Detriti spaziali i nuovi programmi di ESA e NASA DOCUMENTARIO anche il pianeta Terra ha i suo anelli come il pianeta Saturno si ma fatti di spazzatura prodotta dagli uomini però..quindi i governi pulirannno a spese proprie

https://rumble.com/v2jupeo-quanti-detriti-spaziali-volano-sulle-nostre-testecosa-la-spazzatura-spazial https://rumble.com/v2jus16-la-spazzatura-spaziale-documentario ovviamente poi questo lavoro di pulizia dello spazio dallo loro spazzatura sarà fatto a spese proprie dai governi e dalle elites senza chiedere nulla ai cittadini ignari visto che sono stati loro a fare questo e le agenzie spaziali sono di proprietà dei governi,loro puliranno..quindi ora potremmo dire la teoria di ermete trismegisto in alto come in basso cioè che c'è la spazzatura sia in alto che in basso sul pianeta Terra per colpa degli uomini ovvio..anche il padre nostro detto Gesù diceva come in cielo così in Terra appunto riferito ad un pianeta pieno di merdume però..La conquista dello spazio ha raggiunto grandi traguardi, ma ha lasciato dietro di sé molti detriti.sono andati a sentire all'ESA cosa si può fare per risolvere il problema della spazzatura spaziale.
playlist da vedere sulla spazzatura nel mondo:
https://www.youtube.com/watch?v=MnCbTTTi7ic&list=PLuNGnkcXvyh8hunYFH_T9Xa1ZjznrO914
quello di Kiev non era un meteorite caduto dallo spazio ma era spazzatura spaziale che a contatto poi con l'atmosfera terrestre semplicemente si brucia..praticamente sono i detriti dei satelliti,razzi etc che girano intorno alla Terra e poi ogni tanto vengono a contatto con l'atmosfera terrestre e si bruciano senza arrivare neanche a toccare il suolo terrestre..
Con le espressioni detriti spaziali, detriti orbitali, spazzatura spaziale o rottame spaziale si indica tutto ciò che orbita attorno alla Terra, creato dall'uomo e non più utile ad esso. Ricadono in questa definizione gli stadi dei razzi, frammenti di satelliti, scaglie di vernici, polveri, materiale espulso dai motori dei razzi, liquido refrigerante rilasciato dal satellite nucleare RORSAT ed altre piccole particelle[1].
Nuvole di particelle molto piccole possono causare danni da erosione, come una "sabbiatura".
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_space_debris_fall_incidents
https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Derelict_satellites_orbiting_Earth
https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Spacecraft_that_broke_apart_in_space
https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Intentionally_destroyed_artificial_satellites
I detriti spaziali sono aumentati vertiginosamente negli ultimi anni, diventando un problema crescente per l'alta possibilità di collisioni con satelliti attivi che a loro volta produrrebbero altri detriti seguendo lo scenario della cosiddetta Sindrome di Kessler. Lo scontro con detriti anche piccoli, infatti, può risultare distruttivo a causa dell'alta velocità orbitale.

Alcuni veicoli spaziali, come ad esempio la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sono stati equipaggiati con particolari protezioni per mitigare questo tipo di eventi[2]. Rimangono invece pericolosamente esposte le attività extra-veicolari.

La IADC (Inter Agency Space Debris Committee) è un'organizzazione ONU che si occupa del problema dei detriti spaziali.
https://it.wikipedia.org/wiki/Detrito_spaziale
Cronologia
Nel 1958 gli Stati Uniti d'America lanciarono un satellite denominato Vanguard I che è uno dei più longevi superstiti dei detriti spaziali e che, dall'ultimo aggiornamento del 2008, rimane il più vecchio detrito ancora in orbita[3].

Ai detriti spaziali, secondo quanto affermato da Edward Tufte nel libro Envisioning Information, vanno aggiunti anche un guanto perduto da Edward White durante la prima attività extra-veicolare americana, una macchina fotografica perduta da Michael Collins durante la missione Gemini 10, i sacchi d'immondizia espulsi dai cosmonauti della Mir durante 15 anni di vita della Stazione Spaziale[3], una chiave inglese ed uno spazzolino da denti.

Sunita Williams ha perso un'altra macchina fotografica durante un'attività extra-veicolare (EVA) durante la missione STS-116. Durante la missione STS-120, nel corso di un'altra attività extra-veicolare (EVA) per la riparazione di uno strappo in un pannello solare, è stato perso un paio di pinze. Durante la missione STS-126 Heidemarie M. Stefanyshyn-Piper ha perso una cassetta degli attrezzi, delle dimensioni di una ventiquattrore.

Molti di questi inusuali oggetti sono rientrati in atmosfera nell'arco di poche settimane, in virtù dell'orbita di rilascio, e, comunque, non rappresentano un contributo significativo rispetto alla quantità di detriti in orbita. La maggior parte di essi, infatti, è generato dalle esplosioni. In circa 200 di questi eventi, sono stati prodotti circa 100 tonnellate di detriti che sono ancora in orbita. La maggior parte della spazzatura spaziale è concentrata lungo orbite terrestri basse, sebbene qualcuno si trovi anche oltre l'orbita geosincrona.

La prima manovra evasiva, un'accensione di 7 secondi da parte del sistema di controllo dell'assetto (Reaction control system), eseguita dallo Space Shuttle, missione STS-48, per evitare una collisione con un frammento del satellite Cosmos 995 è stata effettuata nel settembre del 1991.

Il 27 marzo 2007 un detrito proveniente da un satellite spia russo ha sfiorato pericolosamente un Airbus A340 della Lan Chile (LAN Airlines), con a bordo 270 passeggeri, in volo tra Santiago del Cile (Cile) ed Auckland (Nuova Zelanda)[4]. L'aereo stava volando sopra l'Oceano Pacifico che è considerato il posto più sicuro per il rientro di un satellite a causa delle vaste aree di mare inabitate.

L'11 luglio 1979 lo Skylab, in anticipo rispetto ai piani originali a causa di un'intensa attività solare che lo spinse in un'orbita più bassa, rientrò nell'atmosfera terrestre disintegrandosi e provocando una pioggia di detriti che ricaddero, senza provocare danni, lungo una rotta estesa dall'Oceano Indiano meridionale all'Australia occidentale[5][6].

Un'analisi di rischio, condotta per una missione dello Space Shuttle Atlantis nell'ottobre 2008, ha concluso che ci fosse un altissimo rischio dovuto ai detriti spaziali con 1 su 185 possibilità di impatto catastrofico. Questo livello di rischio richiese una decisione di lancio di livello elevato.
Considerando che una tipica missione dello Space Shuttle diretta verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) si svolge ad una quota di 370 chilometri, questo comporta un rischio di 1 su 300. Il rischio è maggiore in una missione di servizio per il telescopio spaziale Hubble, che orbita a circa 560 chilometri di altitudine, dove maggiore è la presenza di detriti. I piani di diminuzione del rischio per queste missioni includono il volo dello Space Shuttle di coda, che consente ad eventuali detriti di impattare prima con i motori principali[7].

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) il 13 marzo 2009, è stata messa in stato di allerta, con l'equipaggio pronto a evacuare per il rischio di collisione con un frammento di detrito orbitale.

Tracciatura
Sia i sensori radar che ottici, come i laser, sono utilizzati per tracciare i detriti spaziali. Tuttavia, determinare con precisione le orbite è molto difficoltoso. Tracciare oggetti più piccoli di 10 cm è estremamente difficoltoso a causa della loro sezione molto piccola che ne riduce la stabilità orbitale, ma è possibile. È tecnicamente possibile tracciare anche frammenti più piccoli di 1 cm. La massima densità di detrito spaziale ha luogo ad un'altitudine di circa 1 000 km. Sulle orbite localizzate a quest'altitudine la densità spaziale di detrito è di circa 0,0001 oggetti/km³.

Il diagramma di Gabbard
La disposizione dei detriti spaziali creati dalla distruzione di un satellite è stata studiata usando un diagramma di dispersione noto come diagramma di Gabbard. In tale diagramma le altitudini del perigeo e dell'apogeo dei singoli frammenti formati dalla collisione sono correlati con i periodi orbitali degli stessi. La distribuzione del diagramma risultante può essere utilizzata per calcolare la direzione ed il punto di impatto.

