Teorie per il recupero di Space debris

Alla luce dell’enorme rischio di collisione tra il nuovo satellite Sentinel-1 e il satellite americano ACRIMSAT (senza propellente), volevo discutere con voi un po’ del problema dei space debris che orbitano sopra le nostre teste, visto che sul forum mi pare non ci siano discussioni al riguardo.
Sono venuto a conoscenza nel dettaglio di questo enorme problema solo poco tempo fa, quando il mio prof. di impianti e sistemi aerospaziali ce ne ha parlato a lezione e sono rimasto sconvolto da due cose in particolare:

  1. la possibilità di una reazione a catena distruttiva tra satelliti (stile Gravity) che prende il nome dal suo “scopritore” , cioè la sindrome di Kessler
  2. se non lanciassimo più satelliti da oggi, in circa 20 anni lo spazio sarebbe talmente pieno di detriti che sarebbe impossibile fare lanci in sicurezza (detriti dovuti appunto alla sindrome di Kessler)

Queste sono le cose che mi hanno colpito di più della presentazione di questo problema, e sono problemi che, secondo me, dovrebbero essere risolti nel più breve tempo possibile, anche se da quanto ne so, si fa pochissima ricerca a riguardo.

Voi cosa ne pensate? avete altre informazioni a riguardo?

Non ho capito il punto 2.
Come è possibile che non lanciando la situazione peggiori di sicuro. Ovviamente è possibile che peggiori, per reazioni a catena, ma abbassare il rateo di lancio fino a zero di sicuro non peggiora la situazione.

Ad ogni modo, si sta facendo qualcosa di concreto. Quello che si lancia oggi, dipendentemente dall’orbita, ha tecnologie e procedure per gestire il proprio “fine vita” operativo, che va dal deorbit (o dall’uso di un’orbita che porti al deorbit naturale in tempi ragionevoli), all’uso di orbite “cimitero”, quando si è molto lontani dalla terra (e il volume disponibile, naturalmente cresce cubicamente). Anche i meccanismi per separare parti di satellite, se avvengono in orbita e non in fase di ascesa, sono progettati per essere il più “puliti” possibile.

Tutti quanti aspettiamo la mezza sezione e la toybox (vedi il manga/anime Planetes) ma al momento non si è completamente passivi.

Alcune soluzioni tecniche per il recupero dei detriti sono state proposte, alcune anche abbastanza geniali, però il problema principale è che hanno un costo e nemmeno basso e quindi perché farle? e sopratutto chi dovrebbe metterle in atto?
Lo stesso discorso vale per le indicazioni per non creare nuovi detriti, principalmente in GEO ed in LEO, le proposte e le linee guida ci sono, però chi deve farle rispettare?
Se parliamo di NASA, ESA, Jaxa etc. sicuramente loro saranno interessate a seguire gli accordi internazionali, ma se arriva lo sceicco del Brunei e vuole mettere in orbita i suoi satelliti in LEO, chi può vietarlo? Perché dovrebbe diminuire la vita della missione o spendere più denaro per prevedere un sistema di deorbiting oppure un parcheggio in un orbita “cimitero”. D’altro canto potrebbe sempre protestare che USA e URSS lo hanno fatto a loro tempo e loro hanno il diritto di farlo adesso.

giusto… mi ero dimenticato di scrivere che i satelliti odierni dopo la fine della loro missione devono rientrare in maniera distruttiva a terra entro 20 anni.
Michael sono rimasto sorpreso anch’io del punto due… ovviamente è una previsione condotta indipendentemente da varie agenzie spaziali che comunque arrivano al medesimo risultato… un solo impatto accidentale provoca un aumento del numero dei detriti impressionante, e storicamente sono già avvenuti impatti accidentali (iridium 33 vs. c-2251).
Quelle di cui parlate voi sono misure di “mitigation”, che comunque non sono sufficienti per risolvere il problema.
vi linko questa presentazione, ridotta rispetto a quella che ci ha presentato il prof. a lezione, ma che comunque contiene le parti fordamentali del problema: http://aerosociety.com/Assets/Docs/Events/718/(1)%20The%20Space%20Debris%20Problem.pdf

