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Guerre stellari contro i detriti spaziali

Guerre stellari contro i detriti spaziali
Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/JSC

La Stazione Spaziale Internazionale potrebbe essere dotata di un "cannone" laser per distruggere i detriti spaziali in orbita e, un giorno, potrebbe girare sulle nostre teste, un satellite armato di tutto punto dedicato allo scopo.

Secondo le ultime stime, oltre 3.000 tonnellate di detriti occuperebbero la bassa orbita terrestre (LEO - low Earth orbit), tra satelliti abbandonati, pezzi di razzi e frammenti più piccoli originati da altre collisioni, tutti in movimento mediamente a 36 mila chilometri all'ora. A tali velocità anche una vite potrebbe causare considerevoli danni.

La maggior parte dei veicoli spaziali, compresa la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sono progettati per resistere agli urti con frammenti di un centimetro ma i rilevamenti radar ed i modelli computerizzati, indicano che oltre 700.000 pezzi hanno dimensioni maggiori. In genere, gli elementi più grandi di 10 centimetri, posso essere tracciati abbastanza facilmente ma quelli tra 1 centimetro e 10 centimetri sono più complicati.

Ora, però arriva una proposta da parte del RIKEN (Rikagaku Kenkyūsho) Computational Astrophysics Laboratory di Wako in Giappone, che vorrebbe sfruttare il progetto per l'Extreme Universe Space Observatory (EUSO), un osservatorio dedicato allo studio dei raggi cosmici e dei neutrini ad altissima energia che dovrebbe essere installato sul modulo giapponese KIBO della ISS nel 2017, per ripulire lo spazio.

Extreme Universe Space Observatory telescope

Extreme Universe Space Observatory telescope
Credit: RIKEN

Secondo il team, EUSO con le sue potenti ottiche potrebbe aiutare a rilevare i detriti ad alta velocità nei pressi della Stazione Spaziale Internazionale. Una volta identificato l'oggetto non desiderato, un laser Coherent Amplification Network (CAN) potrebbe distruggerlo. Questo dispositivo, formato da tanti piccoli laser per generare un fascio più potente, è attualmente in fase di sviluppo per guidare le particelle ad alta velocità negli acceleratori.

Il laser verrebbe utilizzato per vaporizzare una sottile pellicola di materia sulla superficie del detrito, in modo da formare un pennacchio di plasma ad alta velocità che, come un razzo, spingerebbe la spazzatura lontano dalla ISS e verso il basso facendola bruciare in atmosfera.

CAN, armato con 100.000 watt di potenza ed in grado di sparare 10.000 impulsi al secondo, ciascuno della durata di un decimo di un miliardesimo di secondo, riuscirebbe a far saltare i detriti a 100 chilometri di distanza.

Gli scienziati hanno intenzione di inviare a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, una versione di prova dell'EUSO e un prototipo da 10 watt del CAN da 100 impulsi al secondo. Tuttavia, un portavoce RIKEN ha specificato che mentre il mini-EUSO è stato accettato e potrebbe andare in orbita tra il 2017 ed il 2018, il mini-laser è ancora a livello concettuale.
In ogni caso, certi che il piano possa aver successo, il team immagina che un giorno potrebbe esserci un satellite completamente dedicato a questo tipo di attività: con un'orbita a spirale in grado di coprire entrambi i poli, dai 1.000 chilometri, gradualmente in discesa di 10 chilometri al mese, un CAN da 500.000 watt per 50.000 impulsi al secondo, potrebbe abbattere detriti intorno a tutto il pianeta. Si stima che riuscirebbe ad eliminare un oggetto ogni cinque minuti, o 100.000 pezzi di spazzatura spaziale ogni anno. Dopo 50 mesi di lavoro avrebbe rimosso la maggior parte dei detriti più fastidiosi in orbita tra i 500 e i 1.000 chilometri.

Lo studio è stato presentato sulla rivista Acta Astronautica.

