Negli ultimi anni, l’orbita terrestre si è trasformata in una vera e propria discoteca di detriti spaziali: satelliti dismessi, razzi e frammenti vari viaggiano a velocità superiori a quelle dei proiettili, creando un rischio crescente per missioni e satelliti attivi. Secondo Kazunori Takahashi, docente associato della Graduate School of Engineering della Tohoku University in Giappone, il problema non riguarda solo la quantità di detriti, ma anche la loro velocità incontrollata, che rende difficile ogni tentativo di rimozione. Per questo propone un motore a plasma, in grado di rallentare i detriti fino a farli cadere in atmosfera.
Plasma e decelerazione controllata dei detriti
Takahashi spiega che la maggior parte delle tecniche attuali di rimozione si basa sul contatto diretto con i frammenti, un approccio che comporta rischi elevati di aggrovigliamento e incidenti.
La sua idea, pubblicata su Scientific Reports, è più elegante: un satellite di rimozione può usare un motore a plasma per generare una spinta diretta verso il detrito, rallentandolo progressivamente. Quando la velocità diminuisce sufficientemente, il detrito perde quota e ricade nell’atmosfera terrestre, dove si disintegra.
I test in laboratorio hanno dimostrato che questo principio funziona, ma non senza sfide: il getto di plasma esercita una spinta anche sul satellite stesso, rischiando di allontanarlo dal bersaglio e riducendo l’efficacia della decelerazione. La soluzione è stata trovata con un approccio bidirezionale, che permette di bilanciare le forze in gioco e di concentrare la spinta sul detrito senza compromettere il satellite.
Il motore a plasma bidirezionale e il campo “cusp”
Il cuore della tecnologia di Takahashi è il “bidirectional plasma ejection type electrodeless plasma thruster”. Questo motore espelle plasma in due direzioni: una verso il detrito, per rallentarlo, e una nella direzione opposta, per bilanciare la spinta sul satellite. A migliorare ulteriormente l’efficacia della decelerazione interviene il campo magnetico speciale, chiamato “cusp”, che mantiene il plasma concentrato lungo la traiettoria desiderata, evitando dispersioni.
Le simulazioni in camere a vuoto, progettate per replicare le condizioni dello spazio, hanno confermato che la configurazione bidirezionale funziona come previsto. L’introduzione del campo cusp ha addirittura triplicato la forza di decelerazione rispetto ai metodi precedenti, consentendo ai detriti di perdere quota più rapidamente. Il motore può operare con argon, un propellente economico e abbondante, rendendo il sistema più pratico rispetto alle soluzioni tradizionali.
Implicazioni per la sicurezza spaziale
Questa tecnologia rappresenta un passo fondamentale per la sicurezza orbitale. Con detriti che continuano ad accumularsi a velocità pericolose, un sistema in grado di rimuoverli efficacemente potrebbe proteggere satelliti essenziali per comunicazioni, navigazione e osservazioni scientifiche.
In prospettiva, il sistema potrebbe ridurre il rischio di collisioni e rendere l’orbita terrestre più sicura, aprendo la strada a attività spaziali sostenibili. L’uso di propellenti economici e la capacità di aumentare la forza di decelerazione con il campo cusp rendono la soluzione non solo innovativa, ma anche pratica dal punto di vista operativo.
“Si tratta di un significativo progresso tecnologico verso lo sviluppo di un sistema di propulsione in grado di rimuovere in modo efficiente e sicuro i detriti spaziali“, spiega Takahashi.
