Il crescente problema dei detriti spaziali in LEO (Low-Earth Orbit) sta guadagnando sempre più attenzione. Con migliaia di satelliti in orbita e migliaia di altri in arrivo, il nostro appetito per i satelliti sembra illimitato. Ma ogni satellite ha una durata di conservazione. Cosa facciamo con loro quando sono sopravvissuti alla loro utilità e si trasformano in detriti spaziali semplici e fastidiosi?
Nei prossimi cinque anni, si prevede che lanceremo fino a 2600 nanosatelliti e cubesat in più. Ci sono già quasi 5.000 satelliti in orbita attorno alla Terra, e molti di questi sono detriti spaziali non funzionanti ora, intasando i percorsi orbitali per i nuovi satelliti. Infatti, secondo l'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali (UNOOSA), abbiamo lanciato un totale di 382 oggetti nello spazio nel solo 2018, un numero insostenibile.
Non mancano le potenziali soluzioni a questo problema. Alcune soluzioni dal suono esotico coinvolgono arpioni, reti, magneti e persino laser. Ora la NASA ha avviato Vestigo Aerospace per l'avvio della Purdue University per uno studio di sei mesi che analizza l'utilizzo sicuro delle vele da trascinamento per spazzare via la spazzatura spaziale, compresi i satelliti, i ripetitori di razzi spesi e altri detriti.
Vestigo Aerospace è stato avviato da David Spencer, professore associato presso il College of Engineering di Purdue. "Attraverso lo studio di sei mesi, avanzeremo la tecnologia della vela velica per il deorbit di piccoli satelliti e lanceremo le tappe del veicolo", ha detto Spencer in un comunicato stampa. "Lo smaltimento sicuro di oggetti spaziali al completamento della missione è necessario per preservare l'utilità di orbite di alto valore."
Le vele da trascinamento sono leggermente diverse rispetto ad altri metodi. Mentre gli arpioni, i laser e le reti proposti da varie agenzie hanno lo scopo di gestire la spazzatura spaziale già accumulata, le vele da trascinamento sono progettate per essere integrate in un satellite e distribuite al termine della loro vita utile.
"Vestigo Aerospace sta sviluppando una linea di prodotti a vela di trascinamento per rispondere all'esigenza di capacità di deorbit in alternativa ai sistemi di propulsione convenzionali", ha affermato Spencer, che ha lavorato per 17 anni presso il Jet Propulsion Laboratory prima di entrare a far parte della facoltà Purdue. "Il team studierà anche l'uso di drag sails per il rientro mirato di oggetti spaziali, per ridurre l'incertezza nei corridoi di rientro atmosferico e nelle zone di impatto sui detriti".
Le vele sarebbero state schierate alla fine della vita di un satellite. Una volta schierati, ridurrebbero la velocità di un oggetto e quindi lo aiuterebbero a defluire in modo sicuro. Attualmente, i satelliti si deorbiscono più o meno alle loro condizioni, ed è difficile calcolare dove potrebbero colpire la Terra, se sono troppo grandi per bruciare al rientro.
Una caratteristica di progettazione chiave del sistema di Vestigo Aerospace è la scalabilità. In uno scambio di e-mail con Space Magazine, David Spencer ha dichiarato: "... stiamo progettando il sistema in modo che sia scalabile, in modo che possa essere utilizzato per deorbitare i satelliti host da 1 kg CubeSats a 450 kg smallsats o 1.000 kg per avviare le fasi superiori del veicolo “.
Il loro sistema fornisce anche quella che viene chiamata "stabilità aerodinamica passiva". Secondo Spencer, "Ciò consente al sistema di tagliare naturalmente al massimo orientamento di trascinamento".
Vestigo Aerospace non è il primo a indagare e sviluppare vele da trascinamento. Il CanX-7 (Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7) era una missione dimostrativa del 2017 che mirava a deorbire i nanosatelliti con le vele da trascinamento. Era principalmente rivolto a Cubesats, dove sarebbe stato attaccato all'esterno per non interferire con l'elettronica.
CanX-7 ha usato quattro vele per assorbire i suoi 3,5 kg (7,7 libbre) di massa. In solo una settimana dopo l'implementazione, è riuscito a modificare in modo significativo il suo tasso di decadimento orbitale. Alla fine, si stabilizzò con tutte e quattro le vele sul retro del satellite, aumentando ulteriormente il decadimento orbitale.
Linee guida sono in vigore dal 2007, affermando che la vita orbitale di un nanosatellite non dovrebbe superare i 25 anni. Tali linee guida provengono dallo IADC (Comitato di coordinamento tra i detriti spaziali inter-agenzia). Mentre potrebbero essere i metodi più esotici a gestire i detriti accumulati in orbita, le vele da trascinamento offrono un metodo economico e potenzialmente facile da sviluppare per garantire che i futuri satelliti non sopravvivano alla loro utilità.
Fonti:
- Comunicato stampa: ripulire il vicinato cosmico
- Comunicato stampa: dopo solo una settimana, CanX-7 mostra che le vele da trascinamento sono efficaci nel deorbitare il satellite
- Space Magazine: British Satellite prova il suo Space Junk Harpoon
