Ogni circa undici anni il Sole completa un ciclo di attività, il cosiddetto ciclo solare, passando da fasi più tranquille a periodi molto più attivi, caratterizzati da un aumento delle macchie solari, dei brillamenti e delle emissioni di radiazione ultravioletta estrema. E questa attività ha anche un effetto diretto sui rifiuti spaziali che affollano le orbite terrestri.
Un nuovo studio pubblicato su Frontiers in Astronomy and Space Sciences ha mostrato che i rifiuti spaziali in orbita terrestre bassa — la cosiddetta Low Earth Orbit (LEO) — perdono quota molto più rapidamente quando il Sole si avvicina al massimo del suo ciclo di attività.
La causa è legata alla termosfera, uno degli strati più esterni dell’atmosfera terrestre. Durante i periodi di forte attività solare, l’aumento della radiazione ultravioletta estrema (EUV) riscalda gli strati alti dell’atmosfera, che si espandono verso quote maggiori. Anche se l’aria a quelle altitudini è estremamente rarefatta, la sua densità aumenta abbastanza da creare più attrito sui satelliti e sui rifiuti spaziali.
In pratica, gli oggetti in orbita incontrano una sorta di “freno” atmosferico più intenso: rallentano e iniziano a perdere quota più rapidamente, fino a rientrare nell’atmosfera e disintegrarsi.
Per capire meglio questo fenomeno, gli autori hanno analizzato 17 rifiuti spaziali lanciati negli anni ’60, seguendone l’evoluzione orbitale per oltre 36 anni e attraverso tre cicli solari completi: il 22, il 23 e il 24, corrispondenti approssimativamente ai periodi 1986–1996, 1996–2008 e 2008–2019. L’attuale ciclo solare è invece il numero 25.
Gli oggetti sono stati selezionati in base alla disponibilità di dati TLE (Two-Line Elements), cioè i parametri orbitali utilizzati per descrivere e tracciare gli oggetti in orbita attorno alla Terra, con una copertura continua sufficiente all’analisi.
I ricercatori hanno così identificato una sorta di “soglia”: quando l’attività solare supera circa il 67–75% del massimo del ciclo, il decadimento orbitale accelera in modo molto evidente. Secondo gli autori, questo conferma che la radiazione ultravioletta estrema emessa dal Sole gioca un ruolo fondamentale nel modificare la termosfera terrestre e quindi nel comportamento degli oggetti in orbita.
Le conseguenze pratiche non sono trascurabili. Da un lato, l’aumento della resistenza atmosferica può contribuire a ridurre più rapidamente alcuni rifiuti spaziali, diminuendo nel tempo il rischio di collisioni. Dall’altro, però, anche i satelliti operativi subiscono lo stesso effetto: devono effettuare più correzioni orbitali e consumare più carburante per mantenere la quota desiderata.
Un aspetto particolarmente rilevante oggi, mentre l’orbita terrestre bassa diventa sempre più affollata a causa delle grandi costellazioni satellitari dedicate alle telecomunicazioni e a Internet, come Starlink di SpaceX, la compagnia spaziale privata fondata da Elon Musk.
Lo studio evidenzia inoltre la necessità di migliorare i modelli dell’atmosfera superiore, soprattutto nelle regioni polari, per rendere più accurate le previsioni di rientro e la pianificazione delle missioni satellitari.
“Se questi fenomeni non vengono modellati e previsti con sufficiente accuratezza, possono portare a errori significativi nella previsione dei rientri, sia per quanto riguarda l’istante in cui avverranno sia le aree potenzialmente interessate”, commenta Pierluigi Di Lizia, docente del Politecnico di Milano e collaboratore di Sorvegliati Spaziali.
“La modellazione di questi effetti è tutt’altro che semplice. Oltre alle variazioni cicliche dell’attività solare, relativamente ben rappresentabili nei modelli, esistono infatti fenomeni improvvisi e di breve durata, come le tempeste geomagnetiche, difficili da prevedere ma in grado di produrre variazioni rilevanti nelle orbite dei satelliti e dei rifiuti spaziali.”
E c’è anche un aspetto curioso: molti dei rifiuti spaziali datati analizzati, pur essendo ormai inutilizzabili, continuano in un certo senso a “fare scienza”. Proprio perché non eseguono manovre attive, il loro lento decadimento orbitale permette infatti di studiare nel tempo come il Sole influenzi gli strati più alti dell’atmosfera terrestre.
[A cura di Daria Guidetti]
