Navi spaziali in fiamme nell'alta atmosfera: quali conseguenze sul clima?

L'"orbita terrestre bassa" sta diventando sempre più congestionata, con un numero crescente di veicoli spaziali che bruciano nell'atmosfera superiore. Fionagh Thomson della Durham University è curiosa riguardo al potenziale impatto che questa tendenza potrebbe avere sul clima terrestre.

Navi spaziali in fiamme nell'alta atmosfera: quali conseguenze sul clima?

La sezione articolo è stato inizialmente pubblicato su The Conversation febbraio 23, 2024.

SpaceX di Elon Musk ha annunciato che dismetterà 100 satelliti Starlink nei prossimi sei mesi, dopo scoperto un difetto di progettazione ciò potrebbe farli fallire. Piuttosto che rischiare di rappresentare una minaccia per altri veicoli spaziali, SpaceX “deorbita” questi satelliti per bruciarli nell’atmosfera.

Ma gli scienziati dell’atmosfera sono sempre più preoccupati che questo genere di cose possa verificarsi evidente ribaltamento da parte del settore spaziale causerà ulteriori cambiamenti climatici sulla Terra. Una squadra ha recentemente, e inaspettatamente, trovato metalli potenzialmente dannosi per l’ozono dai veicoli spaziali nella stratosfera, lo strato atmosferico dove si forma lo strato di ozono.

La relativa “orbita terrestre bassa” dove satelliti monitorare la Terra ecosistemi si trovano è sempre più congestionato: la sola Starlink ha più di 5,000 veicoli spaziali in orbita. La rimozione dei detriti è quindi una priorità per il settore spaziale. Anche i veicoli spaziali appena lanciati dovranno essere rimossi dall’orbita entro 25 anni (gli Stati Uniti hanno recentemente adottato una normativa più rigorosa regola quinquennale) spostandosi verso l'alto verso la cosiddetta “orbita del cimitero” o verso il basso nell'atmosfera terrestre.

I satelliti in orbita inferiore sono generalmente progettati per utilizzare il carburante rimanente e l'attrazione della gravità terrestre per rientrare nell'atmosfera. In un rientro controllato, la navicella spaziale entra nell'atmosfera ad un orario prestabilito per atterrare nella parte più remota dell'Oceano Pacifico alle Punto Nemo (ovvero il cimitero delle navicelle spaziali). In un rientro incontrollato, i veicoli spaziali vengono lasciati a seguire una “morte naturale” e bruciare nell’atmosfera.

La Nasa e l’Agenzia spaziale europea promuovono questa forma di smaltimento come parte di una filosofia progettuale chiamata “design for demise”. Costruire, lanciare e far funzionare un satellite sufficientemente robusto da funzionare nell’ostilità dello spazio, ma anche in grado di rompersi e bruciarsi facilmente al rientro per evitare che detriti pericolosi raggiungano la superficie terrestre, rappresenta una sfida ambientale. È ancora un lavoro in corso.

Gli operatori satellitari devono dimostrare che la loro progettazione e i piani di rientro hanno un basso tasso di “colpi umani” prima di ottenere una licenza. Ma c’è una preoccupazione limitata per quanto riguarda l’impatto sull’atmosfera superiore della Terra durante la fase di rientro. Questa non è una svista.

Inizialmente, né il settore spaziale né la comunità astrofisica consideravano la combustione dei satelliti al rientro una seria minaccia ambientale, almeno per l’atmosfera. Dopotutto, il numero di particelle rilasciate dai veicoli spaziali è piccolo se paragonato alle 440 tonnellate meteoroidi che entrano quotidianamente nell’atmosfera, insieme alle ceneri vulcaniche e all’inquinamento provocato dall’uomo derivante dai processi industriali sulla Terra.

Brutte notizie per lo strato di ozono?

Quindi gli scienziati del clima atmosferico stanno reagendo in modo eccessivo alla presenza di particelle di veicoli spaziali nell’atmosfera? Le loro preoccupazioni si basano su 40 anni di ricerca sulla causa dei buchi dell’ozono sopra i poli sud e nord, che furono osservati per la prima volta ampiamente negli anni ’1980.

Oggi sanno che la perdita di ozono è causata dall’attività umana gas industriali, che si combinano con la natura e l'altissima quota nubi stratosferiche polari o nuvole di madreperla. Le superfici di queste nuvole eteree agiscono come catalizzatori, trasformando sostanze chimiche benigne in forme più attive che possono agire rapidamente distruggere l'ozono.

Dan Cziczo è uno scienziato atmosferico della Purdue University negli Stati Uniti e coautore del recente studio che ha rilevato sostanze che riducono lo strato di ozono nella stratosfera. Mi spiega che la questione è se le nuove particelle provenienti dai veicoli spaziali aiuteranno la formazione di queste nubi e porteranno alla perdita di ozono in un momento in cui l'atmosfera terrestre è appena cominciando a riprendersi.

Ciò che più preoccupa gli scienziati atmosferici come Cziczo è che solo poche nuove particelle potrebbero creare più di questi tipi di nubi polari – non solo nell’atmosfera superiore, ma anche in quella inferiore, dove si formano i cirri. I cirri sono sottili e sottili nuvole di ghiaccio che potresti avvistare in alto nel cielo, a più di sei chilometri di distanza. Tendono a lasciare passare il calore del sole ma poi lo intrappolano mentre esce, quindi in teoria più cirri potrebbero aggiungere ulteriore riscaldamento globale oltre a quello che stiamo già vedendo dai gas serra. Ma questo è incerto e ancora in fase di studio.

Cziczo spiega anche che da prove aneddotiche sappiamo che le nuvole ad alta quota sopra i poli stanno cambiando, ma non sappiamo ancora cosa stia causando questo cambiamento. Si tratta di particelle naturali come meteoroidi o detriti vulcanici, o particelle innaturali provenienti da veicoli spaziali? Questo è ciò che dobbiamo sapere.

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Preoccupato, ma non certo

Allora come rispondiamo a questa domanda? Disponiamo di alcune ricerche effettuate da scienziati atmosferici, costruttori di veicoli spaziali e astrofisici, ma non sono sufficientemente rigorose o mirate per prendere decisioni informate sulla direzione da prendere. Alcuni astrofisici sostengono che le particelle di allumina (ossido di alluminio) provenienti dai veicoli spaziali causeranno reazioni chimiche nell’atmosfera che probabilmente innescherà la distruzione dell’ozono.

Gli scienziati atmosferici che studiano questo argomento in dettaglio non hanno fatto questo salto perché non ci sono prove scientifiche sufficienti. Sappiamo che le particelle dei veicoli spaziali si trovano nella stratosfera. Ma cosa ciò significhi per lo strato di ozono o per il clima è ancora sconosciuto.

C’è la tentazione di sopravvalutare i risultati della ricerca per ottenere più sostegno. Ma questa è la strada verso l’inferno della ricerca – e i negazionisti utilizzeranno i risultati scarsi in un secondo momento per screditare la ricerca. Inoltre, non vogliamo usare opinioni populiste. Ma abbiamo anche imparato che se aspettiamo finché non saranno disponibili prove indiscutibili, potrebbe essere troppo tardi, come nel caso della perdita di ozono. È un dilemma costante.

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Immagine di SpaceX on Unsplash.

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