Misurazioni
Il Comando Strategico degli Stati Uniti è in possesso attualmente di un catalogo contenente circa 13 000 oggetti, stilato per evitare almeno in parte errori di interpretazione come missili nemici. L'osservazione dei dati raccolti è tenuta aggiornata attraverso una serie di radar e telescopi terrestri nonché attraverso telescopi spaziali.[8] Tuttavia, la maggior parte dei detriti rimangono inosservati.

È considerato "grande" ogni detrito che rientri nella capacità attuale di detezione, che è attualmente di 1 cm. In termini numerici, alla metà del 2009, la NASA quantificava in 19 000 il numero di detriti di dimensione superiore a 10 cm, a 500 000 quelli compresi tra 1 e 10 cm e stimava a svariate decine di milioni quelli di dimensione inferiore ad 1 cm. In base all'ESA Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference, Modello MASTER-2005 ci sono più di 600 000 oggetti di dimensioni superiori a 1 cm in orbita. Quanto alla massa, la maggior parte del peso è concentrata negli oggetti di dimensioni maggiori. Nel 2000 è stato calcolato che 1 500 oggetti pesino più di 100 kg ciascuno e contribuiscano a oltre il 98% del totale del detrito spaziale conosciuto ed orbitante nell'orbita terrestre bassa.

Altre fonti di conoscenza sulla realtà dell'ambiente dei detriti spaziali comprendono campagne di misura da parte del ESA Space Debris Telescope, TIRA[9] (Tracking and Imaging Radar), il radar Haystack,[10] e il radar Cobra Dane ad allineamento di fase.[11] I dati raccolti durante queste campagne sono utilizzati per validare i modelli dell'ambiente dei detriti, come l'ESA-MASTER. Tali modelli sono l'unico mezzo per valutare l'impatto dei rischi causati da detriti spaziali in quanto solo gli oggetti più grandi possono essere tracciati regolarmente.

Il recupero di detriti spaziali è un'altra preziosa fonte di informazioni sui frammenti submillimetrici. Il satellite LDEF rilasciato dallo Space Shuttle Challenger, missione STS-41-C e recuperato dallo Space Shuttle Columbia, missione STS-32 dopo 68 mesi in orbita ha consentito, attraverso l'attento esame delle sue superfici, di analizzare la distribuzione e la composizione del flusso di detriti. Il satellite EURECA rilasciato dallo Space Shuttle Atlantis, missione STS-46, nel 1992 e recuperato dallo Space Shuttle Endeavour, missione STS-57, nel 1993, è un altro esempio.

Il pannello solare del Telescopio spaziale Hubble, recuperato durante la missione STS-61 dallo Space Shuttle Endeavour, è una fonte importante di informazione sui detriti spaziali. I crateri d'impatto trovati sulla sua superficie sono stati contati e classificati dall'ESA per fornire un altro mezzo di validazione dei modelli.

Il NASA Orbital Debris Observatory traccia i detriti spaziali utilizzando un telescopio a specchio liquido di 3 m.[12]

Mitigazione

Rappresentazione artistica dei satelliti attivi e dei detriti spaziali presenti nella fascia dell'orbita geostazionaria.
Al fine di ridurre la generazione di ulteriori zone contenenti detriti spaziali, un certo numero di azioni sono state proposte: la passivazione degli stadi superiori spenti, attraverso il rilascio del combustibile residuo, è destinato a ridurre il rischio di esplosioni in orbita che potrebbero generare migliaia di altri frammenti. Gli ostacoli più grandi a un intervento nascono dalla difficoltà di raggiungere un accordo su base internazionale.[13]

Il recupero dei satelliti in orbita alla fine della loro vita operativa potrebbe essere un'altra efficace misura di mitigazione. Questo potrebbe essere facilitata con un cavo (tether) di terminazione, un cavo (tether) elettrodinamico che, srotolato fuori dal velivolo, lo rallenta.[14] Nel caso in cui un'azione diretta e controllata di deorbitazione richiedesse troppo carburante, un satellite potrebbe essere collocato in un'orbita dove la resistenza atmosferica, dopo alcuni anni, provocherebbe la deorbitazione. Tale manovra è stata effettuata con successo con il satellite francese SPOT, portando il suo tempo di rientro atmosferico previsto in 200 anni a circa 15 anni, riducendo il perigeo da 830 a circa 550 km.[15]

Alle quote orbitali dove non sarebbe economicamente fattibile deorbitare un satellite, come quelli dell'anello geostazionario (GEO), i vecchi satelliti sono portati su un'orbita cimitero in cui non sono presenti satelliti operativi.

Incidenti
La prima e più grande formazione di detriti spaziali dovuta a collisione è avvenuta il 10 febbraio 2009 alle 16:56 UTC. Il satellite inattivo Cosmos 2251 ed il satellite operativo Iridium 33 si sono scontrati a 789 chilometri di altezza sopra la Siberia settentrionale.[16] La velocità di impatto relativa è stata di circa 11,7 chilometri al secondo, approssimativamente 42 120 chilometri orari.[17] Entrambi i satelliti sono andati distrutti.[18] La collisione ha prodotto una considerevole mole di detriti (in numero stimato di 1 700[19]) che costituiscono un rischio aggiuntivo per i velivoli spaziali.[20]

Un altro grande scontro avvenne il 22 gennaio 2013 tra il detrito provocato dall'esplosione del satellite cinese Fengyun 1C e il nano-satellite BLITS del peso di 7,5 kg circa, impiegato per esperimenti di riflessione di raggi laser. La collisione tra il detrito spaziale cinese e il satellite russo avrebbe fatto cambiare la sua orbita e la sua velocità di rotazione e assetto.
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris
I detriti spaziali (noti anche come spazzatura spaziale, inquinamento spaziale,[1] rifiuti spaziali, spazzatura spaziale, spazzatura spaziale o detriti cosmici[2]) sono oggetti defunti creati dall'uomo nello spazio, principalmente nell'orbita terrestre, che non svolgono più una funzione utile. Questi includono veicoli spaziali abbandonati - veicoli spaziali non funzionali e stadi di veicoli di lancio abbandonati - detriti legati alla missione, e particolarmente numerosi nell'orbita terrestre, detriti di frammentazione dalla rottura di corpi di razzi abbandonati e veicoli spaziali. Oltre agli oggetti abbandonati creati dall'uomo lasciati in orbita, altri esempi di detriti spaziali includono frammenti della loro disintegrazione, erosione e collisioni o persino macchie di vernice, liquidi solidificati espulsi dai veicoli spaziali e particelle incombuste da motori a razzo solido. I detriti spaziali rappresentano un rischio per i veicoli spaziali. [3]

I detriti spaziali sono tipicamente un'esternalità negativa - creano un costo esterno per gli altri dall'azione iniziale per lanciare o utilizzare un veicolo spaziale in orbita vicino alla Terra - un costo che in genere non viene preso in considerazione né pienamente contabilizzato nel costo [4][5] dal lanciatore o dal proprietario del carico utile. [6][1][7]

Diversi veicoli spaziali, sia con equipaggio che senza equipaggio, sono stati danneggiati o distrutti dai detriti spaziali. La misurazione, la mitigazione e la potenziale rimozione dei detriti sono condotte da alcuni partecipanti all'industria spaziale. [8]

A partire da novembre 2022, la rete di sorveglianza spaziale degli Stati Uniti ha segnalato 25.857 oggetti artificiali in orbita sopra la Terra,[9] tra cui 5.465 satelliti operativi. [10] Tuttavia, questi sono solo gli oggetti abbastanza grandi da essere tracciati e in un'orbita che rende possibile il tracciamento. I detriti satellitari che si trovano in un'orbita Molnya, come la serie Kosmos Ono, potrebbero essere troppo alti sopra l'emisfero settentrionale per essere tracciati. [11] A partire da gennaio 2019., più di 128 milioni di pezzi di detriti più piccoli di 1 cm (0,4 pollici), circa 900.000 pezzi di detriti 1-10 cm e circa 34.000 pezzi più grandi di 10 cm (3,9 pollici) sono stati stimati in orbita attorno alla Terra. [8] Quando i più piccoli oggetti di detriti spaziali artificiali (macchie di vernice, particelle di scarico di razzi solidi, ecc.) sono raggruppati con micrometeoroidi, sono insieme a volte indicati dalle agenzie spaziali come MMOD (Micrometeoroid and Orbital Debris). Le collisioni con i detriti sono diventate un pericolo per i veicoli spaziali; Gli oggetti più piccoli causano danni simili alla sabbiatura, in particolare ai pannelli solari e alle ottiche come telescopi o inseguitori stellari che non possono essere facilmente protetti da uno scudo balistico. [12]

Sotto i 2.000 km (1.200 mi) di altitudine terrestre, pezzi di detriti sono più densi dei meteoroidi; la maggior parte sono polvere proveniente da motori a razzo solido, detriti di erosione superficiale come scaglie di vernice e refrigerante congelato da satelliti a propulsione nucleare sovietici. [13][14][15] Per confronto, la Stazione Spaziale Internazionale orbita nell'intervallo di 300-400 chilometri (190-250 miglia), mentre i due più recenti eventi di detriti di grandi dimensioni - il test dell'arma antisat cinese del 2007 e la collisione satellitare del 2009 - si sono verificati a 800-900 chilometri (da 500 a 560 miglia) di altitudine. [16] La ISS ha una schermatura Whipple per resistere ai danni da piccoli MMOD; Tuttavia, i detriti noti con una possibilità di collisione superiore a 1/10.000 vengono evitati manovrando la stazione.

