Sulla tua strada, i rifiuti sono un fastidio. Ma nello spazio, potrebbe essere mortale. Pezzi di spazzatura provenienti da missioni passate, satelliti morti e vecchi razzi lanciatori ora ammontano a circa 30.000 tonnellate di detriti in orbita, che vanno da dadi e bulloni persi a interi satelliti defunti. Questo è un problema per gli astronauti e per i veicoli spaziali funzionanti, perché anche un pezzo di materiale di dimensioni BB che si muove a velocità orbitali può dare un pugno. Secondo la NASA, piccoli pezzi di detriti possono muoversi a una velocità di 17.500 miglia all'ora, quasi otto volte la velocità di un proiettile sparato da un fucile militare.
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Le proposte per sbarazzarsi della spazzatura spaziale includono reti nello spazio e vele solari. Il problema con questi concetti è la necessità di far combaciare le orbite con i detriti — le manovre per farlo richiedono molto combustibile o, nel caso delle vele solari, molte piroette nello spazio. Quindi alcuni scienziati e ingegneri stanno proponendo qualcosa di più semplice: abbattere le cose.
Questa settimana, un team guidato da Toshikazu Ebisuzaki dell'istituto di ricerca giapponese RIKEN ha proposto di utilizzare un laser a ultravioletti basato sullo spazio mirato con un telescopio. Per dimostrare il concetto, vogliono lanciare un laser a fibra ottica alla Stazione Spaziale Internazionale e abbinarlo a un telescopio già approvato e approvato, l'Extreme Universe Space Observatory (EUSO), che dovrebbe essere montato sulla ISS e previsto per lancio nel 2017.
"Vogliamo utilizzare l'ISS come piattaforma e banco di prova", afferma Ebisuzaki, il cui team ha descritto la sua idea il mese scorso ad Acta Astronautica . EUSO è stato originariamente progettato come rivelatore di raggi cosmici. Quando i raggi ad alta energia colpiscono l'atmosfera terrestre, creano un bagliore UV e il telescopio è in grado di captare tali esplosioni. Il team di Ebisuzaki pensa che potrebbe fare una sorta di doppio dovere, perché lo strumento ha un ampio campo visivo.
Il piano prevede che il telescopio cerchi i detriti quando la ISS si trova sul lato notturno della Terra, ma è ancora in grado di guardare all'orizzonte le cose illuminate dal sole. Questo accade per circa 5 minuti di ogni orbita di 90 minuti. Una volta che il telescopio vede qualcosa, un impulso laser relativamente debole può essere sparato per illuminare l'oggetto. Il raggio si rifletterebbe e consentirebbe al sistema di leggere meglio quanto è lontano e quanto velocemente si muove, fondamentalmente una versione UV del radar.
A quel punto, il laser a fibra ottica poteva emettere più impulsi, questa volta con più potenza e un raggio più stretto. Ogni impulso sarebbe durato solo circa un decimo di nanosecondo, ma sarebbero stati sparati migliaia. Il laser non disintegrerebbe completamente i detriti, ma ne vaporizzerebbe una piccola parte. Il vapore si comporta quindi come una piccola bruciatura del propulsore, rallentando i pezzi abbastanza da farli cadere nell'atmosfera e bruciarsi.
Anche se il laser a bordo della ISS dimostra il suo potenziale, il team non diventerà arrogante. Il loro prossimo passo sarebbe quello di lanciare un piccolo satellite indipendente con una configurazione simile per testare ulteriormente il concetto. Questo "mini-EUSO", come lo chiama Ebisuzaki, orbiterebbe alla stessa altitudine approssimativa della ISS e servirebbe da dimostrazione più "reale". Se quella fase ha esito positivo, il team invierebbe infine un satellite a grandezza naturale per la rimozione dei detriti, che andrebbe più in alto della ISS a circa 500 miglia, appena sopra dove la densità dei detriti tende a raggiungere il picco.
Alcuni scienziati, tuttavia, hanno espresso scetticismo sui dettagli del piano di Ebisuzaki. Claude Phipps, managing partner di Photonics Associates, una società di Santa Fe che studia la propulsione laser, ha proposto un sistema simile chiamato L'ADROIT nel 2014. La proposta di Phipps prevede un telescopio a luce visibile che viaggerebbe in orbita polare (perpendicolare all'equatore ), perché è lì che tende a trovarsi la maggior parte dei detriti.
Alcuni dei problemi con il piano EUSO riguardano la fisica di dove orbita la ISS, il che limiterà l'efficacia del progetto, dice Phipps. L'ISS si trova al di sotto di gran parte dei detriti problematici e il telescopio è progettato per puntare verso la Terra, quindi sarà difficile catturare obiettivi ad angolo retto. Inoltre, la spinta della vaporizzazione potrebbe essere nella direzione sbagliata per de-orbitare in modo efficiente la spazzatura spaziale: il raggio non lo colpirebbe sempre frontalmente, che è ciò che si desidera inviare i pezzi nell'atmosfera.
Un altro problema è quanto i laser a fibra ottica funzionerebbero al di fuori del laboratorio. Tali laser sono fatti da più fibre raggruppate insieme e la luce che viaggia attraverso di esse dovrà essere cronometrata con precisione. "Se hai detto, dieci fibre, o diecimila, in una sorta di matrice circolare, i fronti dell'onda devono uscire nello stesso momento", dice Phipps. Ciò richiede molta messa a punto. L'idea di Phipps è quella di utilizzare un laser a raggio singolo più convenzionale, sebbene Ebisuzaki affermi che il sistema a fibra ottica consente una migliore dissipazione del calore.
Tuttavia, buona parte dell'idea di Ebisuzaki è l'approccio graduale, che consente loro di mostrare ciò che funziona man mano che aumentano, dice Phipps. "[Ebisuzaki] ha anche un design abbastanza intelligente per il telescopio", aggiunge.
Rimuovere i detriti spaziali con tali sistemi sta suscitando più interesse: Phipps parteciperà a una riunione di esperti in Francia la prossima settimana per discutere proprio di questo argomento. Oltre a ridurre il pericolo per gli astronauti, far uscire i vecchi satelliti da immobili orbitali di valore sarebbe un vantaggio economico, dal momento che quei giganti non funzionanti si frappongono. E il pericolo che un satellite in orbita terrestre basso come quelli del sistema GPS venga frantumato da un pezzo di metallo vagante o addirittura da un altro satellite è molto reale. È successo una volta nel 2009, quando un satellite per le comunicazioni Iridium e una vecchia sonda russa si sono scontrati, diffondendo ancora più detriti in lungo e in largo.
Con le idee e le proposte che si accumulano, Phipps spera che le agenzie spaziali inizieranno a muoversi più velocemente e ad attuare un piano prima che la spazzatura spaziale prenda un tributo mortale. "Temo che ci vorrà fatalità", afferma Phipps. "Ma spero di no."
