Inquinamento spaziale

Introduzione

Si potrebbe avere l’impressione che la porzione di spazio che circonda il nostro pianeta possa accogliere senza esaurirsi le future città spaziali che fino a pochi anni fa esistevano solo nel mondo del cinema o della fantascienza. Si potrebbe anche avere l’impressione che l’enorme mole di rifiuti spaziali, di satelliti, di piattaforme scientifiche e di diverse strumentazioni disseminati nello spazi e creata dagli astronauti-scienziati non crei problemi nell’immensità dell’universo. Così non è e, se pensassimo in questo modo, saremmo degli illusi. La corteccia spaziale che avvolge il nostro pianeta ha un’orbita propria che finisce irrimediabilmente per assorbire tutta la ferraglia spaziale che, una volta lasciata la Terra, diventa inutile per gli astronauti. Questa ferraglia produce continuamente un forte inquinamento spaziale che si traduce poi in inquinamento ambientale quando questi resti, o i loro componenti tossici, precipitano gradualmente verso il nostro pianeta. Abbiamo sempre sentito dire che l’atmosfera terrestre  è una perfetta campana di protezione contro qualunque attività pericolosa 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 lungo i millenni con pochi cambi evolutivi radicali rispetto ad altri pianeti. Nonostante ciò la gravità vince sempre e permette a elementi non appartenenti alla sua orbita, come i meteoriti o i già citati rifiuti, di tornare verso il centro attratti dalla forza di un enorme magnete che non è altro che il nucleo terrestre. In questo modo la vita può continuare ma si corre sempre il rischio di entrare in collisione con gli elementi spaziali che circondano il nostro pianeta, inclusi ovviamente i rifiuti tecnologici spaziali. Se si considera che non solo non si è cercato il modo di eliminare questi rifiuti ma si lascia che essi si accumulino nello spazio ci si renderà conto del pericolo che corre il nostro pianeta.

Storia

Tutto cominciò con lo Sputnik… Nel 1957, con il lancio dello Sputnik, si cominciò a produrre spazzatura spaziale. Da allora sono stati messi in orbita più di cinquemila apparecchi che, esaurendo con il tempo la loro funzione, vengono progressivamente abbandonati. Al  momento esistono tre orbite che accumulano spazzatura: l’orbita bassa (LEO), l’orbita cimitero e l’orbita geostazionaria. Quest’ultima è la più preoccupante: vi si trovano i satelliti (a 36 chilometri dalla Terra) e si stima che vi siano circa tremila frammenti di diversa taglia (fra 15 cm e 1 metro). Vi si trovano anche gli oggetti più diversi da una semplice bottiglia fino a materiale per le riparazioni e il montaggio, passando per resti di satelliti danneggiati o guasti. Il razzo Pegasus, per esempio, spedito nello spazio nel 1994 esplose due anni dopo generando centinaia di migliaia di frammenti, di cui anche i più piccoli sono molto pericolosi. Un astronauta che fosse colpito da un piccolo frammento di pittura durante una passeggiata speciale morirebbe all’istante visto che la maggioranza di questi frammenti viaggia a una velocità altissima. Per esempio, nel 1965 l’astronauta Edward Hite perse un guanto di circa trenta centimetri che si disintegrò nell’atmosfera circa un mese dopo ma che nel frattempo aveva viaggiato a ventottomila chilometri all’ora. A questa velocità se una nave spaziale si scontrasse con il guanto verrebbe distrutta. Nel 1979, l’amministrazione nazionale di aeronautica e dello spazio degli Stati Uniti (NASA) disse pubblicamente che erano stati lanciati nello spazio 11.366 oggetti speciali dei quali 4633, e in seguito 6733, erano già rientrati nell’atmosfera terrestre. Nove anni dopo la Commissione Nordamericana di Difesa Aerospaziale (NORAD), un ente in grado di raccogliere oggetti del diametro di dieci centimetri a una distanzia di cinquecento chilometri nello spazio, disse pubblicamente che erano stati lanciati 19.037 oggetti nello spazio, dei quali circa 12.000 erano rientrati nell’atmosfera della terra. Di questi oggetti spaziali, sebbene tutti fossero stati lanciati contribuendo all’esplorazione e allo sfruttamento dello spazio, il 95% oggi non funziona, non è controllato e costituisce la cosiddetta spazzatura spaziale.

Conseguenze

Anche le azioni volontarie hanno contribuito alla creazione della spazzatura. La MIR russa, come esempio di negligenza, durante  i suoi dieci anni di vita ha lanciato nello spazio centinaia di residui. Non è assurdo pensare che, metaforicamente, “il cielo può caderci sulla testa”.

