Spazzini spaziali

L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha affidato la responsabilità di un progetto da 100 milioni di euro a una spin-off della Politecnico federale di Losanna (EPFL). ClearSpace SA ora presiede un consorzio che svilupperà la prima missione di rimozione dei detriti dal campo orbitale terrestre.

Le nostre vite dipendono in misura sempre maggiore dalle tecnologie spaziali: utilizziamo i satelliti per la meteorologia, le comunicazioni, la navigazione e l'osservazione di zone disastrate. Secondo l'Agenzia Spaziale Europea, ESA, circa il 40% delle moderne applicazioni mobili si affida alla tecnologia spaziale e dei satelliti, ma l'infrastruttura è a rischio.

Il 95% di tutti gli oggetti nell'orbita terrestre bassa, ossia ad altezze tra 200 e 2000 chilometri, sono difettosi e ormai fuori controllo. Si tratta di detriti spaziali quali stadi di razzi esauriti, pannelli solari (compresi quelli dei satelliti), strumenti, frammenti di vernice e particelle di combustibile solido. Queste macerie costituiscono un rischio per i satelliti attivi e per le future missioni spaziali con il relativo equipaggio. In più occasioni, anche la Stazione Spaziale Internazionale ha dovuto più volte effettuare delle manovre per evitare i rifiuti spaziali.

Costellazioni di mini-satelliti

La situazione è sempre più urgente a causa dei ripetuti lanci in orbita di nuovi satelliti. Mentre ogni anno tra il 2009 e il 2012 sono stati mandati in orbita solo 50 veicoli spaziali, sono in programma 800 lanci per l'anno in corso e la tendenza è destinata a crescere. In futuro, gran parte dei nuovi arrivati nello spazio saranno nanosatelliti che entreranno a fare parte delle costellazioni interconnesse. Ad esempio, nel 2019 la società OneWeb ha iniziato a creare una costellazione di circa 650 mini-satelliti, con l'obiettivo di attivare l'accesso a internet anche nelle località più remote della Terra. Progetti come questo, unitamente al settore emergente del turismo spaziale, impongono la necessità di rimuovere le macerie.

Con oltre 34.000 oggetti creati dall'uomo aventi diametri superiori a dieci centimetri si è raggiunto un punto critico. Se l'umanità non prenderà provvedimenti, si stima che entro il 2065 si accumuleranno in orbita 140.000 oggetti di scarto.. Ciò avviene perché la collisione di due oggetti crea un campo di detriti con una moltitudine di pezzi e il rischio di una pericolosa reazione a catena.

La prima missione di rimozione delle macerie dell'ESA

Per la prima volta, un “satellite di smaltimento” è ora destinato a svolgere il pionieristico compito di rimozione delle macerie. In programma per il 2025, la missione ClearSpace One diretta dall'omonima start-up, catturerà lo stadio superiore VESPA  (VEga Secondary Payload Adapter) sganciato da un razzo lanciato nel 2013 riguidandolo nell'atmosfera terrestre.

Il prototipo di questo spazzino spaziale utilizzerà un “chaser” formato da quattro bracci robotizzati per afferrare e spostare la fase superiore in disuso a un'altitudine di 720 chilometri. Dodici azionamenti maxon comandano le braccia tentacolari di ClearSpace One. In seguito, lo stadio del razzo catturato verrà posizionato in modo che possa essere decelerato all'esterno dell'orbita. Durante questa procedura verranno utilizzati motori a reazione su diversi lati. Durante il rientro controllato, sia VESPA che ClearSpace One bruceranno nell'atmosfera, il più grande “impianto di incenerimento” di sempre.

L'idea è proprio quella di ripetere questa procedura il più spesso possibile per i futuri satelliti da smaltire. Inoltre, rimuoveranno gli oggetti più pesanti nell'orbita terrestre bassa per far spazio per le successive operazioni spaziali.

La prima missione di rimozione dei detriti ClearSpace potrebbe svolgersi come mostrato qui. Al momento l'azienda sta utilizzando gli azionamenti maxon con il motore DC DCX 22 L e il riduttore planetario GP 32 HP.

I ricercatori dell'EPFL Space Center in Svizzera lavorano a sistemi di raccolta di detriti spaziali dal 2010. La competenza ingegneristica acquisita nel corso degli anni è stata messa a frutto con lo sviluppo di ClearSpace One. Nel 2017, il progetto è stato scorporato con la fondazione della ClearSpace SA che ha iniziato la propria attività nel laboratorio maxon dell'EPFL. Come osserva Luc Piguet, CEO e cofondatore di ClearSpace SA, “Il laboratorio maxon è un hub per la trasmissione della tecnologia, perfetto per le start-up.” Il team in crescita della ClearSpace è stato incentivato dai consulenti specializzati delle principali agenzie e società spaziali con esperienza nelle missioni. Il comitato consultivo comprende luminari quali Jean-Jacques Dordain, ex direttore generale dell'ESA e l'astronauta svizzero Claude Nicollier.

Che a una start-up venga affidata la responsabilità di un progetto da 100 milioni di dollari è un fatto del tutto straordinario. Nel 2019, ClearSpace ha superato da sola Airbus, Thales Alenia Space (Francia) e Avio (Italia). Luc Piguet ha dichiarato: “ Nonostante fossimo molto sicuri dell'applicazione presentata, ci ha sorpreso che ci venisse affidata la guida esclusiva di un consorzio di progetto.” Tuttavia ha mantenuto il suo pragmatismo: “Abbiamo fatto alcune considerazioni di carattere economico sin dall'inizio.” I costi correlati a ogni uscita dall'orbita devono essere più bassi possibile. Ed è stato proprio questo a convincere l'ESA. Piquet aggiunge sorridendo modestamente: “Ci siamo presi una grande responsabilità.” 

Il programma ADRIOS

La missione ClearSpace One fa parte del programma di sicurezza spaziale dell'ESA ADRIOS (Active Debris Removal / In-Orbit Servicing), che ha l'obiettivo di rimuovere i detriti spaziali potenzialmente pericolosi. Si spera che questa missione aprirà la strada ad altre missioni che contribuiranno a uno sviluppo responsabile dello spazio. Gli otto stati membri dell'ESA, compresa la Svizzera, stanzieranno 86 milioni di euro per il progetto. Gli sponsor metteranno a disposizione i restanti 14,2 milioni di euro.

È possibile guardare l'animazione 3D di tutti i pezzi di detriti in orbita attorno alla Terra all'indirizzo stuffin.space