I detriti orbitali geosincroni minacciano i satelliti, l’allerta dagli astronomi

Gli astronomi dell’Università di Warwick avvertono che i detriti orbitali che rappresentano una minaccia per i satelliti operativi non vengono monitorati abbastanza da vicino, poiché un nuovo sondaggio ha rilevato che oltre il 75% dei detriti spaziali non può essere abbinato a oggetti noti nei cataloghi satellitari pubblici.

Gli astronomi chiedono indagini più regolari in profondità dei detriti orbitali ad alta quota per aiutare a caratterizzare gli oggetti residenti e determinare meglio i rischi posti ai satelliti attivi su cui facciamo affidamento per i servizi essenziali, comprese le comunicazioni, il monitoraggio meteorologico e la navigazione.

La ricerca fa parte del progetto DebrisWatch, una collaborazione in corso tra l’Università di Warwick e il Defense Science and Technology Laboratory (Regno Unito) con l’obiettivo di fornire una nuova visione dei sondaggi della regione geosincrona che sono stati condotti in passato. I risultati sono riportati nella rivista Advances in Space Research. La ricerca è stata finanziata in parte dal Science and Technology Facilities Council (STFC), parte del Regno Unito per la ricerca e l’innovazione, ed è stata sostenuta dalla Royal Society.

Questa indagine è stata ottimizzata per cercare detriti deboli, oggetti troppo piccoli o scarsamente riflettenti per essere regolarmente monitorati e registrati in cataloghi disponibili al pubblico. Il Comando Strategico degli Stati Uniti (USSTRATCOM) mantiene il catalogo pubblico più completo, utilizzando la sua rete di sorveglianza spaziale globale (SSN) che comprende oltre 30 radar terrestri e telescopi ottici, insieme a 6 satelliti in orbita.

L’SSN è in grado di monitorare oggetti ad alta quota fino a circa 1 metro di diametro. Sebbene alcuni residenti della regione geosincrona siano spesso definiti “stazionari”, le collisioni possono comunque verificarsi con velocità relative di chilometri al secondo. Con questo in mente, anche piccoli oggetti potrebbero causare molti danni a un satellite attivo.

Alla ricerca della luce dei detriti

Le immagini del sondaggio sono state analizzate utilizzando una pipeline di software personalizzata progettata per individuare i detriti candidati e analizzarne la luminosità nel tempo. Le “curve di luce” risultanti contengono una grande quantità di informazioni sugli oggetti stessi, inclusa la loro forma, proprietà di superficie e atteggiamento, ma sono anche influenzate da altri fattori come la visualizzazione della geometria e le interferenze atmosferiche. Districare questi componenti rimane un compito molto difficile e grandi quantità di dati di alta qualità saranno fondamentali per lo sviluppo e il perfezionamento delle tecniche necessarie.

Gli astronomi hanno concentrato la loro indagine sulla regione geosincrona, situata a circa 36.000 chilometri sopra l’Equatore, dove i satelliti orbitano con un periodo che corrisponde alla rotazione terrestre. Molto al di sopra dello strato più esterno dell’atmosfera terrestre, non ci sono meccanismi naturali (come la resistenza atmosferica) per indurre il decadimento orbitale, quindi i detriti generati in prossimità della regione geosincrona rimarranno lì per un tempo davvero molto lungo.

Per aiutarli a scoprire detriti deboli, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio Isaac Newton sull’isola di La Palma delle Canarie, che ha una grande apertura di 2,54 m, che gli consente di raccogliere fotoni di luce su una vasta area. Hanno utilizzato una strategia ottimizzata per garantire che la luce solare riflessa dagli oggetti candidati rientrasse negli stessi pixel della fotocamera, per aumentare le loro possibilità di essere rilevati. Strisce di cielo sono state scansionate, lungo e sotto la cintura geostazionaria, dove risiedono la maggior parte dei satelliti geosincroni operativi.

La maggior parte delle tracce orbitali rilevate dagli astronomi avevano una luminosità corrispondente a circa 1 metro o inferiore. Oltre il 95% di questi deboli rilevamenti non è riuscito a corrispondere a un oggetto noto nel catalogo USSTRATCOM disponibile al pubblico, poiché sono troppo deboli per essere monitorati regolarmente e in modo affidabile dal SSN. Quando i ricercatori hanno incluso tutti i loro rilevamenti, compresi quelli sopra e sotto 1 m, oltre il 75% sono risultati non corrispondenti.

L’autore principale James Blake, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, ha dichiarato: “Le curve di luce estratte dalle immagini del nostro sondaggio mostrano quanto possano essere vari questi oggetti, sia in termini di natura fisica che di atteggiamento o comportamento in orbita. Molti dei deboli detriti non catalogati sembrano rotolare, mostrando una significativa variazione di luminosità attraverso la finestra di osservazione.”

“Questi tipi di caratteristiche possono dirci molto sulle forze perturbative che agiscono sui residenti della regione geosincrona, ma evidenziano anche che dobbiamo essere più attenti quando facciamo ipotesi sulle proprietà di questi oggetti. Dobbiamo sondare ulteriormente la debole popolazione di detriti e ottenere più dati per ottenere una migliore comprensione di ciò che è là fuori,” ha continuato Blake.

Come hanno origine i detriti orbitali

I detriti artificiali in orbita attorno alla Terra possono originarsi per una serie di ragioni: i satelliti stessi diventano detriti quando raggiungono la fine della loro vita; i corpi dei razzi abbandonati dopo aver lanciato con successo i loro carichi utili possono esplodere o “rompersi” dopo molti anni in orbita; possono verificarsi collisioni tra corpi in orbita, a volte con conseguente migliaia di nuovi frammenti; il duro ambiente dello spazio può deteriorare i satelliti nel tempo, liberando pezzi di coperta isolante e scaglie di vernice.

Gli astronomi stanno ora studiando modi per estrarre ancora più informazioni dai dati dell’indagine, utilizzando osservazioni simultanee che sono state prese con un secondo strumento più piccolo. Mirano a promuovere nuove collaborazioni per garantire che questo sondaggio possa fungere da gateway per un’attività duratura.