Novembre 22, 2024 a 9: 00 am
La spazzatura spaziale della Terra potrebbe devastare la stratosfera.
La rapida ondata di megacostellazioni satellitari sta collegando gran parte del mondo a Internet a banda larga. Ma ogni anno, centinaia di questi satelliti muoiono, bruciando nell’atmosfera mentre cadono. E ogni anno vengono lanciati sempre più satelliti per sostituirli.
I satelliti morenti, a quanto pare, non si limitano a strizzare l’occhio nell’etere. Ognuno lascia dietro di sé un po’ di sé.
L’agonia ardente dei satelliti, insieme a un forte aumento del numero di lanci di razzi, sta aggiungendo un eccesso di inquinanti che distruggono l’ozono e alterano il clima alla stratosfera, dicono i ricercatori. Cosa significhi questo per la chimica atmosferica del pianeta – compreso il suo strato di ozono che protegge la luce ultravioletta – non è ancora chiaro. Ma gli scienziati stanno correndo per scoprirlo.
“I lanci stanno crescendo così rapidamente”, afferma Daniel Murphy, scienziato atmosferico presso il Laboratorio di Scienze Chimiche della National Oceanographic and Atmospheric Administration a Boulder, Colorado. “Negli ultimi due anni, ci sono stati circa 500 eventi di rientro all’anno, e la gente parla di 10.000 in un futuro non troppo lontano. Si tratta di circa uno all’ora. Quindi vorremmo capire le implicazioni il prima possibile”.
Costellazioni commerciali
Attualmente, ci sono circa 10.000 satelliti attivi in orbita attorno al pianeta. Due terzi appartengono a Starlink, la megacostellazione di SpaceX (SN: 3/3/23). Altri 630 fanno parte di Eutelsat OneWeb, con sede a Londra. E altri progetti Internet intendono recuperare rapidamente terreno: ad agosto, la Cina ha lanciato i primi 18 satelliti per la sua costellazione Qianfan, o “Mille Vele”, che alla fine dovrebbe comprendere almeno 12.000 satelliti. Un altro progetto cinese pianificato, noto come Honghu-3, mira a collegare fino a 10.000 satelliti.
Copertura del cielo
Questa visualizzazione interattiva mostra la posizione attuale di ogni satellite Starlink in orbita (punti bianchi), aggiornata continuamente. I punti rossi indicano la posizione delle stazioni di terra e gli esagoni verdi indicano le aree di copertura Starlink. Il sito tiene traccia anche dei satelliti OneWeb e GPS.
Copertura del cielo
Questa visualizzazione interattiva mostra la posizione attuale di ogni satellite Starlink in orbita (punti bianchi), aggiornata continuamente. I punti rossi indicano la posizione delle stazioni di terra e gli esagoni verdi indicano le aree di copertura Starlink. Il sito tiene traccia anche dei satelliti OneWeb e GPS.
satellitemap.space
Secondo alcune stime, entro il 2030 potrebbero esserci fino a 100.000 satelliti in orbita vicino alla Terra, con forse mezzo milione che gireranno intorno al pianeta nei decenni a seguire.
Questi satelliti Internet sono usa e getta per progettazione: possono servire per alcuni anni in una rete di costellazioni prima di essere “dismessi”, affondati in un’orbita più bassa fino a quando non cadono in una morte infuocata nel cielo. Ogni satellite in disintegrazione inietta metalli nell’atmosfera, molti dei quali sono metalli che non si trovano tipicamente lì o che vengono aggiunti in abbondanza molto maggiore di quella introdotta naturalmente.
Tracce rivelatrici
Il primo passo per comprendere la portata del problema è identificare le tracce di veicoli spaziali bruciati e se tali tracce sono comparabili o addirittura rilevabili sullo sfondo di detriti meteorici naturali provenienti dallo spazio.
Questa ricerca è solo all’inizio.
Nel 2023, Murphy e colleghi hanno presentato la prova definitiva che i metalli provenienti specificamente dai veicoli spaziali, piuttosto che solo da fonti naturali, erano effettivamente in alto nella stratosfera, lo strato di atmosfera che si estendeva da sei a 20 chilometri sopra la superficie terrestre. Le particelle stratosferiche di acido solforico nell’atmosfera superiore sopra l’Artico si sono rivelate contenere oltre 20 elementi diversi coerenti con la produzione di veicoli spaziali. Questi elementi, dice Murphy, includevano il niobio e l’afnio, entrambi raffinati da minerali per l’uso in leghe resistenti al calore. Altri metalli come il litio, il piombo, l’alluminio e il rame – che possono essere presenti in natura – sono stati trovati in abbondanza di gran lunga superiori a quelli che potrebbero diffondersi organicamente attraverso la polvere cosmica.
E le prove dei veicoli spaziali di un tempo si stanno accumulando. Dal 2020 al 2022, gli scienziati hanno monitorato un aumento stratosferico degli inquinanti, corrispondente al rapido aumento dei lanci di satelliti.
