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DA LONTANO Due dei 6 satelliti Meteosat di terza generazione che saranno lanciati dal 2021 in poi. Saranno collocati in orbita geostazionaria, a circa 36.000 km dalla Terra.

C’è almeno una cosa che tutti i satelliti in orbita attorno alla Terra hanno in comune: sono in caduta libera. Infatti, il trucco per mettere in orbita un satellite è imprimergli la giusta velocità: non troppo bassa, altrimenti ricadrebbe al suolo, e non troppo elevata, altrimenti se ne andrebbe nello spazio. Se la velocità, che dipende dalla quota, è quella corretta, il satellite è come se precipitasse indefinitamente, rimanendo in orbita attorno al Pianeta.

Detto questo, il mondo dei satelliti è vario e articolato: realizzazione, lancio, gestione in orbita e alla fine della vita operativa sono le fasi salienti della storia di questi gioielli tecnologici. Iniziamo dai numeri: vanno aggiornati quasi quotidianamente, ma dalla storica missione dello Sputnik 1 nel 1957, si stima che siano stati lanciati nello spazio circa 9mila satelliti di oltre 40 nazioni, oltre 5mila dei quali sono ancora lì. Di essi, circa 2mila sono tuttora attivi, gli altri sono “spazzatura”. Lo spazio è un mercato in straordinaria espansione: «In Europa cresce in media del 12% all’anno e del 6% a livello globale. Anche gli investimenti sono in aumento, soprattutto in Cina e India», racconta Simonetta Cheli, capo del direttorato Osservazione della Terra dell’Esa, l’Agenzia Spaziale Europea.

UTILIZZI DIVERSI

I satelliti sono in genere realizzati sotto il coordinamento delle agenzie spaziali (Esa, Nasa, Jaxa giapponese ecc.), grazie alla collaborazione con centri di ricerca e università, ma anche con aziende private specializzate nel campo aerospaziale. La progettazione e la costruzione di un satellite richiedono anni di lavoro, soprattutto se si tratta di satelliti per la ricerca scientifica, che sono “pezzi unici”. Quelli per le telecomunicazioni e per il posizionamento (come il Gps) invece sono spesso fatti “in serie”.

In che modo possiamo classificare i satelliti? Innanzitutto per il tipo di lavoro che svolgono. Circa il 20% di quelli attivi sono militari. I rimanenti sono suddivisi tra osservazione della Terra (v. articolo precedente), telecomunicazioni, test di nuove tecnologie, navigazione (come il Gps), ricerca scientifica.

LE VARIE ORBITE

PRIMA E DOPO antenne del Centro spaziale del Fucino, in Abruzzo. Il centro svolge anche attività di controllo dei satelliti in orbita.

(The New York Times/Contrasto)

la sala principale dell’Esa per il controllo satelliti a Darmstadt (Germania).

(ESA/J.Mai -www.juergenmai.com)

il satellite Aeolus viene inserito nell’ogiva di un razzo Vega poco prima del lancio. È il payload del razzo, cioè il carico utile.

(ESA-CNES-ARIANESPACE/Optique Vidéo du CSG)
Chiunque voglia costruirsi un satellite può farlo, ma non può acquistare un razzo. Per il lancio dovrebbe rivolgersi a un’agenzia o a un’azienda privata

L’altra suddivisione importante è a seconda del tipo di orbita in cui sono collocati (v. pagina accanto). Le orbite principali sono tre: bassa, media e geostazionaria. L’orbita bassa, indicata con Leo (Low Earth Orbit), è quella fino a 2.000 km di altezza ed è la più popolata. La quota relativamente piccola consente di ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie terrestre, quindi in quest’orbita si trovano soprattutto satelliti dedicati all’osservazione del nostro Pianeta. Ma anche gli Iridium per la telefonia satellitare (a poco più di 600 km), l’Hubble Space Telescope (circa 540 km) e la Stazione Spaziale Internazionale (410 km). L’orbita media, tra 2.000 e 36.000 km, è quella meno trafficata. Ma ospita satelliti importanti, per esempio quelli del sistema Gps, collocati tra 20.000 e 21.000 km di altezza. E anche quelli del sistema di navigazione globale russo, il Glonass, e di quello europeo (Galileo). Infine, c’è l’orbita geostazionaria, a 35.786 km di quota. Ha una caratteristica molto importante: i satelliti qui collocati orbitano in sincrono con la rotazione terrestre, quindi rimangono sempre a perpendicolo sullo stesso luogo della Terra, garantendo una copertura continua di una certa zona. Per tale motivo, sono geostazionari buona parte dei satelliti per le telecomunicazioni e anche quelli meteorologici.

