L’inseguimento ad alta quota è iniziato sopra Cape Canaveral il 17 febbraio 2023, quando è stato lanciato un razzo Falcon 9 di SpaceX. Thomas Parent, un pilota di ricerca della Nasa, stava pilotando un jet WB-57 quando il razzo è salito oltre l’ala destra, lasciandolo ipnotizzato prima di premere l’acceleratore per accelerare.
Per circa un’ora, Parent si è tuffato dentro e fuori dal fumo della scia del razzo, mentre Tony Casey, l’operatore dei sensori a bordo del jet, monitorava i suoi 17 strumenti scientifici. I ricercatori speravano di utilizzare i dati per dimostrare di poter catturare il fumo di un razzo ed eventualmente caratterizzare gli effetti ambientali di un lancio spaziale.
Negli ultimi anni, il numero di lanci di razzi ha subito un’impennata grazie al fatto che le aziende commerciali – in particolare SpaceX, fondata da Elon Musk – e le agenzie governative hanno lanciato migliaia di satelliti nell’orbita bassa della Terra. Ed è solo l’inizio. I satelliti potrebbero arrivare a un milione, richiedendo un numero ancora maggiore di lanci spaziali che potrebbero produrre livelli crescenti di emissioni.
SpaceX ha rifiutato di commentare l’inquinamento spaziale prodotto da razzi e satelliti. I rappresentanti di Amazon e di Eutelsat OneWeb, altre due aziende che stanno lavorando a mega-costellazioni satellitari, hanno dichiarato di essere impegnate in operazioni sostenibili. Ma gli scienziati temono che un maggior numero di lanci possa disperdere più inquinanti negli strati incontaminati dell’atmosfera terrestre. E le autorità di regolamentazione di tutto il mondo, che valutano alcuni rischi dei lanci spaziali, non stabiliscono regole relative all’inquinamento.
I TIMORI DEGLI ESPERTI CIRCA L’INQUINAMENTO SPAZIALE
Gli esperti affermano di non voler limitare il boom dell’economia spaziale. Ma temono che la marcia costante della scienza si muova più lentamente della nuova corsa allo spazio, il che significa che potremmo capire le conseguenze dell’inquinamento prodotto dai razzi e dalle navicelle spaziali solo quando sarà troppo tardi. Gli studi dimostrano già che le zone più alte dell’atmosfera sono impregnate di metalli provenienti dai veicoli spaziali che si disintegrano quando ricadono sulla Terra.
“Stiamo cambiando il sistema più velocemente di quanto riusciamo a capire”, ha dichiarato Aaron Boley, astronomo presso l’Università della British Columbia e co-direttore dell’Outer Space Institute. “Non ci rendiamo mai conto della nostra capacità di influenzare l’ambiente. E lo facciamo di continuo”.
COSA SUCCEDE NELLA STRATOSFERA
Quando un razzo come il Falcon 9 decolla, in genere impiega circa 90 secondi per attraversare la bassa atmosfera, o troposfera, prima di raggiungere la media atmosfera. È stato in cima alla troposfera che il signor Parent ha iniziato il suo inseguimento, arrivando a volare fino alla media atmosfera, dove la densità dell’aria è così bassa che lui e il signor Casey hanno dovuto indossare tute pressurizzate e guanti pesanti, oltre a caschi che fornivano loro ossigeno.
L’atmosfera media non ha mai visto tanta eccitazione. Gli aerei di linea raramente volano a queste altezze. Non c’è nemmeno molto tempo terrestre o inquinamento dal suolo. È quindi calma, incontaminata e vuota, tranne che per gli occasionali razzi che la attraversano per tre o quattro minuti nel loro viaggio verso lo spazio. Quando un razzo entra in orbita, avrà scaricato negli strati medi e superiori dell’atmosfera fino a due terzi dei suoi gas di scarico, che secondo gli scienziati pioveranno e si raccoglieranno nello strato inferiore dell’atmosfera media, la stratosfera.
La stratosfera ospita lo strato di ozono, che ci protegge dalle radiazioni nocive del sole. Ma è estremamente sensibile: Anche i più piccoli cambiamenti possono avere effetti enormi su di essa e sul mondo sottostante.
Quando il Monte Pinatubo ha eruttato nel 1991, ha emesso nella stratosfera una quantità di anidride solforosa tale da innescare un periodo di raffreddamento pluriennale sulla Terra. Quel gas ha creato aerosol di solfato, che hanno riscaldato la stratosfera bloccando il calore dalla superficie terrestre. Alcuni scienziati temono che gli scarichi cumulativi di altri razzi possano influenzare il clima in modo simile.
GLI EFFETTI DELLE EMISSIONI DAI RAZZI SPAZIALI
Oggi i gas di scarico dei razzi impallidiscono rispetto a quelli emessi dall’aviazione. Ma gli scienziati temono che anche piccole aggiunte alla stratosfera possano avere un effetto molto più grande. Martin Ross, scienziato dell’Aerospace Corporation, un’organizzazione di ricerca finanziata a livello federale con sede a Los Angeles, ha paragonato l’atmosfera terrestre a un barile di acqua fangosa che si è depositato: il fondo è sporco e la parte superiore è relativamente limpida. Se si aggiunge altra sporcizia al fondo fangoso, questo può passare inosservato. Ma se si aggiunge sporcizia alla parte superiore limpida, è probabile che diventi torbida o addirittura fangosa.