Generalmente, questi residui senza controllo si distruggerebbero venendo a contatto con l’atmosfera terrestre. In passato sono però caduti sulla terra senza alcun controllo diversi detriti. Ne sono stati identificati almeno sessanta casi alcuni dei quali molto esemplificativi  come le venti tonnellate di ferraglia create da Skylab che si sparsero fra l’Australia e l’India nel 1979. Un altro caso significativo si verificò nel 1997 quando il razzo Delta si schiantò su una fattoria a soli cinquanta metri dai suoi abitanti.

Migliaia e migliaia di pezzi di satelliti e altri oggetti fuori controllo pullulano intorno alla terra. In media, un rifiuto rientra tutti i giorni nell’atmosfera terrestre. Mentre la maggioranza si incendia un gran numero resiste e può atterrare, minacciando la vita e le proprietà delle persone.
Si dice un oggetto abbia il 30% di possibilità di colpire la Terra. Ancora più improbabile è colpire un’area abitata però, come dice il mio stimato collega Prof. Doo Hwan Kim, non ci troviamo nell’ambito della teoria ma in quello della realtà e man mano che il numero di oggetti spaziali cresce aumenta anche la quantità di pezzi e frammenti, inquinando lo spazio e costituendo una minaccia presente e futura per l’umanità.

Nel novembre del 1960 alcune parti di un satellite nordamericano caddero su Cuba causando danni materiali e la morte di una mucca. Anche il 5 giugno 1969 dei marinai giapponesi furono feriti da alcuni frammenti di un satellite sovietico. L’Unione Sovietica lanciò il 18 settembre 1977 il satellite nucleare Cosmos 954 per operazioni di vigilanza nautica. Questo satellite 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. Il Canada declinò l’offerta. L’unione fra USA e Canada per effettuare la rimozione fu chiamata “operazione luce del mattino”. Il Canada chiese all’URSS sei milioni di dollari nel 1979 ma non cercò di ottenere il rimborso dei venticinque milioni di dollari di spese.

L’incidente del Cosmos 954 nel 1978 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
a) avvisare, b) informare, c) rimuovere i detriti e provvedere alla bonifica, d) indennizzare i danni.
Nel 1989 la NASA annunciò che un satellite era fuori controllo e si sarebbe disintegrato su una parte dell’Africa, del Sudamerica, India, Sudest asiatico e Australia a meno che una operazione di salvataggio non fosse riuscita a riportare sulla Terra il satellite integro. Nel 1991 caddero sull’Argentina senza causare nessun danno, le quaranta tonnellate della stazione spaziale Salyut. Secondo il rapporto dello studio sui rifiuti spaziali del Giappone del marzo 1993 si dovrebbero osservare circa settemila frammenti di oltre dieci centimetri di diametro al disotto di un’altitudine di cinquemila chilometri nell’orbita spaziale. Questo gruppo di studiosi concluse che la media di collisioni fra rifiuti spaziali crescerà di circa tre volte nel 2005.

La NASA ha annunciato che da ventimila a settantamila detriti spaziali a un’altitudine di ottocento/mille chilometri girano intorno alla Terra. La conclusione è che esistono migliaia di pezzi di satelliti e altri oggetti ormai fuori controllo e non funzionanti.

Cause

I satelliti inutili, i moduli del razzo usato per il lancio, le piattaforme di ricerca vanno in giro per la nostra orbita senza nessun tipo di controllo. Quando entrano per caso o a causa della corrosione 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 (chiaramente dipende sempre dal materiale, la stazione spaziale sovietica MIR atterrò, fortunatamente nell’oceano, quasi intera) e, a causa dell’attrito, si scompongono evitando i danni che potrebbero essere causati da un impatto con una città ma diffondendo in questo modo elementi tossici per la vita.

Visto che nessuno li ha considerati un problema i rifiuti spaziali non prendono un’orbita definita una volta assolta la loro funzione. Molti di loro si trovano a un’altitudine relativamente bassa (circa millecinquecento chilometri) e proprio lì possono rendersi pericolosi. 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 arriverà il momento decisivo: se l’oggetto si mantiene oltre la capacità di attrazione della Terra potrà vagare per un tempo indefinito. Al contrario, se finiscono in un punto in cui l’attrazione terrestre è forte in poco tempo entreranno nell’atmosfera e cominceranno il processo di disintegrazione. L’una e l’atra cosa sono negative. È negativo il fatto di vagare indefinitamente per lo spazio visto che il rischio di scontrarsi con un satellite, con un meteorite o con le stazioni spaziali è alto, 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.