Storia
I detriti spaziali iniziarono ad accumularsi immediatamente nell'orbita terrestre con il primo lancio di un satellite artificiale Sputnik 1 in orbita nell'ottobre 1957. Ma anche prima gli esseri umani avrebbero potuto produrre materiale espulso che è diventato detriti spaziali, come nel test Pascal B dell'agosto 1957. [17][18] Tornando ancora prima, c'era materiale espulso dalla Terra in orbita.

Dopo il lancio dello Sputnik, il North American Aerospace Defense Command (NORAD) iniziò a compilare un database (lo Space Object Catalog) di tutti i lanci di razzi conosciuti e degli oggetti che raggiungono l'orbita: satelliti, scudi protettivi e stadi superiori dei veicoli di lancio. La NASA in seguito pubblicò versioni modificate del database in set di elementi a due righe,[19] e a partire dai primi anni 1980 il sistema di bacheca CelesTrak le ripubblicò. [20]

Grafico a detriti dell'altitudine e del periodo orbitale
Diagramma di Gabbard di quasi 300 pezzi di detriti dalla disintegrazione del terzo stadio di cinque mesi del booster cinese Lunga Marcia 4 l'11 marzo 2000
I tracker (NORAD) che hanno alimentato il database erano a conoscenza di altri oggetti in orbita, molti dei quali erano il risultato di esplosioni in orbita. [21] Alcuni sono stati deliberatamente causati durante i test di armi anti-satellite (ASAT) del 1960, e altri sono stati il risultato di stadi di razzi che esplodevano in orbita mentre il propellente residuo si espandeva e rompeva i loro serbatoi. Per migliorare il monitoraggio, il dipendente del NORAD John Gabbard teneva un database più dettagliato di tutti gli oggetti che poteva identificare. [22]

Nel marzo 1971, Gabbard sviluppò una tecnica per prevedere i percorsi orbitali dei loro prodotti, e i diagrammi di Gabbard (o grafici) sono ora ampiamente utilizzati. Questi studi sono stati utilizzati per migliorare la modellazione dell'evoluzione orbitale e del decadimento. [23]

Quando il database NORAD divenne pubblicamente disponibile nel corso del 1970, le tecniche sviluppate per la fascia degli asteroidi furono applicate allo studio [da chi?] al database di noti oggetti satellitari artificiali della Terra. [senza fonte]

Grande fotocamera, con un uomo in piedi accanto ad essa per la scala
Le telecamere Baker-Nunn sono state ampiamente utilizzate per studiare i detriti spaziali.
Oltre agli approcci alla riduzione dei detriti in cui il tempo e gli effetti gravitazionali / atmosferici naturali aiutano a rimuovere i detriti spaziali, o una varietà di approcci tecnologici che sono stati proposti (con la maggior parte non implementati) per ridurre i detriti spaziali, un certo numero di studiosi ha osservato che i fattori istituzionali - politiche, legali, economiche e culturali "regole del gioco" - sono il più grande ostacolo alla pulizia dello spazio vicino alla Terra. Nel 2014, c'era poco incentivo commerciale a ridurre i detriti spaziali, poiché il costo di gestirlo non è assegnato all'entità che lo produce, ma piuttosto ricade su tutti gli utenti dell'ambiente spaziale e si basa sulla società umana nel suo complesso che beneficia delle tecnologie e delle conoscenze spaziali. Sono stati formulati numerosi suggerimenti per migliorare le istituzioni in modo da aumentare gli incentivi per ridurre i detriti spaziali. Questi includono mandati governativi per creare incentivi, così come le aziende che arrivano a vedere benefici economici per ridurre i detriti in modo più aggressivo rispetto alle pratiche standard governative esistenti. [24] Nel 1979 la NASA fondò l'Orbital Debris Program per ricercare misure di mitigazione dei detriti spaziali nell'orbita terrestre. [25][26]

Crescita dei detriti
Durante il 1980, la NASA e altri gruppi statunitensi hanno tentato di limitare la crescita dei detriti. Una soluzione di prova fu implementata da McDonnell Douglas nel 1981 per il veicolo di lancio Delta, facendo in modo che il booster si allontanasse dal suo carico utile e sfiatasse qualsiasi propellente rimanente nei suoi serbatoi. [27] Ciò ha eliminato una fonte di accumulo di pressione nei serbatoi che in precedenza li aveva causati l'esplosione e la creazione di ulteriori detriti orbitali. [28] Altri paesi furono più lenti ad adottare questa misura e, soprattutto a causa di un certo numero di lanci da parte dell'Unione Sovietica, il problema crebbe nel corso del decennio. [29]

Una nuova batteria di studi seguì mentre la NASA, il NORAD e altri tentavano di comprendere meglio l'ambiente orbitale, regolando ciascuno il numero di pezzi di detriti nella zona di massa critica verso l'alto. Sebbene nel 1981 (quando fu pubblicato l'articolo di Schefter) il numero di oggetti fosse stimato in 5.000,[21] nuovi rivelatori nel sistema di sorveglianza elettro-ottica dello spazio profondo a terra trovarono nuovi oggetti. Alla fine degli anni 1990, si pensava che la maggior parte dei 28.000 oggetti lanciati fossero già decaduti e circa 8.500 rimanessero in orbita. [30] Nel 2005 questo è stato adeguato verso l'alto a 13.000 oggetti,[31] e uno studio del 2006 ha aumentato il numero a 19.000 a seguito di un ASAT e di una collisione satellitare. [32] Nel 2011, la NASA ha dichiarato che 22.000 oggetti sono stati tracciati. [33]

Un modello della NASA del 2006 suggeriva che se non avessero avuto luogo nuovi lanci l'ambiente avrebbe mantenuto la popolazione allora nota fino al 2055 circa, quando sarebbe aumentata da sola. [34][35] Richard Crowther della Defence Evaluation and Research Agency britannica ha dichiarato nel 2002 che credeva che la cascata sarebbe iniziata intorno al 2015. [36] La National Academy of Sciences, riassumendo la visione professionale, ha notato un ampio accordo sul fatto che due bande di spazio LEO - da 900 a 1.000 km (620 miglia) e 1.500 km (930 miglia) - avevano già superato la densità critica. [37]

Nella Conferenza europea sull'aria e lo spazio del 2009, il ricercatore dell'Università di Southampton Hugh Lewis ha previsto che la minaccia dei detriti spaziali aumenterà del 50% nel prossimo decennio e quadruplicherà nei prossimi 50 anni. A partire dal 2009, più di 13.000 chiamate ravvicinate sono state monitorate settimanalmente. [38]

Un rapporto del 2011 del Consiglio Nazionale delle Ricerche degli Stati Uniti ha avvertito la NASA che la quantità di detriti spaziali orbitanti era a un livello critico. Secondo alcuni modelli computerizzati, la quantità di detriti spaziali "ha raggiunto un punto critico, con abbastanza attualmente in orbita per collidere continuamente e creare ancora più detriti, aumentando il rischio di guasti ai veicoli spaziali". Il rapporto ha chiesto regolamenti internazionali che limitino i detriti e la ricerca di metodi di smaltimento. [39]

