La sindrome di Kessler è uno scenario teorico in cui l'orbita terrestre è sovrappopolata di oggetti e detriti, impedendo l'uso dei satelliti in alcune sezioni dell'orbita terrestre. In questo scenario, l'inquinamento spaziale è perpetuato dalle collisioni tra oggetti in orbita, creando più detriti e creando così un effetto domino delle collisioni future. Questa teoria è stata avanzata nel 1978 dallo scienziato della NASA Donald J. Kessler in un documento intitolato "Frequenza di collisione dei satelliti artificiali: la creazione di una cintura di detriti".
La teoria ha guadagnato attenzione negli ultimi anni a causa del crescente interesse per le operazioni spaziali tra le organizzazioni influenti. Secondo quanto riferito, diverse grandi aziende, tra cui Amazon, SpaceX, OneWeb e Apple, prevedono di lanciare in orbita decine di migliaia di satelliti artificiali nel prossimo decennio. In questo modo si ha la possibilità di catalizzare uno scenario come quello descritto nella teoria di Kessler.
Kessler ha specificato che la parte dell'orbita terrestre più a rischio è l'orbita terrestre bassa (LEO), ma che i viaggi nello spazio e l'orbita terrestre media (MEO) sarebbero ancora possibili. Tuttavia, alcuni temono che uno scenario di sindrome di Kessler inibirebbe completamente qualsiasi accesso allo spazio, lasciando gli esseri umani e le infrastrutture umane legati alla terra per diverse generazioni.
Come funziona la sindrome di Kessler
La sindrome di Kessler applica i metodi utilizzati nello studio delle cinture di asteroidi per prevedere i modelli di collisione per i satelliti attivi nell'orbita terrestre.
La causa diretta di uno scenario di sindrome di Kessler non è l'esistenza di oggetti artificiali stessi, ma le collisioni tra quegli oggetti, che possono generare quantità esponenzialmente maggiori di detriti. Ad esempio, nel 2009, una collisione tra i satelliti di comunicazione americani e russi ha generato oltre 2,000 pezzi di detriti spaziali. Se ci sono più satelliti, la frequenza di collisione probabilmente aumenterà.
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L'orbita terrestre si sta inquinando
Oltre alle collisioni accidentali, anche la distruzione deliberata di veicoli spaziali a seguito di un'azione militare contribuisce al conteggio dei detriti, così come eventi naturali come i bagliori del sole, che potrebbero causare il malfunzionamento e la collisione dei satelliti.
Ogni nuovo pezzo di spazzatura spaziale diventa anche una responsabilità di collisione, anche se i detriti sono molto più piccoli degli oggetti originali. Come punto di riferimento, un granello di vernice di 1 centimetro che viaggia a velocità sufficientemente elevate può infliggere la stessa quantità di danni di un oggetto da 550 libbre che viaggia a 60 mph sulla Terra, secondo la NASA. Gli oggetti nell'orbita terrestre bassa - circa 1,200 miglia di altitudine - si scontrano a una velocità media di circa 22,000 mph.
Quanto è probabile che influenzi la vita sulla Terra?
A parte gli effetti potenzialmente monumentali sull'ambiente, questo scenario potrebbe portare alla grave inibizione dei programmi spaziali della Terra.
Lo scenario peggiore in questa teoria comporterebbe una reazione a catena incontrollata di collisioni tra oggetti creati dall'uomo, così come i micrometeoroidi che già esistono nell'orbita terrestre.
Uno scenario leggermente meno grave, ma più probabile, comporterebbe l'incapacità della maggior parte dei veicoli spaziali nell'orbita terrestre bassa, il che influenzerebbe in modo significativo la vita sulla Terra. Questi satelliti sono i più colpiti dalla sindrome di Kessler.
La maggior parte degli oggetti creati dall'uomo nell'orbita terrestre sono satelliti LEO. Molti servizi moderni si affidano ai satelliti LEO per funzionare. Questi includono i sistemi di posizionamento globale (GPS) e la televisione, nonché i servizi utilizzati nella ricerca militare e scientifica. Anche la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e il Telescopio Spaziale Hubble si trovano a un'orbita terrestre molto bassa. Le vite umane sarebbero a rischio se l'ISS dovesse entrare in collisione con la spazzatura spaziale.
