La spazzatura spaziale della Terra potrebbe causare danni alla 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, si scopre, non si limitano a svanire nell’etere. Ognuno lascia dietro di sé un po’ di sé.
L’agonia infuocata dei satelliti, insieme al forte aumento del numero di lanci di razzi, stanno aggiungendo un eccesso di inquinanti che distruggono l’ozono e alterano il clima nella stratosfera, dicono i ricercatori. Ciò che ciò significa per la chimica atmosferica del pianeta – compreso lo strato di ozono che protegge dalla luce ultravioletta – non è ancora chiaro. Ma gli scienziati stanno correndo per scoprirlo.
“I lanci stanno crescendo molto rapidamente”, afferma Daniel Murphy, uno scienziato atmosferico presso il Laboratorio di scienze chimiche della National Oceanographic and Atmospheric Administration a Boulder, in Colorado. “Negli ultimi due anni, ci sono stati circa 500 eventi di rientro all’anno e si parla di 10.000 in un futuro non troppo lontano. È circa uno all’ora. Quindi vorremmo comprenderne 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 il ritardo: ad agosto, la Cina ha lanciato i primi 18 satelliti per la sua costellazione Qianfan, o “Mille Vele”, che alla fine prevedeva di comprendere almeno 12.000 satelliti. Un altro progetto cinese pianificato, noto come Honghu-3, mira a collegare fino a 10.000 satelliti.
Secondo alcune stime, entro il 2030 potrebbero esserci fino a 100.000 satelliti in orbita attorno alla Terra, con forse mezzo milione in orbita attorno al pianeta nei decenni a seguire.
Questi satelliti Internet sono usa e getta in base alla 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 verso una morte ardente nel cielo. Ogni satellite in disintegrazione inietta metalli nell’atmosfera, molti dei quali non sono tipicamente presenti lì o vengono aggiunti in quantità molto maggiori di quelle introdotte 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 dei detriti naturali di meteoriti provenienti dallo spazio.
Questa ricerca è appena iniziata.
Nel 2023, Murphy e colleghi hanno presentato prove definitive che i metalli provenienti specificamente dai veicoli spaziali, e non solo da fonti naturali, erano effettivamente in alto nella stratosfera, lo strato di atmosfera che si estende da sei a 20 chilometri sopra la superficie terrestre. Si è scoperto che le particelle stratosferiche di acido solforico nell’alta atmosfera sopra l’Artico contengono oltre 20 diversi elementi compatibili con la produzione di veicoli spaziali. Tali elementi, afferma Murphy, includevano niobio e afnio, entrambi raffinati da minerali per l’uso in leghe resistenti al calore. Altri metalli come litio, piombo, alluminio e rame – che possono essere presenti in natura – sono stati trovati in quantità di gran lunga superiori a quelle che potrebbero diffondersi organicamente attraverso la polvere cosmica.
E le prove dell’esistenza di ex veicoli spaziali 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 di azoto provenienti dai rientri dei satelliti sono quasi raddoppiate, passando da 3,3 miliardi di grammi nel 2020 a 5,6 miliardi di grammi nel 2022, hanno riferito il chimico atmosferico Connor Barker dell’University College di Londra e i suoi colleghi ad aprile a Vienna in una riunione dell’Unione geofisica europea. Entro il 2022, gli input di rientro degli ossidi di azoto, hanno scoperto, erano equivalenti a circa un terzo degli input naturali di gas provenienti dalle meteore. E gli input di ossido di alluminio superavano gli input naturali di un fattore sette.
Anche le emissioni inquinanti derivanti dai lanci di razzi sono in aumento, hanno scoperto Barker e i suoi colleghi. Il consumo di propellente è quasi raddoppiato dal 2020 al 2022, da 38 miliardi di grammi a 67 miliardi di grammi. Tali emissioni di lancio possono includere inquinanti come nerofumo, ossidi di azoto, monossido di carbonio, ossido di alluminio e una varietà di gas di cloro.
Impatti chimici
I detriti della navicella spaziale potrebbero avere una serie di effetti a catena attraverso la chimica della stratosfera.
Potrebbe significare cattive notizie soprattutto per lo strato di ozono. 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 l’Università della California del Sud a Los Angeles. “E sappiamo che gli ossidi di alluminio sono catalizzatori della riduzione 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 interferire 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 gli altri metalli rilasciati durante l’incenerimento dei cavi e delle leghe dei veicoli spaziali sono noti per essere potenti catalizzatori di reazioni chimiche nell’atmosfera. Tra le altre cose, questi metalli potrebbero favorire la creazione di minuscole particelle che fungono da semi delle nuvole.
Non ci sono molte informazioni dirette su quale di queste reazioni potrebbe già verificarsi. 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 più voli nel 2025 per continuare a monitorare il crescente inventario di detriti di veicoli spaziali.
Ferreira, nel frattempo, sta valutando le modalità 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 dannosa 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 derivanti dal materiale sparso dei satelliti è così nuova che non ci sono ancora molti fondi per affrontarla, dice Murphy. Ma, aggiunge, “penso che debba avvenire in fretta. Sarebbe davvero bello sapere queste cose prima che questi satelliti vengano costruiti e lanciati”.
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