È ora di iniziare a preoccuparsi anche della spazzatura spaziale attorno alla Luna

Sta diventando affollato lì. L’aumento dei lanci militari, commerciali e scientifici, unito al calo dei costi dei lanci cubesat, significa più spazzatura spaziale da affrontare nei prossimi anni. E non stiamo parlando solo dell’orbita terrestre bassa; Anche la Luna e il cis lunare (vicino allo spazio lunare) stanno per darsi da fare.

Mentre tracciamo e comprendiamo (per la maggior parte) cosa si trova nell’orbita terrestre bassa (LEO), spesso non riusciamo a osservare cosa si trova nell’orbita medio-alta (geostazionaria/geosincrona) e oltre. Ancor meno sulla Luna, che nei prossimi anni si appresta a diventare un luogo affollato. Ora, un recente studio della Purdue University cerca di modellare e tracciare i detriti spaziali attorno alla Luna, con un occhio alla mitigazione.

Tracciamento dei detriti spaziali lunari

Lo studio, condotto da Caroline Frueh, fornirà le origini del tracciamento delle regioni chiave e delle regioni del cielo vicino alla Luna per svolgere tale missione. Lo studio suggerisce inoltre di utilizzare la “geometria a quattro corpi” per modellare l’evoluzione delle orbite nel tempo.

Tracciare ed evitare i detriti è già un problema ricorrente per la Stazione Spaziale Internazionale nell’orbita terrestre bassa. Questo è un problema con cui dovranno fare i conti anche le future missioni lunari.

“Al momento, non ci sono ancora molte missioni in questo spazio (vicino alla Luna)”, ha detto a Universe Today Carolyn Frueh (Purdue University). “Da questo punto di vista, sappiamo cosa sta succedendo, ma dal momento che non abbiamo un monitoraggio ben consolidato in quella regione (ancora), ci mancano molte informazioni, soprattutto in termini di oggetti dello spazio profondo che arrivano in quella regione e in termini di di oggetti detriti.”

Chiamate ravvicinate nello spazio lunare

Gli eventi recenti evidenziano quanto siano realmente impegnative le cose intorno alla Luna. Il recente incidente del razzo lunare sul lato nascosto della Luna all’inizio del 2022 ne è stato un esempio. Inizialmente si pensava che appartenesse a SpaceX, ma il booster fu successivamente identificato come lo stadio superiore del razzo cinese Lunga Marcia.

Parlando di sorvoli ravvicinati, la navicella spaziale Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA è stata recentemente vista passare accanto allo strumento ShadowCam del Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) coreano a una distanza di soli 18 chilometri.

Il problema dei quattro corpi

Il divario spaziale tra la Terra e la Luna è ampio. L’area di quest’area è di circa un quarto di milione di miglia ed è scarsamente monitorata dai radar e dai telescopi terrestri incaricati di tracciare i rifiuti spaziali. Le risorse spaziali in orbita attorno alla Terra (o, meglio ancora, alla Luna) farebbero un lavoro migliore, anche se ancora non ne esistono.

“L’ambiente vicino alla Terra è dominato dalla Terra, e per un satellite parliamo della geometria dei due oggetti”, dice Frueh. “Molto più alta della zona geosincrona, la gravità della Luna è più di un semplice disturbo in un’orbita a due corpi e stiamo parlando di geometria a tre corpi. La geometria a quattro corpi gioca un ruolo importante quando si tratta, ad esempio, della Terra , la Luna e i pianeti. Gli effetti della gravità del Sole. Poiché il Sole è un grande corpo gravitazionale, si tratta ovviamente di una perturbazione delle orbite a due e a tre corpi. La geometria del quadricorpo è di particolare interesse quando si vuole valutare se gli oggetti sono vicini e di medio periodo, rimangono nella regione cis (Terra e Luna), oppure “Lascerà quella zona (ma potrebbe ritornare più tardi)”.

Frue utilizza curve di luce per prevedere imminenti eventi di disgregazione dei satelliti nell’orbita terrestre. Questo può essere applicato anche alla Luna.

“Nel mio lavoro, ho sfruttato la geometria dei quattro corpi per valutare le opzioni di osservazione elettro-ottica (telescopio spaziale) per il mondo cis e lunare”, afferma Frueh. “In questo caso, dal punto di vista astrodinamico, l’approssimazione a tre corpi è abbastanza buona, ma ho usato la geometria a quattro corpi per ottenere le condizioni di illuminazione del sole entro l’approssimazione di cui avevo bisogno per i sensori EO (elettro-ottici).”

Si avvicina un decennio impegnativo

La spazzatura spaziale restituita dall’orbita eliocentrica spesso si fa strada nell’orbita lunare o terrestre come satelliti temporanei. Uno di questi casi è stato J002E3, che si è rivelato essere un booster dell’Apollo 12. L’altro è stato l’asteroide 2010 QW1 che è stato successivamente identificato come lo stadio superiore della Lunga Marcia-3C della missione cinese Chang’e-2.

“Sì, gli oggetti eliocentrici potrebbero tornare nel mondo cis e lunare”, afferma Frueh. “Pertanto, quando si valutano le opzioni di smaltimento che lasciano la regione della CSI, si deve tenere conto del ritorno in una data successiva.”

Le missioni sulla Luna nel prossimo decennio includono le missioni Artemis con equipaggio. Il prossimo passo è un sorvolo lunare di Artemis II l’anno prossimo e un atterraggio sulla Luna di Artemis III nel 2025. Il rover Viper della NASA sarà diretto sulla Luna nel 2024. Astrobotics e Intuitive Machines atterreranno sulla Luna all’inizio di quest’anno. Alla fine del 2025 è prevista anche la costruzione di un avamposto orbitale Lunar Gateway con equipaggio.

È fondamentale migliorare il tracciamento e il rilevamento, preferibilmente tramite una rete di tracciamento lunare in situ. “La creazione di un’osservazione completa della CSI e della regione lunare è un’area di ricerca e sviluppo molto attiva al momento”, afferma Frueh.

Inserisci gli Accordi di Artemis

Accordi di Artemide Si è verificato da 29 paesi nel 2020 affronta direttamente la necessità di combattere il crescente problema dei detriti spaziali.

Anche molte agenzie internazionali scommettono sulla crescita dell’“economia lunare”. Ciò aumenterà il carico di lavoro del traffico sulla Luna nei prossimi anni. Molte aziende aspettano di sfruttare la Luna per ottenere risorse economiche e scientifiche. A tal fine, l’Agenzia spaziale europea (ESA) sta anche cercando di creare Moonlight, una rete di comunicazioni autonoma attorno alla Luna. Questa rete di tre o quattro satelliti (più pezzi di ricambio in orbita) dovrebbe essere pronta entro il 2025.

Avremo una possibilità di farlo bene e tenere sotto controllo i detriti intorno alla Luna, con gli esseri umani che torneranno sulla Luna entro il prossimo decennio in grande stile.