Il modo in cui i razzi influenzeranno la parte superiore relativamente chiara, la stratosfera, rimane incerto. Ma gli scienziati temono che il carbonio nero, o fuliggine, rilasciato dai razzi attuali agisca come una continua eruzione vulcanica, un cambiamento che potrebbe esaurire lo strato di ozono e influenzare la Terra sottostante.
NUMERI ALLE STELLE PER L’INQUINAMENTO SPAZIALE
Negli anni ’90, quando lo Space Shuttle e altri razzi della Nasa venivano costantemente lanciati dal suolo americano, diversi studi prevedevano che le navicelle avrebbero causato danni locali all’ozono. Uno studio prevedeva addirittura una perdita del 100 percento, creando in sostanza un piccolo buco di ozono sopra Cape Canaveral che avrebbe permesso alle radiazioni ultraviolette del sole di raggiungere il suolo, aumentando il rischio di cancro alla pelle, cataratta e disturbi immunitari.
QUASI 100 LANCI PER SPACEX
Lo stesso potrebbe non essere vero in futuro. Nel 2023, SpaceX ha lanciato quasi 100 razzi da sola, la maggior parte dei quali per costruire la sua costellazione di satelliti Starlink. A questa si aggiungerà presto Amazon, che sta pianificando lanci frequenti per la sua costellazione Project Kuiper, e altre aziende che cercano presenze sostanziali in orbita. Questi satelliti offrono una serie di vantaggi, tra cui internet a banda larga quasi ovunque sulla Terra.
Ma una volta che queste aziende avranno completato le loro costellazioni di migliaia di orbiter, i lanci non finiranno. Molti satelliti hanno una durata di vita compresa tra i 5 e i 15 anni, e le compagnie satellitari dovranno quindi effettuare dei lanci di sostituzione.
È l’inizio di una nuova era. “Credo che l’industria spaziale si trovi in una fase analoga a quella in cui si trovava decenni fa in alcuni ambienti terrestri”, ha dichiarato Tim Maclay, responsabile della strategia di ClearSpace, un’azienda svizzera che cerca di costruire operazioni spaziali sostenibili. “Vediamo la prospettiva di sviluppo e tendiamo a correre verso di essa senza un’enorme quantità di considerazioni preliminari sulle conseguenze ambientali”.
UNA CORSA CONTRO LA CORSA ALLO SPAZIO
Mentre le aziende spaziali stabiliscono record di lanci e di satelliti installati, gli scienziati iniziano a quantificare i potenziali effetti.
In un documento pubblicato nel 2022, è stato dimostrato che la fuliggine proveniente dai razzi è quasi 500 volte più efficiente nel riscaldare l’atmosfera rispetto alla fuliggine rilasciata da fonti come gli aerei più vicine alla superficie. È l’effetto “barile di fango”.
Il Dr. Ross e i suoi colleghi hanno quindi raccolto dati dai voli di ricerca ad alta quota, che hanno trovato buchi locali di ozono nella scia dello shuttle. Ma i buchi si rimarginavano rapidamente e non erano abbastanza grandi da interessare Cape Canaveral, almeno non alla frequenza dei lanci di allora, circa 25 all’anno.
Di conseguenza, “le persone che si trovano a latitudini più elevate nell’emisfero settentrionale potrebbero essere esposte a radiazioni ultraviolette più dannose”, ha dichiarato l’autore principale dello studio, Christopher Maloney del Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences dell’Università del Colorado Boulder. Tuttavia, il team del dottor Maloney non ha quantificato l’esposizione alle radiazioni.
QUESTIONE DI CARBURANTE
Anche le quantità esatte di fuliggine emesse dai diversi motori a razzo utilizzati nel mondo sono poco conosciute. La maggior parte dei razzi lanciati attualmente utilizza il cherosene, che alcuni esperti definiscono “sporco” perché emette anidride carbonica, vapore acqueo e fuliggine direttamente nell’atmosfera. Ma potrebbe non essere il carburante predominante del futuro. Il futuro razzo Starship di SpaceX, ad esempio, utilizza una miscela di propellenti a metano liquido e ossigeno liquido.
Tuttavia, qualsiasi combustibile a base di idrocarburi produce una certa quantità di fuliggine. E anche i “razzi verdi”, spinti da idrogeno liquido, producono vapore acqueo, che è un gas serra a queste altezze secche.
“Non si può prendere ciò che è verde nella troposfera e pensare che lo sia anche nell’alta atmosfera”, ha detto Boley. “Non esiste un propellente totalmente neutro. Tutti hanno impatti diversi”.