Oggetti in orbita terrestre, inclusi detriti di frammentazione. Novembre 2020 NASA:ODPO
Oggetti in orbita terrestre, inclusi detriti di frammentazione. Novembre 2020 NASA:ODPO
Storia dei detriti in anni particolari
A metà del 1994 c'erano state 68 rotture o detriti "eventi anomali" che coinvolgevano satelliti lanciati dall'ex Unione Sovietica / Russia e 18 eventi simili erano stati scoperti coinvolgendo corpi di razzi e altri detriti operativi legati alla propulsione. [40]
A partire dal 2009, 19.000 detriti di oltre 5 cm (2 pollici) sono stati monitorati dalla rete di sorveglianza spaziale degli Stati Uniti. [16]
A partire da luglio 2013, stime di oltre 170 milioni di detriti più piccoli di 1 cm (0,4 pollici), circa 670.000 detriti 1-10 cm e circa 29.000 pezzi più grandi di detriti sono in orbita. [41]
A partire da luglio 2016, quasi 18.000 oggetti artificiali sono in orbita sopra la Terra,[42] tra cui 1.419 satelliti operativi. [43]
A partire da ottobre 2019, quasi 20.000 oggetti artificiali in orbita sopra la Terra,[9] tra cui 2.218 satelliti operativi. [10]
Caratterizzazione
Dimensioni
Si stima che ci siano oltre 128 milioni di pezzi di detriti più piccoli di 1 cm (0,39 pollici) a partire da gennaio 2019. Ci sono circa 900.000 pezzi da 1 a 10 cm. Il conteggio attuale di detriti di grandi dimensioni (definito come 10 cm di diametro o più grande[44]) è di 34.000. [8] Il cutoff tecnico di misura è di circa 3 mm (0,12 pollici). [45] A partire dal 2020, ci sono 8.000 tonnellate di detriti in orbita, una cifra che dovrebbe aumentare. [46]

Orbita terrestre bassa

Satellite colpito da un detrito spaziale, animazione dell'ESA
Nelle orbite più vicine alla Terra - meno di 2.000 km (1.200 mi) di altitudine orbitale, indicata come orbita terrestre bassa (LEO) - ci sono state tradizionalmente poche "orbite universali" che mantengono un certo numero di veicoli spaziali in particolari anelli (in contrasto con GEO, una singola orbita ampiamente utilizzata da oltre 500 satelliti). Questo sta iniziando a cambiare nel 2019 e diverse aziende hanno iniziato a distribuire le prime fasi delle costellazioni Internet satellitari, che avranno molte orbite universali in LEO con 30-50 satelliti per piano orbitale e altitudine. Tradizionalmente, le orbite LEO più popolate sono state un certo numero di satelliti eliosincroni che mantengono un angolo costante tra il Sole e il piano orbitale, rendendo più facile l'osservazione della Terra con angolo del sole e illuminazione coerenti. Le orbite eliosincrone sono polari, il che significa che attraversano le regioni polari. I satelliti LEO orbitano in molti piani, in genere fino a 15 volte al giorno, causando frequenti avvicinamenti tra gli oggetti. La densità dei satelliti, sia attivi che abbandonati, è molto più alta in LEO. [47]

Le orbite sono influenzate dalle perturbazioni gravitazionali (che in LEO includono irregolarità del campo gravitazionale terrestre a causa delle variazioni della densità del pianeta) e le collisioni possono verificarsi da qualsiasi direzione. La velocità media di impatto delle collisioni in orbita terrestre bassa è di 10 km/s con massime superiori a 14 km/s a causa dell'eccentricità orbitale. [48] La collisione satellitare del 2009 si è verificata ad una velocità di chiusura di 11,7 km/s (26.000 mph),[49] creando oltre 2.000 grandi frammenti di detriti. [50] Questi detriti attraversano molte altre orbite e aumentano il rischio di collisione tra detriti.

Si teorizza che una collisione sufficientemente grande di veicoli spaziali potrebbe potenzialmente portare a un effetto a cascata, o addirittura rendere alcune particolari orbite terrestri basse effettivamente inutilizzabili per l'uso a lungo termine da parte dei satelliti in orbita, un fenomeno noto come sindrome di Kessler. [51] Si prevede che l'effetto teorico sia una reazione a catena teorica di collisioni che potrebbero verificarsi, aumentando esponenzialmente il numero e la densità dei detriti spaziali nell'orbita terrestre bassa, ed è stato ipotizzato che si verifichi oltre una certa densità critica. [52]

Le missioni spaziali con equipaggio sono per lo più a 400 km (250 miglia) di altitudine e sotto, dove la resistenza aerea aiuta a liberare zone di frammenti. L'atmosfera superiore non è una densità fissa ad una particolare altitudine orbitale; Varia a causa delle maree atmosferiche e si espande o si contrae su periodi di tempo più lunghi a causa della meteorologia spaziale. [53] Questi effetti a lungo termine possono aumentare la resistenza ad altitudini più basse; L'espansione del 1990 è stata un fattore nella riduzione della densità dei detriti. [54] Un altro fattore era il minor numero di lanci da parte della Russia; l'Unione Sovietica ha fatto la maggior parte dei loro lanci negli anni 1970 e 1980.[55]: 7

Quote più elevate
Ad altitudini più elevate, dove la resistenza dell'aria è meno significativa, il decadimento orbitale richiede più tempo. Una leggera resistenza atmosferica, perturbazioni lunari, perturbazioni gravitazionali della Terra, vento solare e pressione della radiazione solare possono gradualmente portare i detriti ad altitudini più basse (dove decade), ma ad altitudini molto elevate questo può richiedere secoli. [56] Sebbene le orbite ad alta quota siano meno comunemente usate di LEO e l'insorgenza del problema sia più lenta, i numeri progrediscono verso la soglia critica più rapidamente. [contraddittorio][pagina necessaria][57]

Molti satelliti per comunicazioni sono in orbite geostazionarie (GEO), raggruppandosi su obiettivi specifici e condividendo lo stesso percorso orbitale. Sebbene le velocità tra gli oggetti GEO siano basse, quando un satellite diventa abbandonato (come Telstar 401) assume un'orbita geosincrona; La sua inclinazione orbitale aumenta di circa 8,160° e la sua velocità aumenta di circa 99 km/h (1 mph) all'anno. La velocità di impatto raggiunge i picchi a circa 5,0 km/s (93,50 mi/s). Le perturbazioni orbitali causano la deriva della longitudine del veicolo spaziale inoperabile e la precessione del piano orbitale. Gli approcci ravvicinati (entro 58 metri) sono stimati in uno all'anno. [59] I detriti di collisione rappresentano un rischio minore a breve termine rispetto a una collisione LEO, ma il satellite diventerebbe probabilmente inutilizzabile. Gli oggetti di grandi dimensioni, come i satelliti a energia solare, sono particolarmente vulnerabili alle collisioni. [<>]

Sebbene l'ITU ora richieda la prova che un satellite può essere spostato fuori dal suo slot orbitale alla fine della sua vita, gli studi suggeriscono che questo è insufficiente. [60] Poiché l'orbita GEO è troppo distante per misurare con precisione oggetti inferiori a 1 m (3 ft 3 in), la natura del problema non è ben nota. [61] I satelliti potrebbero essere spostati in punti vuoti in GEO, richiedendo meno manovre e rendendo più facile prevedere i movimenti futuri. [62] I satelliti o i booster in altre orbite, specialmente incagliati in orbita di trasferimento geostazionaria, sono un'ulteriore preoccupazione a causa della loro velocità di attraversamento tipicamente elevata.

Nonostante gli sforzi per ridurre il rischio, si sono verificate collisioni di veicoli spaziali. Il satellite per telecomunicazioni dell'Agenzia spaziale europea Olympus-1 è stato colpito da un meteoroide l'11 agosto 1993 e alla fine si è spostato in un'orbita cimiteriale. [63] Il 29 marzo 2006, il satellite per comunicazioni russo Express-AM11 è stato colpito da un oggetto sconosciuto e reso inutilizzabile; [64] I suoi ingegneri avevano abbastanza tempo di contatto con il satellite per inviarlo in un'orbita cimiteriale.

