L’aumento dell’attività solare potrebbe devastare la rete di satelliti, aumentando i rischi di collisioni dei satelliti al di fuori dalle loro orbite
di Jonathan O’Callaghan
Il 4 febbraio, una tempesta geomagnetica causata dal Sole ha portato fuori orbita circa 40 nuovi satelliti Starlink. Ora gli esperti hanno il timore che le mega-costellazioni pianificate da Elon Musk, Jeff Bezos e altri saranno vulnerabili di fronte a tali eventi in futuro. Il 3 febbraio SpaceX ha lanciato il suo ultimo lotto di satelliti Starlink su un razzo Falcon 9 da Cape Canaveral in Florida. Si è trattato del 38esimo lancio di SpaceX, che nel complesso ha messo in orbita terrestre bassa più di 1.900 satelliti delle dimensioni di un’automobile e mira ad arrivare a 42.000 per garantire l’Internet globale.
Il giorno dopo il lancio, però, si è verificato il disastro. Un’eruzione di plasma solare ha sollevato particelle cariche che sono fluite nell’atmosfera terrestre, mandando in tilt il campo magnetico del pianeta e aumentando la densità della sua atmosfera. Quest’aumento di densità ha implicato una spinta maggiore delle particelle nei confronti dei satelliti nell’orbita terrestre. Il fenomeno, noto come resistenza atmosferica, è in grado di farli uscire dai loro percorsi orbitali.
Il risultato della tempesta è stato che ben 40 dei nuovi satelliti “rientreranno o sono già rientrati nell’atmosfera terrestre“, ha affermato SpaceX in una nota, in cui ha parlato di “situazione unica”. Questi satelliti erano vulnerabili perché lanciati in un’orbita bassa, tra i 210 e i 240 chilometri, dove l’atmosfera è più densa, amplificando gli effetti della tempesta.
I satelliti dovrebbero utilizzare i propulsori ionici a bordo per portare lentamente le loro orbite a 550 chilometri in diverse settimane. Quelli già in queste orbite più alte sono stati meno colpiti perché l’atmosfera è molto più sottile a una simile quota, quindi la resistenza è ridotta.
SpaceX ha osservato che i satelliti sono stati progettati per bruciare completamente nell’atmosfera, “il che significa che non vengono creati detriti orbitali e nessuna parte del satellite colpisce il suolo”. Una manciata di satelliti è già rientrata e il resto dovrebbe farlo entro una settimana. Ma si stima che il costo finanziario del lancio fallito sia compreso tra i 50 e i 100 milioni di dollari.
L’evento ha sollevato alcune importanti domande sul lancio pianificato e sul futuro delle mega-costellazioni. Giorni prima del lancio, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) aveva avvertito della possibilità di una tempesta geomagnetica, eppure SpaceX ha deciso di procedere comunque. Gli esperti non hanno capito bene perché l’azienda non abbia desistito dall’operazione. “È strano”, dice Marco Langbroek, astronomo dell’Università di Leiden. “Forse non si aspettavano che gli effetti sarebbero stati così rilevanti”.
In effetti, la tempesta è stata classificata come un G1 relativamente minore su una scala che va da G1 a G5. Anche se l’aumento della resistenza atmosferica, secondo SpaceX, è stato “fino al 50 per cento maggiore rispetto ai lanci precedenti”, l’effetto può essere definito ancora relativamente limitato. Eventi più estremi potrebbero avere conseguenze molto più serie.
“Questa tempesta in sé non era particolarmente significativa”, afferma Delores Knipp, esperta di meteorologia spaziale presso l’Università del Colorado, a Boulder. “Abbiamo visto l’atmosfera espandersi anche del 1.000 per cento. È possibile ottenere un aumento della densità di 10 volte a seconda delle altitudini”.
Situazioni più a rischio si potrebbero creare relativamente presto perché si prevede che il Sole raggiungerà il picco del suo ciclo di attività di 11 anni, noto come massimo solare, nel 2025. Ciò renderà più comuni potenti eruzioni e tempeste geomagnetiche. “Ci sono motivi per essere preoccupati”, afferma Knipp. “Queste espansioni dell’atmosfera avverranno su base irregolare mentre ci spostiamo verso il massimo solare”.
Il fatto che i satelliti Starlink non siano stati in grado di superare nemmeno una tempesta di modeste dimensioni indica che SpaceX deve affrontare i futuri lanci in modo diverso. Potrebbe essere necessario schierare i satelliti a un’altitudine più elevata, dove l’atmosfera è più sottile, per garantire che non vengano spinti fuori dall’orbita. “Trecento chilometri dovrebbero essere sufficienti”, afferma Jonathan McDowell, un astrofisico dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Ciò potrebbe comportare “al massimo un aumento del 10 per cento dei costi di lancio”, afferma McDowell.
A sua volta, ciò potrebbe influire leggermente sulla velocità di lancio di Starlink: l’azienda dovrebbe pilotare un minor numero di satelliti per lancio in modo che ciascuno abbia abbastanza carburante per raggiungere altitudini più elevate. Ciò implica anche che qualsiasi satellite malfunzionante impiegherà più tempo a rientrare nell’atmosfera terrestre, riducendo uno dei vantaggi del lancio a quote più basse che secondo SpaceX avrebbe dovuto ridurre al minimo i detriti spaziali perché i satelliti guasti sarebbero ricaduti sulla Terra più rapidamente.
“È un compromesso”, afferma Hugh Lewis, un esperto di satelliti dell’Università di Southampton. A 200 chilometri, un satellite inattivo rimarrà in orbita per “alcuni giorni al massimo”, dice Lewis, ma sopra i 300 km il periodo sale a diverse settimane.
Anche la gestione di queste mega-costellazioni potrebbe essere un problema. Mentre in precedenza il picco di atività solare è stato sperimentato con pochi satelliti in orbita, ora il numero è senza precedenti. Entro il 2025 potrebbero essercene più di 10.000, che fanno riferimento non solo a SpaceX, ma anche ad altre iniziative come Project Kuiper di Amazon e OneWeb del Regno Unito.
Le tempeste future potrebbero spingere e trascinare questi satelliti, cambiando la loro posizione e mettendoli a rischio di collisione. Amazon ha affermato che la sua costellazione e il design dei satelliti stessi sono stati progettati per far fronte a questa maggiore attività solare, ma non hanno fornito dettagli specifici. SpaceX e OneWeb non hanno risposto a una richiesta di commento.
Quest’ultimo evento mette in evidenza con quanta attenzione tutti gli operatori di mega-costellazioni dovranno pianificare gli effetti dell’attività solare, poiché eventuali collisioni potrebbero aggiungere migliaia di frammenti in più di detriti spaziali che potrebbero influenzare la nostra capacità di utilizzare l’orbita terrestre in sicurezza. Quel che è certo è che ci stiamo dirigendo verso acque inesplorate. “La regione orbitale di cui stiamo parlando è preziosa”, afferma Lewis. “Tutti hanno l’obbligo di anticipare questi problemi”.
(rp)
