Spazzatura spaziale
Rappresentazione grafica dei detriti spaziali
in orbita intorno alla Terra
(Fonte: USSPACECOM)
Il bit (binary digit), mattone elementare dell'informazione dell'attuale era digitale, è praticamente senza peso ed ecologico.
Ma siamo veramente sicuri? I bit per essere trasmessi hanno bisogno delle cosiddette "autostrade" digitali fatte di cavi,
fibre ottiche e satelliti. Ma nel mondo digitale l'invecchiamento dei componenti hardware (ferraglia) è esasperato al massimo,
quindi se possiamo sostituire un vecchio cavo buttandolo tranquillamente nel secchio dell'immondizia, cosa ce ne facciamo di
un vecchio satellite?
Non possiamo semplicemente cliccarci sopra e trascinarlo nel cestino, come siamo abituati a fare tutti i giorni con i files
dei nostri sistemi operativi (windows, linux, ecc.). Tutto ciò che abbiamo lanciato in orbita prima o poi, come ci
ha spiegato Sir Isaac Newton con la sua legge di attrazione gravitazione, è destinato a ricaderci in testa. Questo è già
successo per la MIR, la stazione spaziale sovietica, che ha concluso la sua gloriosa carriera nel marzo 2001 con un tuffo
spettacolare nell'Oceano Pacifico.
La MIR in orbita intorno alla Terra
Il rientro dello Skylab pesante 74 tonnellate, avvenuto l'11 Luglio 1979, produsse una pioggia di detriti che interessò una fascia lunga più di 2.000 km, compresa tra l'Oceano Indiano e l'Australia Occidentale, con rottami lunghi anche 2 metri, fortunatamente senza procurare danni a cose e persone.
Lo Skylab in orbita intorno alla Terra
Invece poteva procurare seri problemi il rientro del satellite russo Cosmos 1 nel 1978, equipaggiato con un motore a propulsione nucleare, che in fase di rientro nell'atmosfera si disintegrò in tanti frammenti radioattivi, ricadendo fortunatamente su un'area desertica di 100.000 chilometri quadrati del Canada.
Il satellite Cosmos 1
Attualmente, secondo un rapporto costantemente aggiornato del Comando Spaziale degli Stati Uniti (USSPACECOM), la "spazzatura spaziale" in orbita è composta di circa 9.000 oggetti con dimensioni superiori ai 10 centimetri, 100.000 oggetti da 1 a 10 centimetri, mentre quelli al di sotto di 1 centimetro si aggirano intorno alle decine di milioni. Si tratta soprattutto di parti di satelliti fuori uso, parti degli stadi dei missili che li hanno messi in orbita, vecchi serbatoi, bulloni, guarnizioni e rottami vari generati da collisioni accidentali.
Il logo dello USSPACECOM
Questa spazzatura spaziale è concentrata soprattutto in una fascia compresa tra i 500 Km ed i 2.000 Km di quota, con una
velocità compresa tra i 27.000 Km/h ed i 35.000 Km/h. A quelle velocità anche un oggetto piccolissimo, con la massa di appena
1 grammo diventa un proiettile micidiale, che può pregiudicare la perfetta riuscita di una missione spaziale
(1).
Facendo un esempio pratico possiamo dire che quel detrito spaziale con la massa di 1 grammo, che orbita alla quota di 500 Km,
possiede la stessa energia cinetica di un'automobile di media cilindrata, con una massa di 1.000 Kg che viaggia a 27,41 Km/h
(2).
Una delle collisioni spaziali più spettacolari avvenne il 24 Luglio 1996 quando il piccolo satellite francese Cerise,
investito alla velocità di circa 53.000 km/h da un frammento del razzo Ariane esploso in orbita circa 10 anni prima, procurò
non pochi grattacapi ai tecnici spaziali, i quali solo dopo notevoli sforzi riuscirono nuovamente a stabilizzarne l'orbita.
Il satellite francese Cerise
Anche lo Space Shuttle è vittima della spazzatura spaziale, infatti alle prime navette, a conclusione della missione spaziale, venivano regolarmente sostituiti i finestrini a causa dei danni procurati dai micro detriti in orbita. Oggi la navetta vola in orbita capovolta ed in retromarcia, in modo da proteggere da urti accidentali le sue parti più delicate e vulnerabili. Questa tecnica di volo è stata studiata anche per proteggere gli astronauti quando si trovano in attività extraveicolare (extra vehicolar activity), perché le loro tute riescono a proteggerli solo da particelle con dimensioni inferiori al decimo di millimetro. Quindi lo Shuttle funge anche da scudo mettendosi davanti nella direzione del moto, assorbendo gli urti dei detriti spaziali con la parte inferiore.
Ma i detriti spaziali, oltre ad essere un problema etico, rappresentano soprattutto un problema pratico ed economico, visto
che danneggiano attrezzature che costano svariati milioni di euro. Quindi, per regolamentare l'uso dello spazio esterno, sono
entrati in vigore tre strumenti giuridici internazionali, che hanno una particolare importanza per il problema dei detriti
spaziali:
- il Trattato sullo spazio esterno (1967);
- il Trattato sulla responsabilità per danni causati da oggetti spaziali (1972);
- la Convenzione delle Nazioni Unite per la registrazione degli oggetti lanciati nello spazio (1975).