Fonti
Veicolo spaziale morto
Categoria principale: Satelliti abbandonati in orbita attorno alla Terra
Categoria principale: Veicoli spaziali che si sono spezzati nello spazio
Piccolo satellite rotondo con antenne a sei barre che si irradiano da esso
Vanguard 1 dovrebbe rimanere in orbita per 240 anni. [65][66]
Nel 1958, gli Stati Uniti lanciarono il Vanguard I in un'orbita terrestre media (MEO). A partire da ottobre 2009, esso, lo stadio superiore del suo razzo di lancio e il relativo pezzo di detriti, sono i più antichi oggetti spaziali artificiali sopravvissuti ancora in orbita e dovrebbero esserlo fino a dopo l'anno 2250. [67][68] A partire da maggio 2022., l'Unione degli scienziati interessati ha elencato 5.465 satelliti operativi da una popolazione nota di 27.000 pezzi di detriti orbitali tracciati dal NORAD. [69][70]

Mentre a volte i satelliti vengono semplicemente lasciati in orbita quando non sono più utili, molti paesi richiedono che i satelliti passino alla fine della loro vita. Vengono quindi spinti in un'orbita più alta, "cimitero" o in un'orbita più bassa, a breve termine. Ma anche i satelliti che sono stati correttamente spostati su un'orbita più alta hanno una probabilità dell'otto per cento di foratura e rilascio di refrigerante in un periodo di 50 anni. Il refrigerante si congela in goccioline di lega solida di sodio-potassio creando più detriti. [13] formando ulteriori detriti. [71]

Nonostante l'uso della passivizzazione, o prima della sua standardizzazione, molti satelliti e corpi di razzi sono esplosi o si sono rotti in orbita. Nel febbraio 2015, ad esempio, il Defense Meteorological Satellite Program Flight 13 (DMSP-F13) dell'USAF è esploso in orbita, creando almeno 149 oggetti detritici, che avrebbero dovuto rimanere in orbita per decenni. [72] Più tardi nello stesso anno, il NOAA-16, che era stato dismesso dopo un'anomalia nel giugno 2014, si è rotto in orbita in almeno 275 pezzi. [73] Per i programmi più vecchi, come i satelliti Meteor 2 e Kosmos dell'era sovietica, i difetti di progettazione hanno provocato numerose rotture - almeno 68 entro il 1994 - in seguito alla disattivazione, con conseguente aumento dei detriti. [40]

Oltre alla creazione accidentale di detriti, alcuni sono stati fatti intenzionalmente attraverso la distruzione deliberata di satelliti. Questo è stato fatto come test della tecnologia anti-satellite o anti-missili balistici, o per impedire che un satellite sensibile venga esaminato da una potenza straniera. [40] Gli Stati Uniti hanno condotto oltre 30 test di armi anti-satellite (ASAT), l'Unione Sovietica / Russia ne ha eseguiti almeno 27, la Cina ne ha eseguiti 10 e l'India ne ha eseguito almeno uno. [74][75] Gli ASAT più recenti sono stati l'intercettazione cinese del FY-1C, le prove russe del suo PL-19 Nudol, l'intercettazione americana dell'USA-193 e l'intercettazione indiana di un satellite vivo non dichiarato. [75]

Attrezzatura smarrita

Una coperta termica alla deriva fotografata nel 1998 durante la missione STS-88.
I detriti spaziali includono un guanto perso dall'astronauta Ed White durante la prima passeggiata spaziale americana (EVA), una fotocamera persa da Michael Collins vicino a Gemini 10, una coperta termica persa durante la missione STS-88, sacchi della spazzatura gettati dai cosmonauti sovietici durante i 15 anni di vita della Mir,[76] una chiave inglese e uno spazzolino da denti. [77] Sunita Williams della missione STS-116 perse una telecamera durante un'EVA. Durante una missione STS-120 EVA per rinforzare un pannello solare strappato, un paio di pinze sono andate perse, e in una STS-126 EVA, Heidemarie Stefanyshyn-Piper ha perso una borsa degli attrezzi delle dimensioni di una valigetta. [78]

Booster
Categoria principale: Veicoli spaziali che si sono spezzati nello spazio

Stadio superiore di un razzo Delta II, fotografato dal satellite XSS 10
Gli stadi superiori dei razzi che finiscono in orbita sono una fonte significativa di detriti spaziali. Nel caratterizzare il problema dei detriti spaziali, si è appreso che molti detriti erano dovuti agli stadi superiori dei razzi (ad esempio lo stadio superiore inerziale) che finiscono in orbita e si rompono a causa della decomposizione del combustibile incombusto non ventilato. [79] Il primo caso di questo tipo riguardava il lancio del satellite Transit-4a nel 1961. Due ore dopo l'inserimento lo stadio superiore di Ablestar è esploso. Ma anche i booster che non si rompono possono essere un problema poiché un importante evento di impatto noto ha coinvolto un booster Ariane (intatto). [55]: 2

Sebbene la NASA e l'aeronautica degli Stati Uniti ora richiedano la passivazione dello stadio superiore, altri lanciatori - come le agenzie spaziali cinese e russa - non lo fanno. Gli stadi inferiori, come i razzi a propellente solido dello Space Shuttle o i veicoli di lancio Saturn IB del programma Apollo, non raggiungono l'orbita. [80]

Orbita del 2020 SO
Esempi:

Due razzi giapponesi H-2A si sono rotti nel 2006. [81]
Uno stadio di booster russo Briz-M è esploso in orbita sopra l'Australia Meridionale il 19 febbraio 2007. Lanciato il 28 febbraio 2006 con a bordo un satellite per comunicazioni Arabsat-4A, ha funzionato male prima che potesse consumare il suo propellente. Sebbene l'esplosione sia stata catturata su pellicola dagli astronomi, a causa del percorso orbitale la nube di detriti è stata difficile da misurare con il radar. Entro il 21 febbraio 2007 sono stati identificati oltre 1.000 frammenti. [82][83] Una rottura del 14 febbraio 2007 è stata registrata da Celestrak. [84]
Un altro Briz-M si è sciolto il 16 ottobre 2012 dopo un fallito lancio del Proton-M il 6 agosto. La quantità e la dimensione dei detriti era sconosciuta. [85]
Il secondo stadio dello Zenit-2, chiamato SL-16 dai governi occidentali, insieme al secondo stadio dei veicoli di lancio Vostok e Kosmos, costituisce circa il 20% della massa totale dei detriti di lancio in orbita terrestre bassa (LEO). [86] Un'analisi che ha determinato i 50 oggetti detriti "statisticamente più preoccupanti" in orbita terrestre bassa ha determinato che i primi 20 erano tutti stadi superiori di Zenit-2. [87]
un razzo Delta II utilizzato per lanciare la navicella spaziale COBE della NASA del 1989 è esploso il 3 dicembre 2006. Ciò si è verificato anche se il suo combustibile residuo era già stato scaricato nello spazio. [81]
Nel 2018-2019, tre diversi secondi stadi Atlas V Centaur si sono sciolti. [88][89][90]
Nel dicembre 2020, gli scienziati hanno confermato che un oggetto vicino alla Terra precedentemente rilevato, 2020 SO, era spazzatura spaziale lanciata nel 1966 in orbita attorno alla Terra e al Sole.[91]
Almeno otto razzi Delta hanno contribuito con detriti orbitali nell'ambiente dell'orbita terrestre bassa eliosincrona. La variante dello stadio superiore Delta che è stato utilizzato nel 1970 è risultato essere incline alle esplosioni in orbita. A partire dal 1981, le bruciature da esaurimento - per eliminare il propellente in eccesso - divennero standard e nessun Delta Rocket Body lanciato dopo il 1981 subì gravi frammentazioni in seguito, ma alcuni di quelli lanciati prima del 1981 continuarono ad esplodere. Nel 1991, il Delta 1975-052B si è frammentato, 16 anni dopo il lancio, dimostrando la resilienza del propellente. [92]
Armi
Categoria principale: Satelliti artificiali distrutti intenzionalmente
Una fonte di detriti passati è stata la sperimentazione di armi anti-satellite (ASAT) da parte degli Stati Uniti e dell'Unione Sovietica durante gli anni 1960 e 1970. I file del North American Aerospace Defense Command (NORAD) contenevano solo dati per i test sovietici e i detriti dei test statunitensi sono stati identificati solo in seguito. [93] Quando il problema dei detriti fu compreso, i test ASAT diffusi erano terminati; il Programma 437 degli Stati Uniti fu chiuso nel 1975. [94]

Gli Stati Uniti hanno ripreso i loro programmi ASAT nel 1980 con il Vought ASM-135 ASAT. Un test del 1985 distrusse un satellite da 1 tonnellata (2.200 libbre) in orbita a 525 km (326 mi), creando migliaia di detriti più grandi di 1 cm (0,39 pollici). A causa dell'altitudine, la resistenza atmosferica ha decadito l'orbita della maggior parte dei detriti entro un decennio. Una moratoria de facto ha seguito il test. [95]

