme, ben al di sopra dell’atmosfera terrestre, per cui gli oggetti di piccole dimensioni risultano estremamente deboli e difficili da individuare. Inoltre, qualsiasi detrito prodotto in questa regione può rimanervi praticamente per sempre.
Simulazione che dimostra la capacità della tecnica di image stacking di far emergere segnali deboli al di sopra della soglia di rumore. Crediti: Dr Ben Cooke / Università di Warwick
Le campagne di osservazione dei detriti in orbita geostazionaria si concentrano generalmente su una regione che circonda l’orbita principale, con una forma ad anello, dove si cercano satelliti dismessi alla deriva e detriti non controllati. In questo studio, i ricercatori hanno riesaminato un archivio di dati proveniente da una precedente indagine sui detriti Geo condotta con il telescopio Isaac Newton da 2,54 metri, situato a La Palma, nelle Isole Canarie. Applicando nuovi algoritmi per l’elaborazione delle immagini, sono riusciti a individuare bersagli estremamente deboli – tra i più deboli mai rilevati – e a caratterizzarne il comportamento analizzandone le curve di luce, scoprendo che molti di essi ruotano caoticamente mentre orbitano nello spazio.
Per individuare questi oggetti così deboli, è stata utilizzata una tecnica, chiamata blind stacking, che ha permesso di identificare 25 nuovi oggetti prima non rilevati. Si tratta di un metodo diffuso in astronomia per aumentare la sensibilità dei dati: in questo caso consiste nel testare un gran numero di possibili traiettorie lungo le quali un oggetto nascosto potrebbe muoversi all’interno di una sequenza di immagini e nel combinarle tra loro, così da far emergere il segnale dell’oggetto dal rumore di fondo.
Tenendo conto delle nuove rilevazioni, quasi l’80 per cento degli oggetti deboli identificati nello studio non era stato precedentemente documentato, ossia non compare nei cataloghi pubblicamente disponibili. Il prossimo passo sarà ampliare ulteriormente l’indagine sfruttando osservazioni provenienti da altri telescopi distribuiti in diverse parti del mondo.
Dopo la campagna osservativa originale, i ricercatori hanno cercato di estenderne la copertura geografica utilizzando grandi telescopi in Australia e in Giappone, in collaborazione con l’Australian National University e con l’agenzia spaziale giapponese (Jaxa). Un lavoro urgente, dicono gli autori, anche perché i posti disponibili nella fascia geostazionaria sono limitati e garantirne la sicurezza è fondamentale.
«I detriti nell’orbita geosincrona rappresentano un potenziale campo minato», sottolinea Stuart Eves, consulente spaziale al Sje Space Ltd e coautore dello studio. «Nessuno si avventurerebbe in un campo minato sulla Terra senza un rilevatore di mine. Allo stesso modo, nessuno dovrebbe lanciare un satellite in orbita geostazionaria senza un’adeguata ricognizione dei detriti».
Per saperne di più:
- Leggi sul Journal of the Astronautical Sciences l’articolo “DebrisWatch II: Digging Deeper for Geosynchronous Debris“, di James A. Blake, Benjamin F. Cooke, Cristina Paragini, William Feline, Christopher A. Onken, Don Pollacco, Grant Privett, Toshifumi Yanagisawa, Robert Airey, Ioannis Apergis, Roberto Armellin, Lily Beesley, Paul Chote, Anna-Maria Cutolo, Stuart Eves, Tomoko Fujiwara, Daisuke Kuroda, Isobel S. Lockley, Alexander MacManus, James McCormac, Morgan A. Mitchell, Tokuhiro Nimura, Kota Nishiyama, Shin-ichiro Okumura, Thomas Schildknecht, Billy Shrive, Seitaro Urakawa, Dimitri Veras, Phineas Whitlock e Christian Wolf