EUMETSAT dispone di un team che si occupa di dinamica del volo e monitora detriti spaziali che si prevede possano entrare nella traiettoria dei loro satelliti. Stefano Pessina, responsabile di questo gruppo, spiega come il suo team pianifica, in caso di necessità, una manovra per evitare una collisione.
Il satellite Meteosat Third Generation - Imager 1 (MTG-I1) lanciato il 13 dicembre 2022, ha raggiunto il 28 dicembre 2022 la sua orbita target nell'anello geosincrono a circa 36.000 chilometri sopra la Terra.
MTG-I1 orbita intorno al pianeta insieme agli altri 500 satelliti, che operano in questo anello, e a oltre 2'000 detriti spaziali - satelliti o razzi in disuso e altre loro componenti - che si trovano o transitano in quest'area.
Sebbene una collisione tra un satellite e un detrito spaziale nell'orbita geosincrona sia molto rara, EUMETSAT ha messo in atto molte misure di salvaguardia per evitare un simile incidente, che potrebbe avere conseguenze potenzialmente gravi per il satellite. Dalla ricezione di un avviso relativo a un oggetto che sta per arrivare a meno di 5 chilometri da MTG-I1, all'esecuzione di una manovra per evitare la collisione, Stefano Pessina, capo del team di dinamica del volo per i satelliti geostazionari gestiti da EUMETSAT, spiega i passi compiuti dal suo team per tenere MTG-I1 fuori pericolo.
Per monitorare in modo completo qualsiasi oggetto che possa avvicinarsi alla traiettoria dei satelliti Meteosat, compreso MTG-I1, il team di dinamica del volo responsabile dei satelliti geosincroni combina le informazioni provenienti da tre diversi servizi.
Space-Track, gestito dal Comando spaziale degli Stati Uniti (USSPACECOM), utilizza telescopi situati in tutto il mondo per rilevare, tracciare, identificare e catalogare i pezzi di detriti spaziali nell'orbita geosincrona e nelle sue vicinanze, che hanno un diametro di 40 centimetri o più. Se questo sistema identifica che uno di questi oggetti si avvicinerà a meno di 5 chilometri da MTG-I1 nei cinque giorni successivi, EUMETSAT riceve una notifica.
"Se si pensa a due oggetti distanti 5 chilometri, probabilmente si immagina che siano relativamente lontani l'uno dall'altro. E avreste ragione. Ma per quanto precise siano le misure che utilizziamo per determinare l'orbita degli oggetti spaziali, c'è ancora un certo grado di incertezza nella loro posizione. E con i satelliti che gestiamo, c'è un grado di incertezza ulteriore. È quindi importante per noi tenere d'occhio gli oggetti che si prevede passino anche a 5 chilometri di distanza da MTG-I1", spiega Pessina.
EUMETSAT si affida anche al sistema di Sorveglianza e Tracciamento Spaziale dell'Unione Europea (EU SST), un'iniziativa europea che monitora i detriti spaziali in modo simile a Space-Track. Inoltre, la Space Data Association fornisce a EUMETSAT informazioni non solo sui detriti spaziali, ma anche sui satelliti attivi, aiutando EUMETSAT a coordinare le manovre di routine e quelle per evitare le collisioni con gli altri operatori satellitari.
"Se l'oggetto con cui rischiamo di entrare in collisione è un altro satellite manovrabile, dobbiamo decidere quale dei due veicoli spaziali dovrà essere spostato. Infatti, se entrambi gli operatori satellitari attuassero la stessa manovra di evitamento, rischieremmo comunque una collisione, ma da un'altra parte", ha detto Pessina.
Se un controllore di un veicolo spaziale EUMETSAT riceve un avviso in cui si stima che un oggetto transiterà ad una distanza di 5 chilometri o meno da MTG-I1 nei cinque giorni successivi, informerà il team di dinamica del volo responsabile dei satelliti geosincroni, che utilizzerà l'identificativo del database dell'oggetto per recuperarne i dettagli.