Simulazione della Terra dallo spazio, con piani orbitali in rosso
Piani orbitali noti di detriti Fengyun-1C un mese dopo la disintegrazione del satellite meteorologico da parte dell'ASAT cinese
Il governo cinese è stato condannato per le implicazioni militari e la quantità di detriti del test missilistico anti-satellite del 2007,[96] il più grande incidente di detriti spaziali singoli nella storia (creando oltre 2.300 pezzi di dimensioni di palline da golf o più grandi, oltre 35.000 1 cm (0,4 pollici) o più grandi e un milione di pezzi da 1 mm (0,04 pollici) o più grandi). Il satellite bersaglio orbitava tra 850 km (530 mi) e 882 km (548 mi), la porzione di spazio vicino alla Terra più densamente popolata di satelliti. [97] Poiché la resistenza atmosferica è bassa a quell'altitudine, i detriti sono lenti a tornare sulla Terra, e nel giugno 2007 la sonda ambientale Terra della NASA ha manovrato per evitare l'impatto dei detriti. [98] Il Dr. Brian Weeden, ufficiale della U.S. Air Force e membro dello staff della Secure World Foundation, ha osservato che l'esplosione del satellite cinese del 2007 ha creato detriti orbitali di oltre 3.000 oggetti separati che hanno poi richiesto il monitoraggio. [99] Il 20 febbraio 2008, gli Stati Uniti hanno lanciato un missile SM-3 dalla USS Lake Erie per distruggere un satellite spia statunitense difettoso che si pensava trasportasse 450 kg (1.000 libbre) di propellente tossico idrazina. L'evento si è verificato a circa 250 km (155 miglia) e i detriti risultanti hanno un perigeo di 250 km (155 miglia) o inferiore. [100] Il missile mirava a ridurre al minimo la quantità di detriti, che (secondo il capo del comando strategico del Pentagono Kevin Chilton) erano decaduti all'inizio del 2009. [101]

Il 27 marzo 2019, il primo ministro indiano Narendra Modi ha annunciato che l'India ha abbattuto uno dei suoi satelliti LEO con un missile terrestre. Ha dichiarato che l'operazione, parte della missione Shakti, avrebbe difeso gli interessi del paese nello spazio. Successivamente, l'US Air Force Space Command ha annunciato che stava monitorando 270 nuovi pezzi di detriti, ma si aspettava che il numero crescesse man mano che la raccolta dei dati continuava. [102]

Il 15 novembre 2021, il Ministero della Difesa russo ha distrutto Kosmos 1408[103] in orbita a circa 450 km, creando "più di 1.500 pezzi di detriti tracciabili e centinaia di migliaia di pezzi di detriti non tracciabili" secondo il Dipartimento di Stato degli Stati Uniti. [104]

La vulnerabilità dei satelliti ai detriti e la possibilità di attaccare i satelliti LEO per creare nuvole di detriti ha innescato la speculazione che sia possibile per i paesi non essere in grado di effettuare un attacco di precisione. [chiarimento necessario] Un attacco su un satellite di 10 t (22.000 libbre) o più danneggerebbe pesantemente l'ambiente LEO. [95]

Pericoli
Grande fossa di vetro (danno)
Un micrometeoroide ha lasciato questo cratere sulla superficie della finestra anteriore dello Space Shuttle Challenger durante la missione STS-7.
Ai veicoli spaziali
La spazzatura spaziale può essere un pericolo per i satelliti e i veicoli spaziali attivi. È stato teorizzato che l'orbita terrestre potrebbe persino diventare impraticabile se il rischio di collisione diventasse troppo alto. [105][verifica non riuscita]

Tuttavia, poiché il rischio per i veicoli spaziali aumenta con l'esposizione ad alte densità di detriti, è più accurato dire che LEO sarebbe reso inutilizzabile dai veicoli orbitanti. La minaccia per i velivoli che passano attraverso LEO per raggiungere un'orbita più alta sarebbe molto più bassa a causa del brevissimo lasso di tempo dell'attraversamento.

Veicoli spaziali senza equipaggio
Sebbene i veicoli spaziali siano tipicamente protetti da scudi Whipple, i pannelli solari, che sono esposti al Sole, si usurano a causa di impatti a bassa massa. Anche piccoli impatti possono produrre una nuvola di plasma che rappresenta un rischio elettrico per i pannelli. [106]

Si ritiene che i satelliti siano stati distrutti da micrometeoriti e (piccoli) detriti orbitali (MMOD). La prima perdita sospetta fu quella del Kosmos 1275, che scomparve il 24 luglio 1981 (un mese dopo il lancio). Kosmos non conteneva combustibile volatile, quindi, non sembrava esserci nulla all'interno del satellite che potesse aver causato l'esplosione distruttiva che ha avuto luogo. Tuttavia, il caso non è stato dimostrato e un'altra ipotesi inoltrata è che la batteria sia esplosa. Il monitoraggio ha mostrato che si è frammentato, in 300 nuovi oggetti. [107]

Molti impatti sono stati confermati da allora. Ad esempio, il 24 luglio 1996, il microsatellite francese Cerise è stato colpito da frammenti di un booster dello stadio superiore Ariane-1 H-10 che è esploso nel novembre 1986. [55]: 2 Il 29 marzo 2006, il satellite russo per comunicazioni Ekspress AM11 è stato colpito da un oggetto sconosciuto e reso inutilizzabile. [64] Il 13 ottobre 2009, Terra ha subito un'anomalia di guasto di una singola cella della batteria e un'anomalia di controllo del riscaldatore della batteria che sono state successivamente considerate probabilmente il risultato di un attacco MMOD. [108] Il 12 marzo 2010, Aura ha perso energia da metà di uno dei suoi 11 pannelli solari e questo è stato anche attribuito a un attacco MMOD. [109] Il 22 maggio 2013, GOES 13 è stato colpito da un MMOD che gli ha fatto perdere traccia delle stelle che ha usato per mantenere un atteggiamento operativo. Ci volle quasi un mese perché il veicolo spaziale tornasse in funzione. [110]

La prima grande collisione satellitare si è verificata il 10 febbraio 2009. Il satellite abbandonato Kosmos 950 da 2 kg (090.2251 lb) e l'Iridium 560 operativo da 1 kg (230.33 lb) si sono scontrati, 500 mi (800 km)[111] sulla Siberia settentrionale. La velocità relativa di impatto era di circa 11,7 km / s (7,3 miglia / s), o circa 42.120 km / h (26.170 mph). [112] Entrambi i satelliti furono distrutti, creando migliaia di nuovi detriti più piccoli, con problemi di responsabilità legale e politica irrisolti anche anni dopo. [ 113][114][115] Il 22 gennaio 2013, BLITS (un satellite russo a raggio laser) è stato colpito da detriti sospettati di provenire dal test missilistico anti-satellite cinese del 2007, cambiando sia la sua orbita che la velocità di rotazione. [116]

I satelliti a volte eseguono manovre per evitare le collisioni e gli operatori satellitari possono monitorare i detriti spaziali come parte della pianificazione delle manovre. Ad esempio, nel gennaio 2017, l'Agenzia spaziale europea ha preso la decisione di modificare l'orbita di uno dei suoi tre [117] veicoli spaziali della missione Swarm, sulla base dei dati del Joint Space Operations Center degli Stati Uniti, per ridurre il rischio di collisione da Cosmos-375, un satellite russo abbandonato. [118]

Veicoli spaziali con equipaggio
I voli con equipaggio sono naturalmente particolarmente sensibili ai pericoli che potrebbero essere presentati dalle congiunzioni di detriti spaziali nel percorso orbitale del veicolo spaziale. Esempi di manovre di evitamento occasionali, o usura di detriti spaziali a lungo termine, si sono verificati nelle missioni Space Shuttle, nella stazione spaziale MIR e nella Stazione Spaziale Internazionale.

