Guerre stellari contro i detriti spaziali

La Stazione Spaziale Internazionale potrebbe essere dotata di un "cannone" laser per distruggere i detriti spaziali in orbita e, un giorno, potrebbe girare sulle nostre teste, un satellite armato di tutto punto dedicato allo scopo.

Secondo le ultime stime, oltre 3.000 tonnellate di detriti occuperebbero la bassa orbita terrestre ( LEO - low Earth orbit), tra satelliti abbandonati, pezzi di razzi e frammenti più piccoli originati da altre collisioni, tutti in movimento mediamente a 36 mila chilometri all'ora. A tali velocità anche una vite potrebbe causare considerevoli danni.

La maggior parte dei veicoli spaziali, compresa la Stazione Spaziale Internazionale ( ISS), sono progettati per resistere agli urti con frammenti di un centimetro ma i rilevamenti radar ed i modelli computerizzati, indicano che oltre 700.000 pezzi hanno dimensioni maggiori. In genere, gli elementi più grandi di 10 centimetri, posso essere tracciati abbastanza facilmente ma quelli tra 1 centimetro e 10 centimetri sono più complicati.

Ora, però arriva una proposta da parte del RIKEN (Rikagaku Kenkyūsho) Computational Astrophysics Laboratory di Wako in Giappone, che vorrebbe sfruttare il progetto per l' Extreme Universe Space Observatory ( EUSO), un osservatorio dedicato allo studio dei raggi cosmici e dei neutrini ad altissima energia che dovrebbe essere installato sul modulo giapponese KIBO della ISS nel 2017, per ripulire lo spazio.

Extreme Universe Space Observatory telescope
Credit: RIKEN

Secondo il team, EUSO con le sue potenti ottiche potrebbe aiutare a rilevare i detriti ad alta velocità nei pressi della Stazione Spaziale Internazionale. Una volta identificato l'oggetto non desiderato, un laser Coherent Amplification Network ( CAN) potrebbe distruggerlo. Questo dispositivo, formato da tanti piccoli laser per generare un fascio più potente, è attualmente in fase di sviluppo per guidare le particelle ad alta velocità negli acceleratori.

Il laser verrebbe utilizzato per vaporizzare una sottile pellicola di materia sulla superficie del detrito, in modo da formare un pennacchio di plasma ad alta velocità che, come un razzo, spingerebbe la spazzatura lontano dalla ISS e verso il basso facendola bruciare in atmosfera.

CAN, armato con 100.000 watt di potenza ed in grado di sparare 10.000 impulsi al secondo, ciascuno della durata di un decimo di un miliardesimo di secondo, riuscirebbe a far saltare i detriti a 100 chilometri di distanza.

Gli scienziati hanno intenzione di inviare a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, una versione di prova dell'EUSO e un prototipo da 10 watt del CAN da 100 impulsi al secondo. Tuttavia, un portavoce RIKEN ha specificato che mentre il mini-EUSO è stato accettato e potrebbe andare in orbita tra il 2017 ed il 2018, il mini-laser è ancora a livello concettuale.
In ogni caso, certi che il piano possa aver successo, il team immagina che un giorno potrebbe esserci un satellite completamente dedicato a questo tipo di attività: con un'orbita a spirale in grado di coprire entrambi i poli, dai 1.000 chilometri, gradualmente in discesa di 10 chilometri al mese, un CAN da 500.000 watt per 50.000 impulsi al secondo, potrebbe abbattere detriti intorno a tutto il pianeta. Si stima che riuscirebbe ad eliminare un oggetto ogni cinque minuti, o 100.000 pezzi di spazzatura spaziale ogni anno. Dopo 50 mesi di lavoro avrebbe rimosso la maggior parte dei detriti più fastidiosi in orbita tra i 500 e i 1.000 chilometri.

Lo studio è stato presentato sulla rivista Acta Astronautica.

Demonstration designs for the remediation of space debris from the International Space Station [abstract]

We present here designs for a staged implementation of an orbiting debris remediation system comprised of a super-wide field-of-view telescope (EUSO) and a novel high efficiency fibre-based laser system (CAN). Initial proof of concept stages will operate from the International Space Station (ISS) where the EUSO telescope has been designed for operation as a detector of ultra-high energy cosmic rays. Equipped with 2.5 m optics and a field of view of ±30°, the EUSO telescope can also be utilised for the detection of high velocity fragmentation debris in orbit near the ISS. Further tracking, characterisation and remediation are to be performed by a CAN laser system operating in tandem with the EUSO telescope. For full scale versions of both instruments, the range of the detection/removal operation can be as large as 100 km. Utilising a step-by-step approach of increasing scale we present an analysis of implementation of: 1) Proof of principle demonstration of the detection by a mini-EUSO and operation of 100-fibre CAN laser technology as an ISS based prototype, 2) Technical demonstrator of debris-removal that consists of the EUSO telescope for the detection and a 10,000 fibre CAN laser for tracking and impulse delivery for debris re-entry, and 3) A free-flyer mission dedicated to debris remediation in a polar orbit with the altitude near 800 km. The integration of the two novel technologies aboard the ISS amounts to a novel approach as an immediate response to the serious space debris problem with the existing platform of ISS.