Scritto: Domenica, 30 Agosto 2020 06:09 Ultima modifica: Domenica, 30 Agosto 2020 08:00

Come rilevare un detrito spaziale in pieno giorno


Grazie ad una nuova tecnica, sarà possibile monitorare i detriti spaziali anche in pieno giorno, utilizzando una speciale combinazione di telescopi, rivelatori e filtri di luce a specifiche lunghezze d'onda.

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La Optical Ground Station (OGS) dell'ESA che si trova a 2400 m sul livello del mare sull'isola vulcanica di Tenerife. La Optical Ground Station (OGS) dell'ESA che si trova a 2400 m sul livello del mare sull'isola vulcanica di Tenerife. Crediti: IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences

"Siamo abituati all'idea che si possano vedere le stelle solo di notte e questo era altrettanto vero per l'osservazione dei detriti con i telescopi, tranne che in una finestra temporale molto piccola in cui era possibile osservare gli oggetti nell'orbita bassa", ha spiegato Tim Flohrer, capo dello Space Debris Office dell'ESA.

Sulla Terra, i laser vengono utilizzati da diverso tempo per misurare la posizione della spazzatura spaziale. Questa è una tecnica ben consolidata che utilizza una postazione di terra  per inviare impulsi di luce a un satellite che trasporta un riflettore. Misurando il tempo impiegato dal segnale per tornare al telescopio terrestre (two-way travel time), è possibile determinare con precisione la distanza e, quindi, la posizione del satellite. Ma sfortunatamente, non tutti i satelliti dispongono di un "catadiottro" ed inoltre, finora, l'applicazione era fortemente limitata nel tempo. Così come la Luna riflette la luce del Sole, i detriti nella bassa orbita terrestre possono essere osservati solo all'alba o al crepuscolo, ossia quando il Sole sotto l'orizzonte riesce ad illuminarli mentre il punto di osservazione è ancora buio.
"Utilizzando questa nuova tecnica, diventerà possibile tracciare oggetti precedentemente invisibili che erano in agguato nei cieli blu, il che significa che possiamo lavorare tutto il giorno con il raggio laser per prevenire le collisioni", ha aggiunto Flohrer.

Il nostro pianeta è ormai avvolto da una nuvola di detriti: milioni di frammenti di varia natura e dalle dimensioni più disparate che costituiscono un grande rischio non solo quando ricadono sulla Terra senza bruciare completamente in atmosfera ma anche per le missioni operative in orbita, robotiche ed umane. Bastano le particelle millimetriche, che viaggiano a circa sette chilometri al secondo, per danneggiare un satellite (per un approfondimento, si consiglia il mio articolo su OggiScienza). 

Nel pomeriggio del 10 febbraio 2009, il satellite per comunicazioni Iridium 33 si scontrò con l'obsoleto satellite per comunicazioni Cosmos 2251 sulla Siberia, ad un'altitudine di circa 800 chilometri. La collisione avvenne ad una velocità di 11,7 chilometri al secondo e produsse una nuvola di oltre 2.000 frammenti più grandi di dieci centimetri. Questi detriti si diffusero su una vasta area in pochi mesi e da allora minacciano di scontrarsi con altri satelliti operativi. Questo evento è stato un campanello d'allarme per tutti gli operatori del settore, ma anche per i politici.
In alcune regioni orbitali, il rischio di collisioni è già così alto che i satelliti attivi devono eseguire regolarmente manovre per evitare i detriti. L'Agenzia Spaziale Europea elabora migliaia di avvisi di collisione satellitare all'anno per la sua flotta ed esegue dozzine di manovre correttive. Nella maggior parte dei casi, il potenziale impattatore è uno dei circa 20.000 detriti spaziali conosciuti. Ma "sfortunatamente, le orbite di questi satelliti in disuso, gli stadi superiori del lanciatore o i frammenti di collisioni ed esplosioni non sono note con sufficiente precisione", ha detto Thomas Schildknecht capo del Zimmerwald Observatory e vicedirettore dell'Istituto astronomico dell'Università di Berna. Quindi, è spesso impossibile decidere se una manovra evasiva, in ogni caso molto costosa, sia necessaria e riduca realmente il rischio.

La misurazione delle distanze dai detriti utilizzando il metodo del raggio laser è una tecnologia efficace per migliorare la precisione della traiettoria fino a pochi metri. "Da anni utilizziamo tale tecnologia all'Osservatorio Zimmerwald per misurare oggetti dotati di speciali retroriflettori laser. Solo pochi osservatori in tutto il mondo sono riusciti a determinare le distanze dai detriti spaziali utilizzando laser speciali e potenti fino ad oggi", ha aggiunto Schildknecht.

Ora, grazie al lavoro dei ricercatori dell'Università di Berna, 40 diversi oggetti sono stati osservati in pieno giorno, utilizzando la nuova tecnica.

La svolta nelle osservazioni diurne, utilizzando un laser geodetico, è avvenuta il 24 giugno 2020 presso la Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory Zimmerwald.
I sistemi laser geodetici sono almeno un ordine di grandezza meno potenti dei laser altamente specializzati utilizzati per la spazzatura spaziale. Inoltre, il rilevamento dei singoli fotoni riflessi in modo diffuso dai detriti spaziali, sullo sfondo del cielo diurno, rappresenta una sfida particolare. Il successo allo Zimmerwald Observatory è stato possibile solo grazie alla combinazione del tracciamento attivo dei detriti utilizzando una fotocamera CMOS altamente sensibile con l'elaborazione dell'immagine in tempo reale ed un filtro digitale, sempre in tempo reale, per rilevare i fotoni riflessi dall'oggetto.

Thomas Schildknecht ha commentato: "La possibilità di osservare durante il giorno consente di moltiplicare il numero di misure. Esiste un'intera rete di stazioni con laser geodetici, che potrà aiutare a costruire un catalogo orbitale di detriti spaziali altamente preciso. In futuro, saranno essenziali orbite più precise per evitare collisioni e migliorare la sicurezza e la sostenibilità nello spazio".

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Read 73 times Ultima modifica Domenica, 30 Agosto 2020 08:00
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.
Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw 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!

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