La NASA potrebbe pagare un miliardo di dollari per distruggere la Stazione spaziale internazionale

La Stazione spaziale internazionale, più grande di un campo da calcio e pesante quasi 450 tonnellate, nel giro di qualche anno dovrà cadere sulla Terra. Se tecnicamente è un processo delicato e pericoloso l’operazione rappresenta e rispecchia una nuova fase della geopolitica mondiale, con le relative incertezze
di Meghan Bartels/Scientific American
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Per quasi un quarto di secolo, la Stazione spaziale internazionale (ISS) ha ospitato ininterrottamente astronauti ed esperimenti scientifici come un duraturo e amato bastione dell’umanità nell’orbita bassa della Terra. Tuttavia, nonostante i suoi successi, la stazione spaziale ha i giorni contati.

Nei prossimi mesi, la NASA valuterà proposte commerciali per veicoli in grado di “smantellare” l’ISS, cioè di farla precipitare in sicurezza nell’atmosfera terrestre per bruciarla. L’agenzia ha dichiarato che prevede di pagare quasi un miliardo di dollari per questo servizio, per evitare di affidarsi a più veicoli russi. La brutale fine è prevista per l’inizio del prossimo decennio, ma si sta già rivelando una questione delicata per l’ingegneria aerospaziale e la diplomazia internazionale.

L’ISS è “un simbolo chiave della cooperazione internazionale e civile”, afferma Mai’a Cross, politologa alla Northeastern University. “In termini di cooperazione civile, credo che molti la descriverebbero come il più grande progetto mai intrapreso nella storia dell’umanità.”

Sebbene sia sostenuta anche da Canada, Giappone ed Europa, l’ISS è principalmente una creazione degli Stati Uniti e della Russia ed è una delle poche aree di cooperazione costante tra le due nazioni in decenni di relazioni difficili. I primi moduli, uno statunitense e l’altro russo, hanno raggiunto l’orbita alla fine del 1998. Il primo equipaggio della stazione spaziale, un astronauta e due cosmonauti, si è insediato nel novembre 2000. Da allora l’ISS è sempre stata abitata e ha superato di gran lunga la durata di vita prevista inizialmente di 15 anni.

Ma nulla dura per sempre. “Anche se si odia vederla andare via, e sarà triste quando verrà ritirata, non è davvero pratico tenerla in orbita a tempo indeterminato”, afferma George Nield, presidente della società Commercial Space Technologies ed ex membro dell’Aerospace Safety Advisory Panel della NASA, un comitato di lunga data che ha esortato l’agenzia spaziale a sviluppare una strategia chiara per la dismissione della ISS prima possibile.

Un problema incombente
Il destino del laboratorio deriva dalla sua posizione nell’orbita terrestre bassa, all’interno della tenue parte superiore dell’atmosfera terrestre. Lì, tutto ciò che sale deve scendere, trascinato verso il nostro pianeta da un flusso costante di particelle atmosferiche che riducono la velocità.

In assenza di spinte periodiche, quando un veicolo spaziale in orbita bassa perde velocità, perde anche altitudine, finendo per sprofondare abbastanza in profondità da spezzarsi e bruciare mentre precipita nell’atmosfera del nostro pianeta. La maggior parte delle spinte per mantenere l’orbita della ISS proviene da una fornitura costante di veicoli cargo russi Progress che, una volta agganciati alla stazione, accendono periodicamente i loro motori per contrastare il costante abbassamento della stazione spaziale.

In teoria, la NASA e i suoi collaboratori potrebbero portare l’ISS a un’orbita in cui lascerebbe completamente l’atmosfera terrestre. Ma sollevare una massa così grande sarebbe estremamente costoso. E anche se venisse abbandonata in una simile “orbita cimitero”, l’ISS presenterebbe comunque dei rischi: essendo così vecchia e ingombrante, la sua eventuale disintegrazione sarebbe inevitabile e genererebbe enormi quantità di detriti che potrebbero danneggiare altri satelliti.