Non so se le assicurazioni coprono anche le eventuali collisioni spaziali. Se fosse, mi rivolgo all’assicurazione del tizio il cui satellite o parte di esso ha colpito il mio. Se lui è la fonte del danno, al prossimo premio pagherà una sventola. La prossima volta ci penserà su due volte. Altrimenti girerà la mia richiesta al terzo il cui frammento ha colpito il suo satellite.
Toccateli sui soldi e ci penseranno su bene prima di progettare satelliti che perdono pezzi o che restano senza propellente. Per altro l’orbita bassa si ripulisce da sola abbastanza rapidamente, ma già l’orbita dove incrocia la ISS i detriti ci restano molto più a lungo. Più si sale, più a lungo si resta in orbita.

L’importante adesso è produrre meno detriti possibile. Quelli più pericolosi sono tracciati, quindi un veicolo come la ISS li può schivare. Per quelli più piccoli c’è solo da sperare. Due volte, che io sappia, i finestrini degli shuttle furono centrati ma resistettero senza problemi. Con il tempo le orbita si ripuliranno.
C’è però un altro tipo d’inquinamento non meno pericoloso. Sono i gas espulsi dai razzi. Sono sempre particelle microscopiche ed in alcuni casi sono dannose non solo per l’effetto abrasivo, ma anche per la capacità di alterare le superfici per via delle sostanze di cui sono composti.

Ma come detto sopra, al momento, a parte un accerdo internazionale sulla non proliferazione dei detriti, non c’è altro per risolvere il problema.

Purtroppo credo che i detriti più piccoli non sia così facile recuperare la provenienza…e sono la maggior parte.

rispolvero questo ottimo 3d riguardo i detriti spaziali alla luce dei nuovi progetti di reti di telecomunicazioni via satellite formate da decine di migliaia di microsatelliti.

Ma è possibile che non venga posta seriamente la questione dalle grandi Agenzie Spaziali?
o il Dio denaro farà proseliti anche nel nuovo campo della “new space economy” a scapito della sicurezza, dell’inquinamento spaziale e della natura? …poi piangiamo se la natura ce le suona senza sconti.

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In qualche modo se ne è parlato anche qui

Tra l’altro @IK1ODO ci ricorda anche che queste costellazioni avranno un forte impatto sul inquinamento radio

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si Raffaele, se ne parla in molti 3d però sempre con accenni o solo di alcuni aspetti, ma mai in maniera esaustiva, inoltre lo spunto di riflessione mi è venuto con l’altro 3d della rete di Besoz…e il fatto che questo tema del sovraffollamento ritorna di prepotenza proprio con le costellazioni di satelliti in progetto…
Da qualche parte (non ricordo più dove) ho letto che adesso siamo a 11 potenziali organismi che potrebbero ognuno progettare una costellazione di proprietà e se ogni costellazione conta un numero di migliaia di oggetti, seppur piccoli, ci ritroveremo con dei veri e propri “gusci” orbitanti in cui potrebbe essere un’impresa anche solo doverli attraversare per accedere allo spazio interplanetario…

In questo momento non ho tempo di fare ricerche, ma mi sembra di ricordare che si volevano rendere obbligatori sistemi di deorbit a fine missione. Il fatto che nessuno ne parli … significa che non sono obbligatori.

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Buongiorno a tutti, non sono sicuro che questa risposta sia adatta a questa discussione e non, piuttosto, a " propulsione elettrica". Beh, decideranno i moderatori……
Io credo che si possa cercare una soluzione al problema dei detriti esattamente come facciamo tutti e tutti i giorni sulla terra e cioè col riciclo, trasformando un problema in una risorsa.
Faccio un esempio: l’orbita geostazionaria si sta intasando di satelliti, anche perché è unica. Per risolvere il problema i satelliti, con le ultime gocce di propellenti, vengono spostati un po’ piu’ in la’ in modo da lasciare spazio, si attenua il problema ma non lo si risolve, infatti i vecchi satelliti resteranno sulle nuove orbite praticamente per l’eternità.
Per quello che riguarda la propulsione, sappiamo bene che servono energia e massa di spinta, i propellenti chimici forniscono, con la combustione, entrambe le cose contemporaneamente.
con la propulsione elettrica le due cose sono separate: elettricita’ da pannelli solari (o reattori nucleari) e, di solito, un gas nobile facilmente ionizzabile da utilizzare come massa di spinta.
Perché non utilizzare i relitti dei satelliti come massa di spinta? Si puo’ ionizzare qualunque cosa.
l’elettroerosione mi pare che sia un processo industriale di uso normale, si possono usare anche laser per ionizzare gli atomi, poi, certo, bisognera’ gestire la nuvola di ioni ed accelerarla, ma non vedo problemi insormontabili, i tokamak provano a gestire, con fatica, plasma a temperature di milioni di gradi con campi magnetici pazzeschi, nel nostro caso le condizioni sarebbero decisamente piu’ gestibili. Ci sarebbero problemi legali, nessuno cedera’ i propri rottami gratis, ma pagando un po’ si potrebbe aprire un mercato del tutto nuovo.