Le emissioni di ossidi di alluminio e azoto dai rientri satellitari sono quasi raddoppiate, passando da 3,3 miliardi di grammi nel 2020 a 5,6 miliardi di grammi nel 2022, secondo quanto riferito ad aprile a Vienna dal chimico atmosferico Connor Barker dell’University College di Londra e colleghi in occasione di una riunione dell’Unione geofisica europea. Entro il 2022, hanno scoperto che gli input di rientro di ossidi di azoto erano equivalenti a circa un terzo degli input naturali dei gas dalle meteore. E gli input di ossido di alluminio superavano gli input naturali di un fattore sette.
Anche le emissioni inquinanti dei lanci di razzi sono in aumento, hanno scoperto Barker e i suoi colleghi. Il consumo di propellente è quasi raddoppiato dal 2020 al 2022, passando da 38 miliardi di grammi a 67 miliardi di grammi. Tali emissioni di lancio possono includere inquinanti come il black carbon, gli ossidi di azoto, il monossido di carbonio, l’ossido di alluminio e una varietà di gas di cloro.
Impatti chimici
I detriti del veicolo spaziale potrebbero avere una varietà di effetti a catena attraverso la chimica della stratosfera.
Potrebbe significare cattive notizie per lo strato di ozono in particolare. L’ossido di alluminio, ad esempio, è un sottoprodotto dell’ossidazione durante il rientro dei componenti dei veicoli spaziali a base di alluminio, afferma José Ferreira, ingegnere aerospaziale presso la University of Southern California di Los Angeles. “E sappiamo che gli ossidi di alluminio sono catalizzatori per l’esaurimento dell’ozono”.
Questa nuova minaccia per lo strato di ozono è particolarmente frustrante sulla scia del successo del Protocollo di Montreal, un accordo del 1987 per vietare la produzione e le emissioni di sostanze chimiche note che distruggono l’ozono (SN: 2/10/21). Nel 2016, il buco annuale nello strato di ozono che si forma sopra l’Antartide stava già mostrando segni di guarigione, sulla buona strada per chiudersi completamente entro circa 50 anni (SN: 14/12/16).
Ci sono una miriade di altri modi in cui gli inquinanti dei veicoli spaziali potrebbero armeggiare con la complessa miscela chimica dell’atmosfera, dice Murphy. La fuliggine emessa dai motori a razzo assorbe l’energia solare, che può riscaldare l’atmosfera. Il rame e altri metalli rilasciati durante l’incenerimento dei cavi e delle leghe dei veicoli spaziali sono noti per essere potenti catalizzatori per le reazioni chimiche nell’atmosfera. Tra le altre cose, questi metalli potrebbero favorire la creazione delle minuscole particelle che fungono da semi delle nuvole.
Non ci sono molte informazioni dirette su quali di queste reazioni potrebbero già avvenire. I dati esistenti sono destinati a simulazioni al computer che tracciano il ciclo di vita di questi inquinanti e le loro interazioni nell’atmosfera. Il team di Murpyh sta pianificando altri voli nel 2025 per continuare a monitorare il crescente inventario di detriti di veicoli spaziali.
Ferreira, nel frattempo, sta valutando i modi per incorporare una valutazione dell’impatto ambientale nella fase di progettazione delle missioni spaziali. “Se identifichiamo in anticipo che un componente o una sostanza chimica sarà dannoso per l’atmosfera, possiamo trovare un’alternativa o investire nella ricerca di opzioni più rispettose dell’ambiente”, afferma Ferreira.
Per ora, la questione degli impatti dei satelliti è così nuova che non ci sono ancora stati molti finanziamenti per affrontarla, dice Murphy. Ma, aggiunge, “penso che debba accadere in fretta. Sarebbe davvero bello sapere queste cose prima che questi satelliti vengano costruiti e lanciati”.
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Citazioni
J P. Ferreira et al. Potenziale riduzione dell’ozono Dalla scomparsa dei satelliti durante il rientro atmosferico nell’era delle mega-costellazioni. Lettere di ricerca geofisica. Vol. 51, 16 giugno 2024, e2024GL109280. DOI: 10.1029/2024GL109280.
C. Barker, E. Marais e J. McDowell. Sviluppo di inventari di sottoprodotti provenienti dal lancio e dallo smaltimento di megacostellazioni satellitari per determinare l’influenza sull’ozono stratosferico e sul clima. Assemblea Generale dell’Unione Geofisica Europea, Vienna, 18 aprile 2024. DOI: 10.5194/egusphere-egu24-6467.
D.M. Murphy et al. Metalli provenienti dal rientro di veicoli spaziali in particelle di aerosol stratosferico. Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze. Vol. 120, 24 ottobre 2023, e2313374120. DOI: 10.1073/pnas.2313374120.
C. Maloney et al. Impatti radiativi e carico stratosferico dovuti all’aumento delle emissioni di aerosol a causa di un aumento della frequenza di rientro dei satelliti. Riunione annuale dell’American Meteorological Society, Baltimora, 29 gennaio 2024.