“Non si vuole lasciarli in orbita”, afferma Jonathan McDowell, astrofisico al Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, che monitora anche i satelliti in orbita. “È molto bello pensare che sia un museo, ma si deteriorerà e si romperà”. La decostruzione dell’ISS non è fattibile, dice Nield, perché non è stata progettata per essere smontata, e qualsiasi tentativo ad hoc di farlo comporterebbe rischi enormi a causa dell’invecchiamento dei componenti che hanno trascorso più di due decenni esposti all’ambiente estremo dello spazio.

Se la stazione spaziale non può orbitare in modo perpetuo, allora deve bruciare in un tripudio di gloria. Questo potrebbe avvenire in due modi: con una discesa deliberata e distruttiva nell’atmosfera o con quello che gli ingegneri chiamano una “deorbita incontrollata”, in cui l’ISS precipiterebbe sulla superficie terrestre per un capriccio della natura. Quest’ultima opzione, per quanto gloriosa, è indubbiamente pericolosa. L’ISS è più grande di un campo di calcio e la sua orbita la porta sopra il 90 per cento della popolazione terrestre. Finora, i danni alle persone e alle cose causati dalla caduta di detriti di veicoli spaziali sono stati praticamente inesistenti, ma essendo il più grande oggetto mai deorbitato, l’ISS potrebbe facilmente cambiare le cose.

“Un rientro incontrollato potrebbe avere un impatto significativo sulle persone a terra, con morti, feriti e danni significativi alle cose”, afferma Nield. “Non sarebbe una bella giornata.”

Il percorso verso il basso
Secondo i funzionari della NASA, il modo più sicuro per riportare l’ISS sulla Terra è quello di buttarla nelle distese scarsamente abitate dell’Oceano Pacifico meridionale, per ridurre le probabilità di danni.

Questo è difficile perché il ciclo orbitale di circa un’ora e mezza della stazione la fa sfrecciare su più di 250 miglia lineari (402 chilometri) di superficie terrestre ogni minuto, con una traiettoria a terra che cambia costantemente in base alla rotazione del globo. Più tempo l’ISS trascorre in caduta nell’atmosfera, più il suo campo di detriti si diffonderà lungo la pista, aumentando le probabilità che un pezzo errante provochi danni da qualche parte sulla superficie. Ma il tuffo della stazione non dovrebbe avvenire troppo velocemente: se la ISS dovesse immergersi nell’atmosfera con troppa forza, l’aumento della resistenza dell’aria potrebbe staccare pezzi di grandi dimensioni, come le sue tentacolari matrici solari o i singoli moduli, che poi farebbero rientri incontrollati e imprevedibili. La geometria irregolare della stazione spaziale aggrava questo problema, aumentando l’importanza di mantenere la stazione in un orientamento stabile durante la caduta nell’atmosfera. Se dovesse rotolare su se stesso durante la discesa, il razzo che alimenta la deorbita non punterebbe più nella giusta direzione, mandando l’ISS pericolosamente fuori rotta.

A ciò si aggiunge il fatto che l’atmosfera terrestre è una bestia straordinariamente volubile: si assottiglia e si ispessisce con il ciclo di attività del Sole di 11 anni e cambia con il passaggio dal giorno alla notte e viceversa. “Quando si [deorbita]un grande oggetto come la Stazione spaziale internazionale, tutto dipende molto da ciò che accade con la densità atmosferica”, dice David Arnas, ingegnere aerospaziale della Purdue University. “È praticamente impossibile prevederlo con molto anticipo.”

Tutti questi fattori si combinano per far sì che il processo ideale si svolga in questo modo: dopo settimane o mesi di naturale decadimento orbitale che abbasserebbe lentamente l’altitudine dell’ISS, a circa 250 miglia (400 chilometri) sopra la Terra, un veicolo personalizzato collegato alla stazione spaziale inizierebbe una manovra di deorbita. La stazione potrebbe quindi scendere a circa metà strada verso la superficie del pianeta prima di incontrare effetti destabilizzanti. A circa 125 miglia (200 chilometri) di altitudine, i controllori della missione regolerebbero la traiettoria dell’ISS, modificando l’accensione del razzo per ridefinire l’orbita approssimativamente circolare della stazione in un’ellisse, con il suo punto più vicino alla Terra, o perigeo, forse a 90 miglia (145 chilometri) sopra il pianeta. In questo modo si ridurrebbe al minimo il tempo che la stazione trascorrerà nei livelli più bassi e densi dell’atmosfera durante il resto della sua discesa. Da quel perigeo di 90 miglia, il controllo della missione ordinerebbe al razzo di sparare un’ultima volta, spingendo la stazione ancora più in basso fino a cadere sopra il Pacifico meridionale.