Ziosem, temo che la penalità di peso e complessità imposta ad un satellite per una cosa del genere sia semplicemente pazzesca. Dovresti manovrare fino ad agganciarlo, smontarlo, “digerirlo”… impensabile. Con la stessa penalizzazione di peso e minore complessità piuttosto si aggiunge qualche chilo di xenon o argon e si fa un deorbit elettrico in qualche mese.

tutto si può fare avendo le risorse, ma mi vengono in mente almeno 2 motivi principali per non farlo:

  • alcuni processi sono molto energivori al punto che conviene quasi pagare i danni provocati dai detriti piuttosto che eliminarli in qualche modo preventivamente;
  • poi c’è la questione dei costi e chi paga, un satellite alla fine della sua vita operativa vale meno di zero, se l’ente proprietario non viene regolamentato sul dopo fine vita operativa preferisce abbandonarlo perchè sarebbero tutti costi in più…
  • e le tempistiche? per ionizzare alcuni kg di materiale oltre all’energia serve anche molto tempo…

Buongiorno a tutti.

Ringrazio chi si e’ preoccupato di rispondere. E chiedo scusa………
Scusa perché volevo tenermi sul generico senza forzare troppo particolari piu’ o meno fantasiosi, ma devo avere esagerato, perché credo di non essere stato chiaro.
I rottami spaziali dovevano essere un punto di partenza, non di arrivo. Un mezzo, non un fine.
A me interessa la propulsione. All’inizio della discussione avevo accennato qualcosa, ma non sono stato chiaro. Scusate ancora.
Posso garantire che non mi e’ mai passato per la testa la possibilita’ di intraprendere un progetto complicato e costoso solo per fare un favore (nemmeno richiesto) a qualche ente proprietario di rottami.
Mi interessa la possibilita’ di utilizzare come massa( tonnellate di massa) di spinta i satelliti dismessi( che valgono meno di zero, come giustamente e’ stato ricordato) anziché ricorrere a qualche chilo ( a quanto? 15.000 dollari al chilo?) di xenon o argon.
Dal punto di vista economico mi sembra che passare dai chili quasi a peso d’oro a tonnellate gratis sia un progresso enorme.
Per dare una bozza di visione di quello che mi piacerebbe venisse fatto dico che penso ad un veicolo dotato di un ampio metraggio di pannelli solari in grado di fornire una potenza elettrica notevole e quasi continua( sull’orbita geostazionaria ci sono pochi e brevi periodi di buio, quando il veicolo entra nel cono d’ombra della terra) h24 7su7 ( quasi).
Il veicolo, a cui posso anche dare un nome: Tlaelquani, la dea azteca divoratrice d’immondizia, sarebbe dotato di strumenti atti a catturare i satelliti, tipo bracci robotici , lazi, reti, magneti, arpioni, droni, eccetera.
Avrebbe, naturalmente, un motore ad ioni ricavati erodendo ogni componente dei satelliti prede.
Tlaelquani potrebbe trasportare un carico utile, ad esempio, sul Gateway o su qualunque orbita lunare,
poi potrebbe ridiscendere, catturare un altro rottame e scendere ancora sull’orbita bassa, prendere in carico un payload, trasportarlo dove vuole il committente e nel percorso catturare uno stadio superiore esaurito.
Potrebbe rifornirsi ovunque, ci sono piu’ rottami in orbita che distributori di benzina sulla terra.
Potrebbe NAVIGARE.
Nessun veicolo ha mai navigato nello spazio, sono tutti stati lanciati su orbite e traiettorie precisissime con minime possibilita’ di variare e nessuna possibilita’ di rifornirsi.
L’ obiezione che costerebbe molto viene superata dalle sue uniche capacita’ e dal tempo che potrebbe restare in servizio. In fondo anche l’ SLS costa molto e si usa una volta solo, anche il Gateway costa molto e, francamente, non ho capito a che possa servire.
E poi, lo lascio per ultimo, Tlaelquani libererebbe lo spazio di un problema che, a lasciarlo crescere, si rivelera’ ingestibile. Come sottoprodotto, non mi sembra male.
E adesso aspetto le vostre obiezioni, spero che siano molte e precise, altrimenti che discussione e’ ?

