Spazio Sicuro
24/09/2024
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Durante i quasi 70 anni di volo spaziale, circa 10.000 satelliti e corpi di razzi intatti sono rientrati nell’atmosfera, con molti altri ancora da seguire. Tuttavia, per un evento così diffuso, ci manca ancora una comprensione chiara di ciò che accade realmente a un satellite durante i suoi ultimi momenti infuocati. L’ESA sta preparando la missione Contenitore di Valutazione del Rientro Distruttivo (Draco), che raccoglierà misurazioni uniche durante un vero rientro e la frammentazione di un satellite dall’interno. Una capsula progettata appositamente per resistere alla distruzione trasmetterà la preziosa telemetria poco dopo.
Deimos ha firmato un primo contratto del valore di 3 milioni di euro per avviare lo sviluppo del satellite. La missione Draco è un progetto di sicurezza spaziale veloce e compatto, con il lancio previsto per il 2027.
Il rientro previene i detriti spaziali
Deimos ed ESA firmano contratto per avviare lo sviluppo del satellite Draco
Per mantenere pulite le orbite preziose della Terra e prevenire la creazione di ulteriori detriti spaziali, è fondamentale rimuovere rapidamente un satellite dall’orbita una volta terminata la sua missione. L’ESA si impegna con il suo ambizioso approccio Zero Debris, fermando la creazione di detriti spaziali entro il 2030. I satelliti possono essere progettati per rientri controllati, oppure con un impegno aggiuntivo alcuni possono passare attraverso rientri assistiti o mirati. Tuttavia, è più efficiente seguire le Linee Guida per la Mitigazione dei Detriti Spaziali progettando i satelliti per disintegrarsi completamente durante il rientro.
Immagini finali di Aeolus come detrito spaziale durante il suo rientro assistito
“La scienza del rientro è un elemento essenziale negli sforzi per progettare satelliti destinate alla disintegrazione. Dobbiamo ottenere una comprensione più approfondita di ciò che accade quando i satelliti bruciano nell’atmosfera e convalidare i nostri modelli di rientro”, afferma Holger Krag, Capo della Sicurezza Spaziale dell’ESA. “Ecco perché i dati unici raccolti da Draco aiuteranno a guidare lo sviluppo di nuove tecnologie per costruire satelliti più facilmente disintegrabili entro il 2030.” Un altro elemento importante dei rientri è il loro impatto sull’atmosfera stessa, un campo di ricerca in crescita man mano che il numero di lanci e rientri aumenta rapidamente. Studiare come i materiali delle navette spaziali si consumano e si spezzano nell’alta atmosfera può fornire informazioni sui sottoprodotti creati e sulla loro localizzazione. Questo consente agli scienziati di apprendere di più sugli impatti ambientali, a loro volta portando a progetti più sostenibili in futuro.
Circa il bruciare e non bruciare
“Anche se è difficile ottenere dati da un satellite durante la sua distruzione, attualmente è impossibile ricreare le esatte circostanze a terra. Possiamo utilizzare esperimenti per testare vari materiali ed elementi di una navetta spaziale in gallerie del vento su una scala limitata”, afferma Stijn Lemmens, project manager di Draco nell’Ufficio Detriti Spaziali dell’ESA. “Ma non è ancora possibile replicare fedelmente l’incredibile velocità, la quantità di forza reale e i movimenti di un rientro non controllato. Per imitazioni più complete, la modellazione virtuale è uno strumento eccellente che può gestire qualsiasi estremità, ma ha bisogno di calibrazione e di set di dati su cui fondarsi.” Per raccogliere il nuovo set di dati unico, deve essere costruito un satellite distruttibile con una capsula indistruttibile a bordo per osservazioni in situ, il che comporta le sue sfide.
ATV-4 si disintegra nell’atmosfera nel 2013
“Draco deve essere un veicolo spaziale medio in orbita terrestre bassa per rendere il rientro rappresentativo, e quindi lo equipaggeremo di sensori e telecamere robusti, in grado di raccogliere dati il più a lungo possibile mentre il satellite intorno a loro brucia”, spiega Stijn. “La sua capsula indistruttibile, d’altra parte, deve essere in grado di resistere alle forze del rientro, oltre a proteggere un sistema informatico durante il processo di distruzione violenta, rimanendo comunque connessa ai sensori, con i cavi che si espandono da essa come un polpo.” In passato, nel 2013, l’ESA ha tentato di osservare un rientro dall’interno di un veicolo spaziale con una telecamera montata all’interno di un veicolo di trasferimento automatico (ATV), un traghetto di carico per la ISS. La missione Draco mira a raccogliere un set di dati molto più completo. Rispetto agli esperimenti precedenti, i sensori di Draco misureranno le temperature, rileveranno lo stress sulle varie parti del satellite stesso e registreranno la pressione circostante. Quattro telecamere aggiuntive puntando sul veicolo spaziale assisteranno nel monitoraggio della distruzione e nella raccolta di informazioni contestuali.
La breve vita di Draco
Il satellite finale di Draco, del peso di circa 200 kg e della dimensione di una lavatrice, non avrà un sistema di propulsione né sistemi di navigazione e comunicazione connessi poiché non sarà controllato direttamente. La maggior parte dei rientri sono non controllati, i satelliti rimangono passivi mentre l’atmosfera stringe la sua presa, e l’obiettivo di Draco è di imitare un rientro medio il più possibile. Invece, Draco utilizzerà le capacità di manovra del razzo con cui viene lanciato per allinearsi per un rientro veloce. La base è che dopo un volo di non più di 12 ore, durante il quale raggiunge un’altitudine massima di non oltre 1000 km, Draco rientrerà su un’area oceanica disabitata, registrando la sua distruzione infuocata con i suoi 200 sensori e 4 telecamere e memorizzando il risultato in modo sicuro nella capsula.
Impressione artistica di Draco mentre si disintegra nell’atmosfera
Dopo che il satellite sarà bruciato, affronterà il suo prossimo ostacolo. La capsula di 40 cm potrebbe ruotare e girare molto velocemente, ma deve essere in grado di rilasciare un paracadute indipendentemente dalla sua orientazione e velocità iniziale. Una volta che il paracadute è dispiegato, la capsula scenderà in modo più morbido, permettendo di collegarsi a un satellite geostazionario sopra di essa per trasmettere i dati raccolti. Ci sarà una finestra di circa 20 minuti per inviare la telemetria prima che cada nell’oceano, ponendo fine alla missione. “Draco è una missione entusiasmante che farà luce su molti degli ignoti durante i rientri dei satelliti. L’ironia è che lo sviluppo della sua navetta spaziale e della capsula beneficerà maggiormente dei dati che raccoglierà”, afferma Tim Flohrer, Capo dell’Ufficio Detriti Spaziali dell’ESA. “Draco ci porterà fuori dal loop del gallo e dell’uovo e creerà un diverso set di dati per calibrare i nostri sistemi e modelli, promuovendo l’implementazione di tecnologie senza detriti nel prossimo futuro.”