Informazioni sulla proliferazione spaziale

La proliferazione spaziale consiste nella crescente accumulazione di oggetti artificiali che circolano in orbite geocentriche non controllate.

Questi oggetti derivano fondamentalmente da varie fonti:

1. Esplosione, voluta o no, di un oggetto artificiale.
2. Collisioni fra questi oggetti. c) permanenza in orbite non controllate di satelliti che hanno terminato il loro periodo di utilità. Bisogna distinguere fra orbite al di sotto di 5000 km (Leo, Low Earth Orbit) e quelle che nascono da oggetti geostazionari, ossia quelle che percorrono orbite circolari sul piano equatoriale a un’altitudine approssimativa di trentaseimila chilometri con velocità angolare pari a quella di rotazione della Terra. Queste ultime si chiamano GEO (Geostationary Orbit) e sono quelle dei satelliti per le comunicazioni che hanno superato il loro periodo di utilizzo.

La maggior proliferazione avviene nel LEO e si stima che attualmente  la massa totale della circolazione sia nell’ordine delle tremila tonnellate e una possibile collisione fra questi oggetti possa avvenire alla velocità relativa di km/sec. D’altra parte è stato constatato che in alcune missioni del tipo Space Shuttle che la nave spaziale ha ricevuto un numero considerevole di 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.

Possibili soluzioni

Non esistono soluzioni immediate all’accumulazione di rifiuti spaziali e sembra difficile trovarne in un futuro prossimo. Anche se si dovessero adottare misure per evitare la produzione di spazzatura spaziale i lanci da terra continueranno a essere una fonte di inquinamento differito. L’unica cosa possibile è catalogare e osservare i rifiuti esistenti fino a quando non si riuscirà ad avere la tecnologia adeguata per distruggere i rifiuti senza rischi o costi altissimi.

La scienza avanza con passi da gigante e la evoluzione tecnologica si perfeziona costantemente. Nonostante ciò non si è ancora riusciti a trovare una soluzione per evitare tutti i rifiuti spaziali. Negli ultimi anni il massimo che i governi e le agenzie spaziali sono 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 settanta. Ciò però può al massimo ridurre leggermente i pericoli per la nostra orbita spaziale, visto che tutti gli apparecchi tecnologici hanno una vita limitata e legata alle condizioni climatiche dello spazio. Infatti, temperature eccessivamente 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 del combustibile che potrebbero arrivare a essere pericolosi tanto nello spazio, a causa della possibilità di uno scontro casuale con uno di questi elementi e uno pienamente funzionante, quando a livello terrestre visto che, come abbiamo detto prima, le conseguenze dell’inquinamento possono essere nefaste.

Se entriamo nella pagina della NASA ci accorgiamo che esiste un dipartimento destinato a seguire il processo orbitale dei rifiuti spaziali, nonostante ciò abbiamo potuto capire che al momento questo dipartimento non cerca una soluzione al problema. Al massimo si catalogano i rifiuti esistenti con numeri differenti che si cerca di seguire per evitare qualunque tipo di problema al momento di un lancio. È chiaro però che questo dipartimento non sta prendendo in considerazione nessuna soluzione per l’eliminazione o il recupero dei rifiuti e non si sta nemmeno ponendo il problema ambientale. Nemmeno nella pagina ufficiale del NORAD si parla del tema ambientale anche se sembra che il proseguo sia più esaustivo. Ciò che sembra evidente è che questi dipartimenti sono riusciti a catalogare solo dieci - quindicimila oggetti su circa ottanta - novantamila. Da ciò deriva che un numero considerevole di resti spaziali gira senza controllo sulle nostre teste per non parlare dei rifiuti tossici, piccolissimi e assolutamente incontrollabili.

L’altra faccia dell’avventura spaziale non è più divertente. A volte i gruppi ecologisti, ben inseriti nel senato statunitense e nella comunità europea, 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 ovviamente questa non è una soluzione al problema. Forse sarà necessario aspettare che l’uomo assuma coscienza del problema ecologico non solo sulla Terra ma anche universalmente. Da ciò dipende il nostro futuro.

Su questi temi sono stati realizzati numerosi studi, ricerche e lavori teorici e sperimentali per la analisi e il possibile controllo di questo fenomeno. La NASA sta sviluppando un programma che ha i seguenti obiettivi:

1. Minimizzazione o riduzione della proliferazione spaziale.
2. Definizione dello stato attuale della proliferazione, sviluppo di modelli di evoluzione e mantenimento di basi di dati per agenzie spaziali nordamericane o straniere
3. Sviluppo di tecniche avanzate di protezione fisica di future missioni spaziali.
4. Studio e sviluppo di politiche di regolazione delle attività spaziali.