Demonstration designs for the remediation of space debris from the International Space Station [abstract]

We present here designs for a staged implementation of an orbiting debris remediation system comprised of a super-wide field-of-view telescope (EUSO) and a novel high efficiency fibre-based laser system (CAN). Initial proof of concept stages will operate from the International Space Station (ISS) where the EUSO telescope has been designed for operation as a detector of ultra-high energy cosmic rays. Equipped with 2.5 m optics and a field of view of ±30°, the EUSO telescope can also be utilised for the detection of high velocity fragmentation debris in orbit near the ISS. Further tracking, characterisation and remediation are to be performed by a CAN laser system operating in tandem with the EUSO telescope. For full scale versions of both instruments, the range of the detection/removal operation can be as large as 100 km. Utilising a step-by-step approach of increasing scale we present an analysis of implementation of: 1) Proof of principle demonstration of the detection by a mini-EUSO and operation of 100-fibre CAN laser technology as an ISS based prototype, 2) Technical demonstrator of debris-removal that consists of the EUSO telescope for the detection and a 10,000 fibre CAN laser for tracking and impulse delivery for debris re-entry, and 3) A free-flyer mission dedicated to debris remediation in a polar orbit with the altitude near 800 km. The integration of the two novel technologies aboard the ISS amounts to a novel approach as an immediate response to the serious space debris problem with the existing platform of ISS.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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4 commenti

  • Link al commento Elisabetta Bonora Martedì, 05 Maggio 2015 07:59 inviato da Elisabetta Bonora

    Salve Ciro, abbiamo deciso di pubblicare la sua risposta nonostante la discussione sia andata evidentemente OT rispetto all'argomento del post.
    Invito, quindi, i gentili lettori a rientrare in topic e a manifestare le proprie idee ed opinioni con rispetto e terminologie non offensive.
    Grazie per la collaborazione

  • Link al commento ciro basile Martedì, 05 Maggio 2015 02:31 inviato da ciro basile

    @ claudio costerni, chiedi dell'iss e poi cadi nell'errore del pregiudizio,napoli qua ed i cittadini la', è evidente che oltre a scrivere sciocchezze sull'iss, lo ha fatto anche per napoli,poiche' il problema della spazzatura sta a milano come a roma e palermo e la causa non sono i cittadini ma la disinformazione,i pregiudizi e l'odio. non meriti altr tempo. stop. chiedo scusa alla signora bonora ma come napoletano mi sono scocciato di vedere gente che usa una citta' in modo negativo come paragone. napoli ha tremila anni di storia positiva e centocinquantacinque di negatva, per questo prego *********** di leggere un po di storia dei luoghi da tirare in ballo onde evitare magre figure e risposte imbarazzanti.. tanti saluti signora bonora e non me ne voglia....

  • Link al commento Claudio Costerni Domenica, 03 Maggio 2015 15:43 inviato da Claudio Costerni

    Quando leggo che la ISS è prossima al pensionamento e non trovo traccia di una concreta alternativa, cioè di una nuova generazione in fase di progettazione e prossima alla realizzazione che compensi il vuoto che lascerà, vivo momenti di leggera tristezza e mi auguro che siano davvero di breve momento, voglio che il futuro prossimo ci riservi una stazione più evoluta, non il niente.
    Ho solo letto di vaghi progetti e propositi da parte di russi e cinesi, ma per il momento sembrano come essere scritti sulla sabbia accanto al mare. Inconsistenti e sfuggenti.

    Ma davvero ha un senso pensionarla, quindi distruggerla, dopo tutto l'impegno ed il lavoro di tanti anni per assemblarla? Possibile che non possa servire ed essere utile come base di appoggio alternativa, riserva di sicurezza per astronauti in orbita altrove che si trovino in difficoltà, o come stazione osservativa ed operativa automatica, ecc, ecc.
    Costa troppo mantenerla e tenerla semplicemente in orbita?

    Per quanto riguarda i relitti spaziali, sembra quasi quasi uno di quei problemi in stile spazzatura napoletana, dove ognuno partecipa di volta in volta a fare il suo piccolo-grande danno che si somma a quello fatto da altri e che si perpetua all'infinito.

    Per forza di cose è sempre più impellente la necessità che venga risolto in tempi rapidi, se non vogliamo aumentare ulteriormente, anno dopo anno, la probabilità che succeda un disastro in uscita o al rientro sulla Terra durante un volo con equipaggio umano, con questa affascinante tecnologia laser o con sistemi più convenzionali.

  • Link al commento Marco Di Lorenzo (DILO) Domenica, 03 Maggio 2015 14:36 inviato da Marco Di Lorenzo (DILO)

    Questa tecnologia la trovo affascinante!
    Peccato che, anche se lo installano sulla ISS, quando avrà finito di ripulire la zona, la stazione dovrà andare in pensione... avrebbero dovuto pensarci prima, ma le tecnologie non erano disponibili, evidentemente!

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