Zero Debris Technical Booklet (ESA)

L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha pubblicato il "Zero Debris Technical Booklet" il 15 gennaio 2025, un documento fondamentale che delinea le tecnologie necessarie per raggiungere l'obiettivo di Zero Debris entro il 2030. Questo booklet è il risultato di una collaborazione tra ingegneri, operatori, giuristi, scienziati ed esperti di politica, tutti membri della comunità Zero Debris, composta dai firmatari della Zero Debris Charter. 

L'obiettivo principale è prevenire la generazione di nuovi detriti spaziali, evitare collisioni e garantire la rimozione tempestiva dei satelliti al termine della loro missione. Il documento identifica sei obiettivi tecnologici chiave, tra cui: prevenire il rilascio di nuovi detriti, migliorare la sorveglianza del traffico spaziale e approfondire la conoscenza degli effetti dei detriti spaziali. Questo sforzo collettivo rappresenta un passo significativo verso un futuro sostenibile nello spazio, promuovendo una collaborazione internazionale per la salvaguardia dell'ambiente orbitale terrestre.

La salvaguardia dell'ambiente orbitale

L'ambiente orbitale è una risorsa naturale limitata. Principalmente, esso viene utilizzato per la transizione di satelliti, i quali percorrono orbite stazionare per la trasmissione di segnali. In altri casi (orbita bassa), costruzioni umane come la Stazione Spaziale Internazionale percorrono numerose orbite terrestri giornalmente, inviando dati a terra per poter essere analizzati. Con l'aumento delle attività spaziali e la “democratizzazione” dell'accesso allo spazio, la popolazione di oggetti in orbita terrestre (e, possibilmente, lunare) è destinata a crescere. Ciò potrebbe mettere seriamente a dura prova lo spazio a disposizione per le attività umane. Al momento, v’è consenso sulla necessità urgente di azioni più ambiziose da parte di tutti i soggetti coinvolti per prevenire, mitigare e rimuovere i detriti in ambito internazionale . Questo è cruciale per garantire la sostenibilità a lungo termine delle attività spaziali, come definito nelle linee guida del Comitato delle Nazioni Unite per l'Uso Pacifico dello Spazio Extra-Atmosferico.

Per affrontare questa sfida, l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha facilitato lo sviluppo della Zero Debris Charter, una dichiarazione per la sostenibilità spaziale che definisce principi guida e obiettivi comuni per il 2030. I principi fondamentali della Carta includono:

·    Minimizzare il rilascio non intenzionale di detriti;

·      Evitare il rilascio intenzionale di detriti;

·      Anticipare e mitigare l'impatto dei detriti su popolazione, le infrastrutture e ambiente;

·   Promuovere sforzi costanti e collaborativi per migliorare la consapevolezza e la comprensione del problema.

La Carta è accompagnata da obiettivi quantificabili che definiscono i criteri per valutare i progressi della comunità Zero Debris. Il booklet presenta una selezione di esigenze tecniche, soluzioni e fattori chiave che forniscono gli strumenti necessari per raggiungere questi obiettivi.

Il fenomeno: Generazione di detriti

I detriti spaziali, o "spazzatura spaziale," comprendono particelle naturali (meteoroidi) e artificiali (creati dall'uomo). I detriti orbitali sono sostanzialmente oggetti creati dall'uomo che non assolvono più una funzione. Tra questi si trovano satelliti non funzionanti, stadi, frammenti generati da missioni e detriti derivanti da esplosioni o collisioni.

Al momento, sono stati tracciati circa 500.000 detriti in orbita terrestre da parte della NASA. Alcuni di essi (numericamente parlando, milioni), sono troppo piccoli per essere tracciati, e rappresentano un rischio significativo per le missioni spaziali. In media i detriti viaggiano fino a 37.000 km/h, abbastanza da causare danni considerevoli anche se di dimensioni ridotte.

Per affrontare la minaccia dei detriti, la NASA utilizza il radar Haystack, capace di rilevare frammenti tra 5 mm e 30 cm. Questo strumento campiona statisticamente la popolazione di detriti puntando verso specifici angoli e rilevando gli oggetti che attraversano il suo campo visivo. Questa tecnologia è cruciale per monitorare i rischi e mitigare i potenziali danni alle missioni spaziali.

Soluzioni proposte

Un'economia circolare spaziale includerà un ecosistema di servizi di manutenzione in orbita, tra cui: assemblaggio, produzione, riparazione e riutilizzo, riciclo. I satelliti o i manufatti umani dovranno essere progettati per essere smontabili, riassemblabili e aggiornabili, massimizzando l'uso delle risorse esistenti e limitando l'estrazione di materie prime terrestri. Saranno necessarie piattaforme modulari, interoperabili e con carichi utili scambiabili, capaci di adattarsi e riconfigurarsi in orbita.

Per affrontare queste sfide, è fondamentale sviluppare missioni di manutenzione che dimostrino servizi di economia circolare, definire i concetti operativi per le operazioni di prossimità e sviluppare strumenti robotici e tecnologie specifiche. Anche nuove tecniche di verifica e validazione saranno indispensabili.

Conclusione

L'attuale modello delle operazioni spaziali si basa sull'uso singolo dei veicoli spaziali, progettati per essere lanciati, operare e poi essere eliminati nell'atmosfera o posizionati in orbite cimitero. La maggior parte di questi veicoli e razzi diventa detriti o rientra nell'atmosfera. Per un futuro più sostenibile, è necessario passare a un modello di economia circolare nello spazio, che mira a ridurre l'uso delle risorse e aumentare il valore derivato dagli asset spaziali.

Un'economia circolare, secondo la norma ISO 59004, implica il mantenimento di un flusso circolare di risorse, recuperandone e migliorandone il valore per contribuire allo sviluppo sostenibile. Sebbene siano stati compiuti progressi iniziali con missioni di manutenzione in orbita, come il prolungamento della vita operativa dei satelliti e l'uso di lanciatori riutilizzabili, l'implementazione di una vera economia circolare nello spazio presenta sfide tecniche e tecnologiche significative.

Questi sviluppi, pur introducendo un'economia circolare spaziale, non sostituiranno l'approccio Zero Debris, che rimarrà essenziale. Sarà necessario comprendere e mitigare gli impatti della produzione, assemblaggio e riciclo in orbita, come la generazione di piccoli detriti o la scarsa capacità di distruzione controllata di strutture prodotte nello spazio. L'impegno verso la mitigazione dei detriti spaziali sarà ancor più cruciale in questo contesto. (Agency, 2024)