Un team di ricercatori dell'Università di Warwick, nel Regno Unito, ha messo a punto una tecnica innovativa per individuare detriti spaziali di dimensioni ridottissime nell'orbita geostazionaria, la fascia più preziosa e affollata dello spazio circumterrestre. I risultati dello studio, pubblicati sul Journal of the Astronautical Sciences, mostrano come sia possibile rilevare frammenti grandi appena 5 centimetri, finora invisibili ai sistemi di monitoraggio tradizionali, e caratterizzarne il comportamento rotatorio caotico.
L'orbita geostazionaria (Geo) si trova a 35.786 chilometri di altitudine sopra l'equatore. A questa quota, un satellite completa un'orbita nello stesso tempo impiegato dalla Terra per ruotare su se stessa, apparendo così immobile nel cielo. Per questa caratteristica unica, la Geo ospita principalmente satelliti per telecomunicazioni, meteorologia, monitoraggio ambientale e radiodiffusione. Attualmente, nella fascia sono presenti circa 900 oggetti, di cui circa 600 attivi, oltre a una quantità non ben definita di detriti spaziali di varie dimensioni.
I detriti più grandi — satelliti inattivi o loro frammenti — hanno orbite e comportamenti ben noti, costantemente tracciati e monitorati dalle agenzie spaziali. Quelli più piccoli, invece, risultano estremamente deboli e difficili da individuare, muovendosi come schegge impazzite capaci di danneggiare gravemente la strumentazione attiva. «I frammenti di detriti spaziali possono muoversi gli uni rispetto agli altri a velocità molto elevate, fino a diversi chilometri al secondo», spiega James Blake, ricercatore al Centre for Space Domain Awareness dell'Università di Warwick e primo autore dello studio. «L'energia in gioco è enorme e persino detriti di piccole dimensioni possono provocare danni significativi a satelliti dal valore di milioni di euro. Per questo anche gli oggetti più piccoli sono importanti».
Il problema dei detriti in prossimità dell'orbita geostazionaria è aggravato dalla loro enorme distanza dalla Terra, ben al di sopra dell'atmosfera. A differenza di quanto accade nell'orbita terrestre bassa, dove i detriti tendono a decadere e a rientrare nell'atmosfera nel giro di anni o decenni, qualsiasi frammento prodotto nella regione Geo può rimanervi praticamente per sempre, aumentando progressivamente il rischio di collisioni.
Le campagne di osservazione dei detriti in orbita geostazionaria si concentrano generalmente su una regione a forma di anello che circonda l'orbita principale, dove vengono cercati satelliti dismessi alla deriva e detriti non controllati. In questo studio, i ricercatori hanno riesaminato un archivio di dati proveniente da una precedente indagine sui detriti Geo condotta con il telescopio Isaac Newton da 2,54 metri, situato a La Palma, nelle Isole Canarie. Applicando nuovi algoritmi per l'elaborazione delle immagini, sono riusciti a individuare bersagli estremamente deboli — tra i più deboli mai rilevati — e a caratterizzarne il comportamento analizzando le curve di luce, scoprendo che molti di essi ruotano caoticamente mentre orbitano nello spazio.
Per individuare questi oggetti così deboli, è stata utilizzata una tecnica chiamata blind stacking, un metodo diffuso in astronomia per aumentare la sensibilità dei dati. La procedura consiste nel testare un gran numero di possibili traiettorie lungo le quali un oggetto nascosto potrebbe muoversi all'interno di una sequenza di immagini e nel combinarle tra loro, in modo da far emergere il segnale dell'oggetto dal rumore di fondo. Grazie a questa tecnica, i ricercatori hanno identificato 25 nuovi oggetti prima non rilevati. Tenendo conto delle nuove rilevazioni, quasi l'80 per cento degli oggetti deboli identificati nello studio non era stato precedentemente documentato, ossia non compare nei cataloghi pubblicamente disponibili.
Il prossimo passo del team sarà ampliare ulteriormente l'indagine sfruttando osservazioni provenienti da altri telescopi distribuiti in diverse parti del mondo. Dopo la campagna osservativa originale, i ricercatori hanno già cercato di estenderne la copertura geografica utilizzando grandi telescopi in Australia e in Giappone, in collaborazione con l'Australian National University e con l'agenzia spaziale giapponese (Jaxa).
«I detriti nell'orbita geosincrona rappresentano un potenziale campo minato», sottolinea Stuart Eves, consulente spaziale presso Sje Space Ltd e coautore dello studio. «Nessuno si avventurerebbe in un campo minato sulla Terra senza un rilevatore di mine. Allo stesso modo, nessuno dovrebbe lanciare un satellite senza conoscere la posizione dei detriti più pericolosi». Un lavoro urgente, concludono gli autori, anche perché i posti disponibili nella fascia geostazionaria sono limitati e garantirne la sicurezza è fondamentale per proteggere infrastrutture spaziali dal valore di miliardi di euro.