Missioni Space Shuttle
Ala grigia del veicolo spaziale all'altitudine dell'aeromobile
L'ala inferiore di dritta dello Space Shuttle Discovery e le piastrelle del Thermal Protection System, fotografate durante la missione STS-114 durante una manovra R-Bar Pitch in cui gli astronauti esaminano il TPS per eventuali danni durante la risalita
Fin dalle prime missioni dello Space Shuttle, la NASA ha utilizzato le capacità di monitoraggio spaziale del NORAD per valutare il percorso orbitale dello Shuttle alla ricerca di detriti. Nel 1980, questo ha utilizzato una grande percentuale della capacità NORAD. [28] La prima manovra per evitare le collisioni avvenne durante la missione STS-48 nel settembre 1991,[119] un propulsore di sette secondi acceso per evitare i detriti del satellite abbandonato Kosmos 955. [120] Manovre simili furono avviate nelle missioni 53, 72 e 82. [119]

Uno dei primi eventi a pubblicizzare il problema dei detriti si è verificato durante il secondo volo dello Space Shuttle Challenger, STS-7. Una macchia di vernice ha colpito la sua finestra anteriore, creando una fossa larga oltre 1 mm (0,04 pollici). Durante la missione STS-59 del 1994, il finestrino anteriore dell'Endeavour era a circa metà della sua profondità. Gli impatti minori dei detriti sono aumentati dal 1998. [121]

La scheggiatura delle finestre e i danni minori alle piastrelle del sistema di protezione termica (TPS) erano già comuni negli anni 1990. Lo Shuttle è stato successivamente fatto volare per primo per prendere una percentuale maggiore del carico di detriti sui motori e sul vano di carico posteriore, che non vengono utilizzati in orbita o durante la discesa, e quindi sono meno critici per le operazioni post-lancio. Durante il volo attaccato alla ISS, i due veicoli spaziali collegati sono stati capovolti in modo che la stazione meglio corazzata proteggesse l'orbiter. [122]

Foro a forma di proiettile in materiale metallico
Lo Space Shuttle Endeavour ebbe un grande impatto sul suo radiatore durante la missione STS-118. Il foro di ingresso è di circa 5,5 mm (0,22 pollici) e il foro di uscita è due volte più grande.
Uno studio della NASA del 2005 ha concluso che i detriti rappresentavano circa la metà del rischio complessivo per lo Shuttle. [122][123] La decisione a livello esecutivo di procedere era necessaria se l'impatto catastrofico era più probabile di 1 su 200. In una normale missione (in orbita bassa) verso la ISS, il rischio era di circa 1 su 300, ma la missione di riparazione del telescopio Hubble è stata effettuata alla quota orbitale più alta di 560 km (350 mi) dove il rischio è stato inizialmente calcolato a 1 su 185 (dovuto in parte alla collisione satellitare del 2009). Una nuova analisi con numeri di detriti migliori ha ridotto il rischio stimato a 1 su 221 e la missione è andata avanti. [124]

Gli incidenti con detriti continuarono nelle successive missioni dello Shuttle. Durante la missione STS-115 del 2006 un frammento di circuito perforato un piccolo foro attraverso i pannelli del radiatore nel vano di carico dell'Atlantis. [125] Durante la missione STS-118 del 2007 i detriti hanno fatto esplodere un foro simile a un proiettile attraverso il pannello del radiatore dell'Endeavour. [126]

Mir
L'usura da impatto è stata notevole sulla Mir, la stazione spaziale sovietica poiché è rimasta nello spazio per lunghi periodi con i suoi pannelli solari originali. [127][128]

Stazione spaziale con la Terra come sfondo
L'impatto dei detriti sui pannelli solari della Mir ha degradato le loro prestazioni. Il danno è più evidente sul pannello a destra, che è rivolto verso la fotocamera con un alto grado di contrasto. Ingenti danni al pannello più piccolo sottostante sono dovuti all'impatto con un veicolo spaziale Progress.
Stazione Spaziale Internazionale
La ISS utilizza anche la schermatura Whipple per proteggere il suo interno da detriti minori. [129] Tuttavia, le parti esterne (in particolare i pannelli solari) non possono essere protette facilmente. Nel 1989, si prevedeva che i pannelli della ISS si degradassero di circa lo 0,23% in quattro anni a causa dell'effetto "sabbiatura" degli impatti con piccoli detriti orbitali. [130] Una manovra di evitamento viene tipicamente eseguita per la ISS se "c'è una probabilità maggiore di una su 10.000 di un impatto con detriti". [131] A gennaio 2014., ci sono state sedici manovre nei quindici anni in cui la ISS è stata in orbita. [131] Entro il 2019, oltre 1.400 impatti di meteoroidi e detriti orbitali (MMOD) erano stati registrati sulla ISS. [132]

Come altro metodo per ridurre il rischio per gli esseri umani a bordo, la direzione operativa della ISS ha chiesto all'equipaggio di ripararsi nella Soyuz in tre occasioni a causa di avvisi di prossimità di detriti tardivi. Oltre ai sedici lanci del propulsore e ai tre ordini di ricovero delle capsule Soyuz, un tentativo di manovra non è stato completato a causa della mancanza dell'avviso di diversi giorni necessario per caricare la cronologia della manovra sul computer della stazione. [131][133][134] Un evento del marzo 2009 ha coinvolto detriti che si ritiene siano un pezzo di 10 cm (3,9 pollici) del satellite Kosmos 1275. [135] Nel 2013, la direzione delle operazioni della ISS non ha effettuato una manovra per evitare detriti, dopo aver effettuato un record di quattro manovre di detriti l'anno precedente. [131]

Sindrome di Kessler
Articolo principale: sindrome di Kessler

Crescita di oggetti tracciati in orbita ed eventi correlati; [136] Gli sforzi per gestire lo spazio extra-atmosferico Global Commons non hanno finora ridotto i detriti o la crescita di oggetti in orbita.
La sindrome di Kessler,[137][138] proposta dallo scienziato della NASA Donald J. Kessler nel 1978, è uno scenario teorico in cui la densità di oggetti in orbita terrestre bassa (LEO) è abbastanza alta che le collisioni tra oggetti potrebbero causare un effetto a cascata in cui ogni collisione genera detriti spaziali che aumentano la probabilità di ulteriori collisioni. [139] Teorizzò inoltre che un'implicazione, se ciò dovesse accadere, è che la distribuzione dei detriti in orbita potrebbe rendere le attività spaziali e l'uso di satelliti in specifiche gamme orbitali economicamente impraticabili per molte generazioni. [139]

La crescita del numero di oggetti come risultato degli studi della fine degli anni 1990 ha scatenato il dibattito nella comunità spaziale sulla natura del problema e sui precedenti terribili avvertimenti. Secondo la derivazione di Kessler del 1991 e gli aggiornamenti del 2001,[140] l'ambiente LEO nella gamma di altitudine di 1.000 km (620 mi) dovrebbe essere a cascata. Tuttavia, si è verificato solo un grave incidente di collisione satellitare: la collisione satellitare del 2009 tra Iridium 33 e Cosmos 2251. La mancanza di un'evidente cascata a breve termine ha portato alla speculazione che le stime originali sopravvalutassero il problema. [141] Secondo Kessler nel 2010, tuttavia, una cascata potrebbe non essere evidente fino a quando non è ben avanzata, il che potrebbe richiedere anni. [142]

Sulla Terra
Articolo principale: Elenco degli incidenti di caduta di detriti spaziali
Frammento di razzo cilindrico sulla sabbia, con uomini che lo guardano
Funzionari sauditi ispezionano un modulo PAM-D precipitato nel gennaio 2001.
Sebbene la maggior parte dei detriti bruci nell'atmosfera, gli oggetti di detriti più grandi possono raggiungere il suolo intatti. Secondo la NASA, una media di un pezzo catalogato di detriti è caduto sulla Terra ogni giorno negli ultimi 50 anni. Nonostante le loro dimensioni, non ci sono stati danni significativi alla proprietà dai detriti. [143] Anche la combustione nell'atmosfera può contribuire all'inquinamento atmosferico. [144] Sono stati trovati numerosi piccoli serbatoi cilindrici provenienti da oggetti spaziali, progettati per contenere carburante o gas. [145]

Tracciamento e misurazione
Vedi anche: Localizzazione satellitare
Tracciamento da terra
Radar e rilevatori ottici come il lidar sono gli strumenti principali per tracciare i detriti spaziali. Sebbene oggetti inferiori a 10 cm (4 pollici) abbiano una ridotta stabilità orbitale, è possibile tracciare detriti piccoli come 1 cm,[146][147] tuttavia determinare le orbite per consentire la riacquisizione è difficile. La maggior parte dei detriti rimane inosservata. L'Orbital Debris Observatory della NASA ha monitorato i detriti spaziali con un telescopio di transito a specchio liquido di 3 m (10 piedi). [148] Le onde radio FM possono rilevare i detriti, dopo averli riflessi su un ricevitore. [149] Il tracciamento ottico può essere un utile sistema di allarme rapido sui veicoli spaziali. [150]

Il Comando Strategico degli Stati Uniti mantiene un catalogo di oggetti orbitali noti, utilizzando radar e telescopi terrestri e un telescopio spaziale (originariamente per distinguere dai missili ostili). L'edizione del 2009 elencava circa 19.000 oggetti. [151] Altri dati provengono dallo Space Debris Telescope dell'ESA, TIRA,[152] dai radar Goldstone, Haystack,[153] e EISCAT e dal radar phased array Cobra Dane,[154] da utilizzare in modelli di ambiente detritico come il Meteoroid dell'ESA e lo Space Debris Terrestrial Environment Reference (MASTER).