A me pare che sopra qualche obiezione a cui rispondere (a prescindere dal fraintendimento sull’obiettivo del tuo “progetto”) ci sia già. :wink:

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Ok, rispondo a IK1ODO, che ringrazio personalmente.
Peso e complessita’ non possono prescindere dalle funzioni. Non ci metti niente, non hai né peso né complessità, ma non fai niente. Per avere potenza elettrica servono i pannelli solari, per muoversi serve un motore, non sono cose a cui puoi rinunciare. Restano i dispositivi di cattura, ho fatto un elenco, non c’è nulla di complesso o pesante. Discorso diverso per il motore: produrre ioni non è difficile, basta un arco voltaico, poi vanno controllati ed accelerati e questo può essere complesso, ma come ho già detto si affrontano problemi più complessi.
Se non sbaglio i satelliti bersaglio, essendo dismessi, sono già deorbitati e facilmente raggiungibili da un veicolo dotato di buona manovrabilità

Come idea ci siamo, ma anche se sviluppato questo meccanismo di “presa”, dovresti studiare come sia fatto satellite per satellite, e centrarlo direttamente perpendicolarmente al centro di massa per evitare che dopo tutto il complesso inizi a ruotare su se stesso, inoltre un satellite morto in disuso potrebbe essere già stato colpito da vari altri debris, e quindi magari potrebbe avere parti mancanti come pannelli solari o aver perso la sua integrità strutturale.

Rispondo a FAX, naturalmente ringrazio anche lui.
E qui sono un po’ in difficoltà perché credo che tutto dipenda dall’equivoco iniziale di cui ho già parlato, strano perché viene riportato una riga del mio scritto in cui è centrato il motivo del mio intervento. Sono d’accordo su quello che scrivi, ma mi pare che non possa essere considerarto una critica a quello che ho scritto io.
Perfettamente d’accordo sul punto finale, molto tempo per ionizzare il materiale, ma non dimentichiamoci che gli ioni servono al motore che dà una spinta continua e quindi resta acceso molto a lungo

Saluto anche te, EmaDipi

Per la cattura dei satelliti penso che si debba collaborare con gli enti proprietari, non credo che la pirateria avrebbe possibilità, anche se le leggi “spaziali” sono ancora embrionali. Collaborando (e pagando qualcosa) ci si fa dare il progetto con tutti i dati utili(tanto sono ormai progetti obsoleti, privi di valore).
La cattura sarebbe certamente una manovra delicata da fare con molta cautela e a velocità relativa praticamente nulla. Un rischio potrebbe essere la presenza sul satellite di componenti non inerti, serbatoi sotto pressione, batterie piene di elettroliti estremamente reattivi e simili. Anche per questo serve collaborazione con l’ente proprietario. Non vedo problemi invece per la possibile mancata integrità del bersaglio, in fondo va distrutto per erosione per produrre ioni, ciò che dovesse mancare semplicemente non si erode ( ricordarsi di chiedere sconto al proprietario😜)

Tu dici che i satelliti sono facilmente raggiungibili…insomma, le manovre orbitali richiedono parecchia energia, soprattutto considerando che non si tratta di semplici innalzamenti o abbassamenti, ma anche cambi di piano. Sono manovre che richiedono molto dispendio di carburante.

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