Nuovo metodo per intercettare la spazzatura spaziale

Un team di ricercatori del Royal Institute e dell’Osservatorio della Marina (ROA) a Cadice (Spagna) ha sviluppato un metodo per monitorare il movimento degli oggetti geostazionari utilizzando la posizione delle stelle. Questo potrebbe contribuire a monitorare i detriti spaziali. La tecnica può essere utilizzata con un piccolo telescopio e in luoghi che non sono molto scuri.

Gli oggetti o i satelliti in orbita geostazionaria (GEO) si trovano sempre sopra lo stesso punto sull’Equatore, nel senso che appaiono immobili se osservati dalla Terra. Di notte le stelle sembrano muoversi intorno a loro, una caratteristica che gli scienziati hanno sfruttato per decenni al fine di elaborare l’orbita di questi oggetti, utilizzando le immagini catturate dai telescopi, a patto che queste immagini contengano stelle he fungano da punto di riferimento .

Questo metodo è stato abbandonato quando i satelliti ha iniziato a inserire i transponder (dispositivi che hanno permesso di localizzarli utilizzando i dati provenienti da segnali emessi e riflessi). Tuttavia, le tecniche classiche astrometriche stanno”passando di moda” a causa del crescente problema dei rifiuti spaziali, che sono in parte costituiti dai resti di motori di satelliti senza transponder attivi.

“Contro questo scenario, abbiamo sviluppato tecniche ottiche per osservare con precisione la posizione dei satelliti GEO con piccoli telescopi economici, che potrebbero essere utilizzati in luoghi che non sono particolarmente scuri, come le città”, ha detto Francisco Javier Montojo, un membro della Roa e autore di uno studio pubblicato sulla rivista Advances in Space Research.

Il metodo può essere utilizzato direttamente per la rilevazione e il monitoraggio di oggetti passivi, come la spazzatura spaziale in orbita geostazionaria, in cui si trovano quasi tutti i satelliti di comunicazione. A orbite basse (fino a circa 10.000 km) questi resti possono essere seguiti dai radar, ma al di sopra di questo livello la tecnica ottica è più adatta.

Montojo spiega che la tecnica potrebbe essere utile per le agenzie di controllo via satellite “per eseguire il backup e calibrare le loro misurazioni, per controllare le loro manovre e anche per migliorare il posizionamento dei satelliti o impedire loro di scontrarsi in altri oggetti”.

“La probabilità di collisioni o interferenze che si verificano tra gli oggetti non è più considerata non apprezzabile in quanto la prima collisione tra due satelliti è avvenuta il 10 febbraio 2009 tra Iridium33, satellite americano, e Cosmos 2251, satellite russo ‘”, sottolinea il ricercatore.

‘Doppio canale’ e software Image

La squadra ha creato un software in grado di localizzare con precisione il centro della traccia o le linee che le stelle lasciano in immagini (a causa dell’esposizione prolungata nel tempo della fotografia). Il vantaggio principale del programma è che si “riducono a livello globale” le posizioni dell’oggetto da seguire per quanto riguarda i cataloghi stellari disponibili. Per fare questo, si utilizzano contemporaneamente tutte le stelle e tutte le fotografie scattate con la fotocamera CCD del telescopio in una notte. Non importa se non ci sono stelle di riferimento sufficienti in alcuni scatti, perché sono tutti esaminati congiuntamente nel loro complesso.

L’ osservazione ottica consente all’oggetto di essere collocato in ogni momento. Utilizzando questi dati e un altro pezzo del software, è possibile determinare l’orbita dell’oggetto GEO, in altre parole definire la sua posizione e velocità e prevedere le sue posizioni in futuro. Il metodo è stato convalidato dal monitoraggio dei tre satelliti Hispasat (H1C, H1D e Spainsat) e i risultati sono stati verificati con quelli delle agenzie di sorveglianza Hispasat.

“Come applicazione addizionale, abbiamo incrociato le nostre osservazioni ottiche con le distanze ottenute utilizzando un’altra tecnica conosciuta come ‘doppio canale’ (segnali che viaggiano contemporaneamente tra due orologi o oscillatori per regolare il tempo)”, dice Montojo. La sezione Tempo del ROA utilizza questo metodo di confronto a distanza per confrontare modelli e regolare l’ora legale spagnola sul Tempo Atomico Internazionale.

Integrare queste altre misurazioni a distanza porta ad una “riduzione enorme” nella incertezza sulla posizione del satellite, per migliorare considerevolmente la capacità di determinare la sua orbita.

I dati dal telescopio del ROA a San Fernando (Cádiz) sono stati utilizzati per realizzare lo studio, ma nel 2010 l’istituto ne ha presentato un altro e più moderno all’ Montsec Astronomical Observatory in Lleida, co-gestito dalla Accademia Reale delle Scienze e delle Arti di Barcellona. E’ il telescopio Fabra-ROA a Montsec (TFRM), che fa osservazioni robotiche a distanza, .

“Il nuovo telescopio ha caratteristiche che sono particolarmente adatte al rilevamento della spazzatura spaziale, e speriamo che nel prossimo futuro giocherà un ruolo attivo in programmi internazionali per la produzione di cataloghi di questi tipi di oggetti orbitali”, conclude il ricercatore.