Il motore a razzo mangia-spazzatura potrebbe eliminare i detriti spaziali

Alle 16:56 UTC del 29 agosto 2009, un satellite per comunicazioni Iridium è diventato improvvisamente silenzioso. Nelle ore che seguirono, la US Space Surveillance Network riferì che stava tracciando due grandi nubi di detriti, una dall'Iridium e un'altra da un defunto satellite militare russo chiamato Cosmos 2251.

I detriti sono stati il ​​risultato di una collisione ad alta velocità, la prima volta che si sa che ciò è accaduto tra satelliti in orbita. L'impatto ha creato oltre 1.000 frammenti di dimensioni superiori a 10 centimetri e un numero molto maggiore di pezzi più piccoli. Questi detriti si sono diffusi in tutto il pianeta in una nuvola mortale.

I detriti spaziali sono un problema urgente per i veicoli spaziali in orbita attorno alla Terra e potrebbero peggiorare notevolmente. Quando la densità dei detriti spaziali raggiunge una certa soglia, gli analisti prevedono che la frammentazione causata dalle collisioni innescherà una reazione a catena incontrollata che riempirà i cieli con un numero sempre crescente di frammenti. Secondo alcune stime quel processo potrebbe essere già in corso.

Una soluzione ovvia è trovare un modo per rimuovere questi detriti. Un'opzione è quella di fulminare i pezzi più grandi con un laser, vaporizzandoli in parti e facendo deorbitare gli avanzi. Tuttavia, i detriti più piccoli non possono essere trattati in questo modo perché sono difficili da localizzare e tracciare.

Un'altra opzione è inviare un veicolo spaziale in grado di raccogliere i detriti con una rete o qualche altro processo di cattura. Ma queste missioni sono fortemente limitate dalla quantità di carburante che possono trasportare.

Oggi Lei Lan e i suoi amici della Tsinghua University di Pechino, in Cina, propongono una soluzione diversa. La loro idea è quella di costruire un motore che converta i detriti spaziali in propellente e quindi possa manovrare se stesso quasi all'infinito mentre aspira la spazzatura.

La loro idea è semplice in linea di principio. Ad una temperatura sufficientemente alta, qualsiasi elemento può essere trasformato in un plasma di ioni ed elettroni positivi. Questo può essere utilizzato come propellente accelerandolo attraverso un campo elettrico.

I dettagli sono però complessi. In particolare, il compito di trasformare i detriti in un plasma utilizzabile non è del tutto semplice.

Lei e compagni concentrano i loro sforzi su detriti di dimensioni inferiori a 10 centimetri, cose che l'ablazione laser non può affrontare. La loro idea è quella di catturare i detriti usando una rete e poi trasferirli in un mulino a palle. Questo è un cilindro rotante parzialmente riempito con sfere resistenti all'abrasione che macinano i detriti in polvere.

Questa polvere viene riscaldata e immessa in un sistema che separa gli ioni caricati positivamente dagli elettroni caricati negativamente. Gli ioni positivi passano quindi in un potente campo elettrico che li accelera ad alta energia, generando una spinta mentre vengono espulsi come scarico. Gli elettroni vengono anche espulsi per mantenere il veicolo spaziale elettricamente neutro.

Naturalmente, la spinta effettiva che questo produce dipende dalla densità dei detriti, dalla natura della polvere che produce, dalla dimensione degli ioni positivi e così via. Tutto questo è difficile da valutare.

E mentre la navicella spaziale non ha bisogno di trasportare propellente, avrà bisogno di una fonte di energia. Da dove verrà questo non è chiaro. Lei e colleghi affermano che l'energia solare e nucleare sarà sufficiente, ma non affrontano le serie preoccupazioni che genererà qualsiasi veicolo spaziale a propulsione nucleare in orbita terrestre.

Tuttavia, il lavoro offre spunti di riflessione. I detriti spaziali sono un problema che sembra destinato a peggiorare notevolmente nel prossimo futuro. È un'area in cui sono disperatamente necessarie nuove idee prima che la prossima grande collisione riempia le orbite della Terra con ancora più detriti.

Rif: arxiv.org/abs/1511.07246 : Motore di detriti: un potenziale propulsore per la rimozione dei detriti spaziali

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