Questi Trattati considerano lo spazio esterno, al pari degli oceani fuori dalle acque territoriali o dell'Antartide, come un
bene appartenente a tutto il genere umano, quindi può essere utilizzato solo a favore di tutti i paesi, senza nessuna
discriminazione, ed in conformità al diritto internazionale. L'articolo VIII del Trattato sullo spazio esterno stabilisce, al
fine di individuare responsabilità precise in caso di incidenti, che lo stato di immatricolazione di un oggetto lanciato
nello spazio impone la giurisdizione, il controllo e la responsabilità da parte della nazione proprietaria. Questo significa,
almeno in linea di principio, che i danni prodotti da detriti spaziali possono essere attribuiti ad un responsabile e,
secondo quanto contenuto nel Trattato sulla Responsabilità del 1972, soggetti a risarcimenti monetari.
La Convenzione del 1975 richiede a tutti i paesi aderenti una dichiarazione sommaria di ogni lancio spaziale, che avvalla
l'appartenenza di un satellite ad una nazione, dichiarazione che poi viene inclusa in un registro pubblico presso le Nazioni
Unite. Per danno si intende, secondo quanto esposto nel articolo I del Trattato del 1972, la perdita di vite umane, lesioni a
persone o cose, oppure perdita di beni; mentre non è tuttora perseguibile il danno prodotto all'ambiente spaziale. Le grandi
imprese spaziali, come le famose missioni Apollo sulla Luna, la collaborazione tra russi ed americani sulla MIR, la
costruzione della Stazione Spaziale Internazionale e le meravigliose esplorazioni interplanetarie riempiono di commozione ed
orgoglio centinaia di milioni di persone nel mondo.
La Stazione Spaziale Internazionale (ISS)
Ma queste imprese, scientifiche e tecnologiche, hanno esteso allo spazio la frontiera dell'esplorazione e dello sfruttamento economico. L'uso civile dello spazio intorno alla Terra per il telerilevamento, l'oceanografia, la climatologia, e la geofisica, ha acquistato un ruolo ed un'importanza ormai insostituibile. Ma un ottimismo incondizionato e trionfalistico, oltre ad essere ingiustificato, sarebbe soprattutto molto pericoloso. Il rischio di collisioni, da parte di una struttura orbitante, con detriti spaziali è direttamente proporzionale alla sua area d'ingombro ed alla durata temporale del suo impiego. A differenza di altri problemi di inquinamento, come il buco dell'ozono o l'emissione di anidride carbonica ed altri gas che contribuiscono ad aggravare l'effetto serra, il problema dei detriti spaziali non riscuote una adeguata consapevolezza da parte del pubblico e dei responsabili delle politiche spaziali. Gli operatori commerciali non gradiscono una limitazione unilaterale nell'uso dello spazio, perché sarebbe svantaggioso economicamente nei confronti degli altri operatori che non si sentono vincolati a tali limitazioni. Ma le decisioni delle multinazionali non possono basarsi unicamente sulla regola del profitto immediato, ma devono soprattutto tener conto dell'opinione pubblica. La presenza nello spazio dei detriti spaziali sicuramente causerà altri incidenti più o meno gravi, che potranno forse consolidare il consenso verso un accordo internazionale sulla necessità di radicali misure preventive. L'importante è che ciò accada molto presto, per evitare rischi molto maggiori, anche se lontani nel tempo.
Appendice
(1) Energia cinetica di un detrito spaziale, con la massa di 1 grammo, alla quota di 500 Km dalla superficie della Terra:
Costante di Gravitazione Universale (G) = 6,673 * 10-11 [Newton * metri2 / Kg2]
Massa della Terra (M) = 1024 [Kg]
Raggio della Terra (R) = 6,371 * 106 [metri]
Quota orbitale dello Space Shuttle (H) = 500 Km = 5 * 105 [metri]
Massa del detrito spaziale (m) = 1 grammo = 10-3 [Kg]
Equilibrio dinamico alla quota di 500 Km:
Forza gravitazionale = Forza centrifuga
(la risultante delle forze, applicata nel baricentro del detrito spaziale, è nulla)
Forza gravitazionale = (G * M * m) / (R + H)2
(Diretta verso il centro della Terra)
Forza centrifuga = (m * V2) / (R + H)
(Opposta alla Forza gravitazionale)
Velocità del detrito spaziale (V) = [ (G * M) / (R + H) ]1/2
V = 7.614 [metri/sec] = 27.410 [Km/h]
Energia cinetica del detrito spaziale (Ec) = 1/2 * m * V2
Ec = 1/2 * (10-3) * (7,614 * 103)2 = 28.986,5 [Joule]
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(2) Energia cinetica di un'automobile di media cilindrata che viaggia a 27,41 Km/h:
Massa automobile M(auto) = 103 Kg
Velocità automobile V(auto) = 27,41 [Km/h] = 7,614 [metri/sec]
Energia cinetica dell'automobile Ec = 1/2 * (103) * (7,614)2 = 28.986,5 [Joule]
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Giovanni Zavarelli