Se l'oggetto è un satellite defunto, la cronologia del satellite rivelerebbe chi lo ha lanciato, quando è stato lanciato e chi lo ha gestito, nonché la sua orbita, la forma e la massa. Se l'oggetto è una parte di un satellite - proveniente da un'esplosione o da una collisione - la sua forma e la sua massa potrebbero essere sconosciute. Oppure, se l'oggetto è legato a un satellite non identificato o classificato, potrebbero non esserci altre informazioni su di esso, ad eccezione della sua orbita.
Il team di Pessina utilizzerebbe quindi le informazioni disponibili su questo oggetto per calcolare il rischio di collisione con MTG-I1.
"Ogni satellite non viene trattato come la sua forma tridimensionale effettiva, ad esempio un cubo o un cilindro. Bensì, gli oggetti coinvolti in una congiunzione vengono trattati tutti come un ellissoide. Ciò significa che aumentiamo il loro volume effettivo per tenere conto dell'incertezza nella nostra conoscenza della posizione del satellite", ha detto Pessina.
"Non controlliamo solo la distanza tra i due oggetti, ma anche il rischio che il volume di un ellissoide entri nel volume dell'altro ellissoide. In questo modo, possiamo essere il più sicuri possibile che MTG-I1 sarà sicuro".
Il team di Pessina monitora attentamente MTG-I1 e l'oggetto in questione per determinare l'evoluzione del rischio prima che venga raggiunto l'avvicinamento maggiore. Sono tre i criteri che il team prende in considerazione:
Idealmente, questo monitoraggio e la valutazione del rischio rivelerebbero che non è necessaria alcuna manovra di prevenzione delle collisioni. Ma nel caso in cui fosse necessaria una manovra di evitamento della collisione, il team di Pessina si metterebbe al lavoro per pianificare quella ottimale.
Una possibile manovra potrebbe consistere nell'accelerare o rallentare MTG-I1, che viaggia verso est alla stessa velocità con cui ruota la Terra, oppure spostarlo verso o lontano dalla Terra. Considerando quanto tempo manca all'avvicinamento previsto dei due oggetti, il team può pianificare una nuova manovra o anticipare una manovra di routine già pianificata.
"In seguito, simuliamo quale sarà la nuova orbita del satellite in caso venisse effettuata questa manovra, per valutare quanto sia efficace per ridurre il rischio di collisione. Inviamo questa manovra pianificata per un altro screening rispetto ai tre database di detriti spaziali che utilizziamo, per verificare che la manovra non peggiori la situazione rispetto ad altri detriti spaziali".
"Poi portiamo il nostro piano alla direzione operativa del veicolo spaziale, che lo approva. Successivamente, ci coordiniamo con i vari team e con i controllori del veicolo spaziale che lavorano nella sala di controllo, che saranno quelli che invieranno effettivamente i comandi al satellite. Infine, procediamo all'esecuzione della manovra. In questo modo manterremo MTG-I1 al sicuro dalle collisioni per tutta la sua vita, che potrebbe durare 10 anni o anche di più. Grazie a una gestione oculata, EUMETSAT è riuscita a far funzionare Meteosat-8, un satellite della seconda generazione di navicelle spaziali Meteosat, per 20 anni - 12 anni e mezzo in più del previsto. E quando alla fine arriverà il momento di smettere di usare MTG-I1, manovreremo il satellite fuori dall'anello geostazionario per assicurarci che non interferisca mai con gli altri veicoli spaziali presenti, in conformità con gli standard internazionali sulla mitigazione dei detriti spaziali".
Blog tradotto dall'articolo Preventing space collisions pubblicato da EUMETSAT.
Riguardo, infine, all'accumulo di detriti nell’area geosincrona, la start-up svizzera ClearSpace ha firmato nel 2020 un contratto con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) per realizzare la prima missione che prevede la rimozione dei detriti spaziali in orbita a partire dal 2026.