CHE SUCCEDE DOPO LA FINE OPERATIVA DEI SATELLITI
Ciò che sale deve scendere. Quando i satelliti in orbita bassa raggiungono la fine della loro vita operativa, precipitano nell’atmosfera e si disintegrano, lasciando un flusso di inquinanti nella loro scia. Sebbene gli scienziati non sappiano ancora come questo influenzerà l’ambiente terrestre, il dottor Ross ritiene che sarà l’impatto più significativo del volo spaziale.
Uno studio pubblicato a ottobre ha rilevato che la stratosfera è già piena di metalli provenienti da veicoli spaziali in rientro. Lo studio ha utilizzato lo stesso jet WB-57 della Nasa che ha inseguito il fumo del razzo SpaceX l’anno scorso, studiando la stratosfera sopra l’Alaska e gran parte degli Stati Uniti continentali.
Quando i ricercatori hanno iniziato ad analizzare i dati, hanno visto particelle che non c’entravano nulla. Il niobio e l’afnio, ad esempio, non sono presenti in natura, ma sono utilizzati nei booster dei razzi. Eppure questi metalli, insieme ad altri elementi distinti provenienti dai veicoli spaziali, erano incorporati in circa il 10% delle particelle più comuni nella stratosfera.
I risultati convalidano precedenti lavori teorici e il dottor Boley, che non ha partecipato allo studio, sostiene che la percentuale non potrà che aumentare, dato che l’umanità è all’inizio della nuova corsa ai satelliti.
Naturalmente, i ricercatori non possono ancora dire come questi metalli influenzeranno la stratosfera. “È una domanda importante a cui dobbiamo rispondere in futuro, ma non possiamo presumere che non avrà importanza”, ha detto il dottor Boley.
LA POSIZIONE DEGLI SCIENZIATI
Sebbene gli scienziati stiano lanciando l’allarme, non si vedono in opposizione alle compagnie missilistiche o agli operatori satellitari.
“Non vogliamo fermare l’industria spaziale”, ha detto Karen Rosenlof, scienziata del clima presso il National Oceanic and Atmospheric Administration Chemical Sciences Laboratory, secondo cui i satelliti forniscono servizi incredibili alle persone a terra. Ma lei e altri chiedono una serie di regolamenti che tengano conto delle implicazioni ambientali. Il dottor Boley è d’accordo. “Ci sono molte possibilità che potrebbero aiutarci a proteggere l’ambiente, pur consentendo l’accesso allo spazio”, ha detto. “Dobbiamo solo guardare al quadro generale”.
NECESSARIA UNA REGOLAMENTAZIONE
Ma per farlo, sostengono gli scienziati, gli operatori satellitari e le compagnie missilistiche hanno bisogno di regolamenti. Attualmente ne esistono poche.
“Il lancio spaziale rientra in una zona grigia”, ha dichiarato Gavin Schmidt, direttore del Goddard Institute for Space Studies della Nasa, che ha partecipato a un gruppo di lavoro su questa ricerca. “Cade tra le maglie di tutte le autorità di regolamentazione”.
Il Protocollo di Montreal, ad esempio, è un trattato che ha stabilito con successo limiti alle sostanze chimiche note per danneggiare lo strato di ozono. Ma non riguarda le emissioni dei razzi o dei satelliti.
Negli Stati Uniti, l’Agenzia per la protezione dell’ambiente non è responsabile dell’analisi dei lanci dei razzi. La Commissione Federale per le Comunicazioni (Fcc) autorizza grandi costellazioni di satelliti, ma non considera il loro potenziale danno all’ambiente. (Il Government Accountability Office ha chiesto di modificare questa politica della Fcc nel 2022, ma non è ancora stato fatto). Inoltre, la Federal Aviation Administration valuta l’impatto ambientale dei lanci di razzi a terra, ma non nell’atmosfera o nello spazio.
Questo potrebbe mettere il futuro della stratosfera nelle mani di Elon Musk, Jeff Bezos e altri dirigenti di compagnie spaziali private, il che preoccupa particolarmente il dottor Boley, secondo il quale l’industria spaziale non vuole rallentare.
“A meno che non influisca immediatamente sui loro profitti, semplicemente non sono interessati”, ha detto. “L’impatto ambientale è un inconveniente”.
Un portavoce della società di telecomunicazioni OneWeb, che ha lanciato più di 600 satelliti, ha dichiarato di essere impegnata nella sostenibilità della progettazione dei satelliti, dei piani di costellazione e degli sforzi di lancio. “Lavoriamo a stretto contatto con partner pubblici e privati per ridurre al minimo l’impatto ambientale della nostra flotta di satelliti”, ha dichiarato Katie Dowd, direttore senior.
Tuttavia, OneWeb prevede di espandere la sua costellazione a circa 7.000 satelliti.
“Resta da vedere quanto saremo bravi a farlo”, ha detto il dottor Maclay. “Tendenzialmente non siamo molto bravi, come specie, a intraprendere in modo proattivo passi responsabili verso la gestione dell’ambiente. Spesso si tratta di un ripensamento”.
(Estratto dalla rassegna stampa estera a cura di Epr Comunicazione)
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