RAZZO CERCASI

Una volta che un satellite è pronto, e si è deciso in quale orbita va collocato, bisogna lanciarlo. Ci si può rivolgere per esempio all’Esa, che ha il proprio spazioporto a Kourou, in Guyana Francese. Oppure alla Nasa, o alle agenzie di altre nazioni che hanno la capacità tecnica di effettuare lanci. A oggi, sono 14: Stati Uniti (sia con l’Aeronautica militare sia con la Nasa), Australia, Cina, Agenzia Spaziale Europea, India, Israele, Italia, Corea del Nord, Corea del Sud, India, Giappone, Francia, Ucraina e Russia. Negli ultimi anni, il mercato dei lanciatori è diventato un business come tanti altri: «Ariane Espace copre il 50-60% del mercato, ed è in competizione, per esempio, con SpaceX e con l’agenzia spaziale indiana, che offre sistemi di lancio a costi spesso inferiori a quelli europei», spiega Simonetta Cheli.

Il lanciatore giusto dipende dalla massa del satellite e dall’altezza a cui va inviato. Se abbiamo un satellite da diverse tonnellate da collocare in orbita geostazionaria, la scelta è quasi obbligata: l’Europa, attraverso l’Esa, può proporre un Ariane 5; SpaceX il Falcon 9; gli Usa, grazie a un consorzio tra Boeing e Lockheed, un Delta o un Atlas. Anche la Cina ha un lanciatore potente, dal nome suggestivo di “Lunga Marcia”; ma non è usato nel business globale. Se la massa del satellite è più ridotta, e la collocazione è in orbita bassa, la concorrenza aumenta. Potremmo pensare, per esempio, a lanciarlo con un razzo Vega, realizzato quasi completamente in Italia e sviluppato con l’Esa. Oppure potremmo rivolgerci all’India. O ancora, se intendiamo lanciare un satellite molto piccolo, la scelta si allarga anche a piccole compagnie private come Rocket Lab.

A ME IL CONTROLLO

Una volta nello spazio, un satellite è seguito da diverse stazioni a Terra. L’Esa ha il proprio centro di controllo principale a Darmstadt, in Germania. Gli Stati Uniti al Kennedy Space Center, in Florida, e al Lyndon Johnson Space Center di Houston, in Texas. La Russia a Korolyov, non lontano da Mosca. Anche in Italia c’è un centro di controllo importante: quello del Fucino, in Abruzzo. Che tiene d’occhio per esempio i satelliti della rete europea di posizionamento globale Galileo.

PER PICCOLI CARICHI Un razzo Electron dell’azienda privata Rocket Lab. Porta carichi fino a 150 kg in orbita bassa. La base di lancio è in Nuova Zelanda.

(Rocket Lab)
Diverse aziende private stanno entrando nel mercato dei cubesat, satelliti cubici di 10 cm di lato e di 1,3 kg di peso

Un satellite di norma ha una vita operativa di 3-4 anni, ma può arrivare anche a 15 nel caso dei satelliti per le telecomunicazioni. Prima o poi, però, giunge per tutti l’ora di essere... rottamati. «Il problema della spazzatura spaziale è enorme», sottolinea Daria Guidetti, astrofisica dell’Inaf e membro del comitato nazionale del progetto Space Surveillance and Tracking (Sst) della Commissione Europea. «Si calcola che in orbita vi siano circa 130 milioni di oggetti di dimensioni superiori al millimetro, per 8mila tonnellate totali». Si va dai satelliti operativi a quelli spenti, dalle viti ai bulloni, dalle parti di razzi ai frammenti di vernice. In orbita bassa viaggiano a 27.000 km/h: anche una vite diventa un proiettile micidiale. «Per questo, in primo luogo, è necessario tenerli d’occhio. Nel 2014 è quindi nata la rete di monitoraggio Sst dell’Unione Europea, che affianca quella del dipartimento della difesa Usa. L’Italia vi partecipa con Inaf, Asi e ministero della Difesa».

Per i satelliti in orbita bassa, la soluzione più praticabile alla fine della loro vita è il rientro controllato: cioè guidarne la discesa nell’atmosfera, dove in parte si disintegrano, e ciò che rimane cade in una zona deserta dell’oceano. Per quelli in orbita geostazionaria, invece, l’idea è parcheggiarli nella cosiddetta “orbita cimitero”, poco più in alto, dove in teoria possono rimanere per milioni di anni. È necessario però prevedere che il satellite conservi carburante sufficiente per le manovre; le direttive sui lanci prevedono che dal prossimo anno diventi obbligatorio. E tecnologie di smaltimento più efficienti? «Ci sono ipotesi per il recupero dei satelliti non più attivi, o “satelliti spazzini” che li guidino in un rientro controllato, anche se al momento sono solo studi di fattibilità», sottolinea Guidetti.

Ma bisogna pensarci in fretta, prima che lo spazio attorno alla Terra diventi un caos impraticabile.