Misurazione nello spazio
Grande veicolo spaziale cilindrico sullo sfondo terrestre, fotografato dallo space shuttle Challenger
Il Long Duration Exposure Facility (LDEF) è un'importante fonte di informazioni sui detriti spaziali di piccole particelle.
L'hardware spaziale restituito è una preziosa fonte di informazioni sulla distribuzione direzionale e sulla composizione del flusso di detriti (sub-millimetrico). Il satellite LDEF schierato dalla missione STS-41-C Challenger e recuperato dalla missione STS-32 Columbia ha trascorso 68 mesi in orbita per raccogliere dati sui detriti. Il satellite EURECA, dispiegato dalla missione STS-46 Atlantis nel 1992 e recuperato dalla missione STS-57 Endeavour nel 1993, è stato utilizzato anche per lo studio dei detriti. [155]

I pannelli solari di Hubble sono stati restituiti dalle missioni STS-61 Endeavour e STS-109 Columbia, e dai crateri da impatto studiati dall'ESA per convalidare i suoi modelli. Sono stati studiati anche materiali restituiti dalla Mir, in particolare il Mir Environmental Effects Payload (che ha anche testato materiali destinati alla ISS[156]). [157][158]

Diagrammi di Gabbard
Una nube di detriti risultante da un singolo evento viene studiata con grafici a dispersione noti come diagrammi di Gabbard, in cui il perigeo e l'apogeo dei frammenti sono tracciati rispetto al loro periodo orbitale. I diagrammi di Gabbard della nube di detriti primitiva prima degli effetti delle perturbazioni, se i dati erano disponibili, sono ricostruiti. Spesso includono dati su frammenti osservati di recente, non ancora catalogati. I diagrammi di Gabbard possono fornire importanti informazioni sulle caratteristiche della frammentazione, la direzione e il punto di impatto. [23][159]

Affrontare i detriti
Una media di circa un oggetto tracciato al giorno è uscita dall'orbita negli ultimi 50 anni,[160] con una media di quasi tre oggetti al giorno al massimo solare (a causa del riscaldamento e dell'espansione dell'atmosfera terrestre), ma uno circa ogni tre giorni al minimo solare, di solito cinque anni e mezzo dopo. [160] Oltre agli effetti atmosferici naturali, aziende, accademici e agenzie governative hanno proposto piani e tecnologie per affrontare i detriti spaziali, ma a partire da novembre 2014, la maggior parte di questi sono teorici e non esiste un piano aziendale esistente per la riduzione dei detriti. [24]

Un certo numero di studiosi ha anche osservato che i fattori istituzionali – politiche, legali, economiche e culturali "regole del gioco" – sono il più grande ostacolo alla pulizia dello spazio vicino alla Terra. Vi è scarso incentivo commerciale ad agire, poiché i costi non sono attribuiti agli inquinatori, sebbene siano state suggerite diverse soluzioni tecnologiche. [24] Tuttavia, gli effetti fino ad oggi sono limitati. Negli Stati Uniti, gli enti governativi sono stati accusati di aver fatto marcia indietro rispetto ai precedenti impegni per limitare la crescita dei detriti, "per non parlare delle questioni più complesse della rimozione dei detriti orbitali". [161] I diversi metodi per la rimozione dei detriti spaziali sono stati valutati dallo Space Generation Advisory Council, tra cui l'astrofisico francese Fatoumata Kébé. [162]

Mitigazione della crescita
Vedi anche: Gestione del traffico spaziale
Grafico con linea blu
Densità spaziale dei detriti spaziali LEO per altitudine, secondo un rapporto della NASA del 2011 all'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico[163]
Grafico con linea rossa
Densità spaziale dei detriti spaziali per altitudine secondo ESA MASTER-2001, senza detriti dall'ASAT cinese e dagli eventi di collisione del 2009
A partire dal 2010, vengono in genere intrapresi diversi approcci tecnici per la mitigazione della crescita dei detriti spaziali, ma non è in atto alcun regime giuridico completo o struttura di assegnazione dei costi per ridurre i detriti spaziali nel modo in cui l'inquinamento terrestre si è ridotto dalla metà del 20 ° secolo.

Per evitare un'eccessiva creazione di detriti spaziali artificiali, molti, ma non tutti, i satelliti lanciati sopra l'orbita terrestre bassa vengono lanciati inizialmente in orbite ellittiche con perigeo all'interno dell'atmosfera terrestre in modo che l'orbita decada rapidamente e i satelliti si distruggano al rientro nell'atmosfera. Altri metodi sono usati per veicoli spaziali in orbite più alte. Questi includono la passivazione del veicolo spaziale alla fine della sua vita utile; così come l'uso di stadi superiori che possono riaccendersi per decelerare lo stadio per deorbitarlo intenzionalmente, spesso sulla prima o seconda orbita dopo il rilascio del carico utile; satelliti che possono, se rimangono sani per anni, deorbitarsi dalle orbite più basse intorno alla Terra. Altri satelliti (come molti CubeSat) in orbite basse al di sotto di circa 400 km (250 mi) di altitudine orbitale dipendono dagli effetti di assorbimento di energia dell'atmosfera superiore per deorbitare in modo affidabile un veicolo spaziale in settimane o mesi.

Sempre più spesso, gli stadi superiori trascorsi in orbite più alte - orbite per le quali la deorbita a basso delta-v non è possibile, o non pianificata - e le architetture che supportano la passivazione satellitare, alla fine della vita sono passivate alla fine della vita. Questo rimuove qualsiasi energia interna contenuta nel veicolo alla fine della sua missione o vita utile. Mentre questo non rimuove i detriti dello stadio del razzo o del satellite stesso, ora abbandonato, riduce sostanzialmente la probabilità che il veicolo spaziale distrugga e crei molti pezzi più piccoli di detriti spaziali, un fenomeno che era comune in molte delle prime generazioni di veicoli spaziali statunitensi e sovietici[71].

La passivazione dello stadio superiore (ad esempio dei booster Delta[28]) rilasciando propellenti residui riduce i detriti delle esplosioni orbitali; Tuttavia, anche fino al 2011, non tutte le fasi superiori implementano questa pratica. [164] SpaceX ha usato il termine "passivazione propulsiva" per la manovra finale della sua missione dimostrativa di sei ore (STP-2) del secondo stadio del Falcon 9 per la US Air Force nel 2019, ma non ha definito cosa comprendesse tutto quel termine. [165]

Con una politica di licenza di lancio "one-up, one-down" per le orbite terrestri, i lanciatori si sarebbero incontrati, catturati e de-orbitati con un satellite abbandonato approssimativamente dallo stesso piano orbitale. [166] Un'altra possibilità è il rifornimento robotico dei satelliti. Gli esperimenti sono stati condotti dalla NASA,[167] e SpaceX sta sviluppando una tecnologia di trasferimento del propellente in orbita su larga scala. [168]

Un altro approccio alla mitigazione dei detriti è quello di progettare esplicitamente l'architettura della missione per lasciare sempre il secondo stadio del razzo in un'orbita geocentrica ellittica con un basso perigeo, garantendo così un rapido decadimento orbitale ed evitando detriti orbitali a lungo termine dai corpi dei razzi esauriti. Tali missioni spesso completeranno il posizionamento del carico utile in un'orbita finale mediante l'uso di propulsione elettrica a bassa spinta o con l'uso di un piccolo stadio di calcio per circolarizzare l'orbita. Lo stadio di calcio stesso può essere progettato con la capacità di propellente in eccesso per essere in grado di auto-deorbitarsi. [169]

Autorimozione
Sebbene l'ITU richieda ai satelliti geostazionari di spostarsi in un'orbita cimiteriale alla fine della loro vita, le aree orbitali selezionate non proteggono sufficientemente le corsie GEO dai detriti. [60] Gli stadi dei razzi (o satelliti) con abbastanza propellente possono effettuare una deorbit