Uno specifico indice di criticità, l'aumento percentuale del tasso di collisione, è stato introdotto per valutare l'impatto ambientale di grandi costellazioni di satelliti in orbita terrestre bassa (LEO). Tale indice è stato stimato per diverse possibili costellazioni, previste ad altezze comprese tra gli 800 e i 1400 km. I risultati ottenuti mostrano chiaramente che nelle regioni dello spazio dove l'attuale densità di detriti catalogati è già significativa, come intorno agli 800 km, appena un centinaio di satelliti abbandonati in più aumenterebbe l'attuale tasso di collisione in LEO di circa il 10%. Nelle regioni meno congestionate, intorno ai 1110 e ai 1325 km di quota, per arrivare a un aumento paragonabile del tasso di collisione ci vorrebbe un numero di satelliti abbandonati compreso tra 200 e 500.
Prendendo in considerazione le nuove costellazioni pianificate tra gli 800 e i 1400 km (costituite da circa 6000 satelliti), ci si potrebbe aspettare un aumento di quasi il 20-30% del tasso di collisione totale tra gli oggetti catalogati in LEO, ipotizzando che ogni satellite della costellazione sia immediatamente deorbitato a fine vita con una probabilità di successo del 90%. Ovviamente, un maggior numero di satelliti, e/o una probabilità di successo inferiore della loro rimozione a fine vita, avrebbero un impatto ancora più negativo sull'ambiente. Inoltre, se i numerosi satelliti rimossi dalla costellazione non venissero deorbitati immediatamente, o in un tempo relativamente breve, il tasso di collisione in LEO aumenterebbe ulteriormente, almeno a medio termine, a meno che i satelliti non continuino ad essere controllati e manovrabili fino a quando non rientrino nell'atmosfera. Ad esempio, se mille satelliti fossero collocati su orbite ellittiche di 300 x 1000 km, il tasso di collisione tra gli oggetti catalogati in LEO potrebbe crescere di un ulteriore 30% durante i pochi anni necessari ai satelliti per decadere.
Detto questo, anche accettando, nei prossimi 25 anni, un aumento del 50% del tasso di collisione in LEO tra oggetti maggiori di 10 cm, è chiaro che un uso massiccio ed esteso di mega-costellazioni sarebbe coerente con la sostenibilità ambientale solo se fosse possibile portare la probabilità di successo della rimozione a fine vita dei satelliti almeno al 95% e, si spera, al 99%. Allo stesso tempo, la fase di deorbitazione dovrebbe essere piuttosto breve, o completamente controllata, al fine di evitare la presenza prolungata di diverse centinaia o migliaia di satelliti abbandonati nelle orbite di smaltimento, aumentando ulteriormente il tasso di collisione in orbita bassa.
Bibliografia: Pardini, C. and Anselmo, L., Environmental sustainability of large satellite constellations in low Earth orbit, Acta Astronautica 170 (2020) 27-36, doi: 10.1016/j.actaastro.2020.01.016.
Autori
Carmen Pardini (carmen.pardini@isti.cnr.it)
Luciano Anselmo (luciano.anselmo@isti.cnr.it)
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