Gli esperti della NASA avvertono che l'orbita terrestre bassa è già alla massa critica, il che significa che l'aggiunta di più oggetti a questo punto potrebbe iniziare una catena irreversibile di collisioni.
Chi sta lanciando i satelliti?
Nonostante la possibilità di uno scenario di sindrome di Kessler, aziende e governi di tutto il mondo continuano a pianificare e realizzare lanci spaziali che potrebbero contribuire al conteggio complessivo dei detriti.
Recentemente, SpaceX di Elon Musk ha chiesto il permesso di lanciare 42,000 satelliti nello spazio. Il governo degli Stati Uniti ne ha approvati 12,000. Altre grandi aziende tecnologiche stanno seguendo l'esempio, tra cui Apple e Amazon, sebbene SpaceX abbia finora la richiesta più grande.
Queste grandi flotte di satelliti sono chiamate megacostellazioni e stanno diventando più popolari poiché i satelliti stanno diventando più economici da costruire. Molte aziende stanno lanciando megacostellazioni in preparazione alla transizione al 5G.
Nel maggio 2019 sono stati lanciati 60 satelliti SpaceX Starlink. Uno è quasi entrato in collisione con il satellite di osservazione della Terra Aeolus dell'Agenzia spaziale europea, costringendoli a spostare il satellite il 2 settembre dello stesso anno.
Anche la Mission Shakti dell'India, un test missilistico antisatellite lanciato il 27 marzo 2019, ha creato migliaia di frammenti.
La sindrome di Kessler può essere evitata o ridotta?
Attualmente non esiste un protocollo per la rimozione di satelliti e detriti obsoleti dall'orbita terrestre.
Tuttavia, uno stretto monitoraggio e progetti di satelliti più intelligenti potrebbero essere in grado di mitigare le collisioni. Lo Space Surveillance Network è un'organizzazione incaricata di monitorare lo stato degli oggetti nell'orbita terrestre.
Mentre la NASA e il governo degli Stati Uniti tracciano circa 23,000 oggetti artificiali delle dimensioni di un softball e più grandi, ci sono anche innumerevoli oggetti troppo piccoli per essere tracciati nell'orbita terrestre; questi oggetti possono anche causare la distruzione.
Diversi telescopi solari, tra cui Inouye Solar Telescope della NSF e SOHO della NASA, svolgono un ruolo importante nel monitoraggio dei bagliori solari potenzialmente distruttivi e di altre condizioni meteorologiche spaziali, che potrebbero causare il malfunzionamento e il crash dei satelliti.
Oltre al monitoraggio e all'osservazione, è possibile adottare altre misure per ridurre al minimo le garanzie collaterali delle collisioni satellitari. Uno è l'uso di uno scudo Whipple, che è una sottile copertura sulla parete principale di una navicella spaziale destinata a distribuire l'energia dell'impatto sull'intero velivolo, riducendo la concentrazione del colpo. Questi scudi sono efficaci solo contro oggetti larghi 1 centimetro o più piccoli, il che non è trascurabile, ma non fornisce nulla di simile a una difesa completa.
Per gli oggetti che sono troppo grandi per gli scudi Whipple, ma troppo piccoli per essere tracciati da terra, gli scienziati suggeriscono una telecamera a infrarossi a bordo accoppiata a propellenti ad azione rapida. La telecamera potrebbe rilevare i detriti in arrivo e attivare i propulsori per schivarli, il tutto senza input da terra. Alcuni di questi propulsori userebbero un gel speciale come propellente che aumenta il numero di volte in cui un satellite potrebbe usarli per schivare i detriti.
Una società di appaltatori spaziali sta anche prendendo in considerazione un sistema chiamato RUSTLER (Round Up Space Trash for Low Earth orbit Remediation), che sarebbe un veicolo di medie dimensioni progettato per raccogliere e smaltire i detriti. Le imbarcazioni invierebbero impulsi alla spazzatura spaziale attraverso cavi elettrodinamici. L'impulso interagirebbe con il campo gravitazionale terrestre, creando un effetto di trascinamento atmosferico che abbassa i detriti nell'atmosfera terrestre, dove idealmente brucerebbe durante la sua discesa.