“Tutto il mondo ci guarderà”, dice Cross, e la posta in gioco salirà alle stelle.

Un evento globale
Che cosa servirà per compiere l’impresa? Fino a poco tempo fa, i funzionari della NASA hanno detto che diversi, forse tre, veicoli Progress russi avrebbero lavorato insieme per deorbitare la ISS. Ma questo piano è sempre stato provvisorio, a causa della difficoltà di coordinare i singoli deorbitatori.

“Anche quando le cose vanno bene, sarebbe una sfida”, dice Nield. “Richiederebbe che diversi veicoli Progress vengano costruiti, lanciati, collegati e facessero le loro cose in un periodo di tempo molto breve”.

E, almeno per quanto riguarda la collaborazione tra Stati Uniti e Russia sulla ISS, le cose non stanno andando bene. L’invasione dell’Ucraina da parte della Russia ha portato le relazioni di quest’ultima con gli Stati Uniti al punto più basso dai tempi della guerra fredda, mettendo a dura prova la collaborazione sull’ISS. La Russia ha anche suggerito di voler lasciare la partnership con l’ISS prima che la NASA sia pronta e non ha assicurato che offrirà ancora i veicoli Progress per un deorbitaggio controllato in quello scenario. (La NASA non ha fornito immediatamente un commento per questa storia. Roscosmos non ha risposto a una richiesta di commento.)

Nel frattempo, una serie di sconcertanti incidenti causati da hardware di fabbricazione russa ha eroso la fiducia nelle capacità di volo spaziale della nazione. Nel 2018 è stato riscontrato che una navicella russa Soyuz agganciata alla stazione perdeva aria attraverso un piccolo foro che, secondo i funzionari russi, potrebbe essere stato deliberatamente praticato in un atto di sabotaggio. Più tardi, nello stesso anno, un volo russo per trasportare due astronauti sulla stazione è stato interrotto dopo un lancio fallito. Nel 2021 è finalmente arrivato il modulo scientifico che doveva essere lanciato nel 2007, ma da allora è stato afflitto da problemi, tra cui un propulsore che si è acceso male e che ha fatto fare alla stazione una preoccupante capriola. L’anno scorso i sistemi di raffreddamento russi a bordo dell’ISS hanno avuto tre perdite separate che hanno fatto uscire ammoniaca tossica nello spazio. In agosto la prima missione lunare della nazione in quasi mezzo secolo ha subito un umiliante schianto sulla Luna.

Tutto ciò rende sempre più desiderabile, per la NASA e per la nazione che serve, un veicolo americano per la deorbita, nonostante il prezzo elevato. “Se abbiamo questo in tasca, il potere contrattuale della Russia si riduce di molto”, dice McDowell.

Ma se la NASA vuole un unico veicolo in deorbita con un design basato sull’attuale flotta spaziale mondiale, aggiunge McDowell, non ha molte opzioni. “Le cose che sembrano ovvie quando si inizia a pensarci, non hanno l’energia necessaria per fare questa grande propulsione finale in poco tempo”, dice McDowell. La tecnologia esistente più vicina, a suo avviso, è il modulo di servizio europeo del programma Artemis, che ha alimentato la capsula Orion della NASA senza equipaggio in un viaggio miliare intorno alla Luna lo scorso autunno e che dovrebbe contribuire all’atterraggio di esseri umani sulla superficie lunare nel corso di questo decennio. Tutto il resto, dice, è troppo debole o troppo potente o semplicemente non è in grado di trasportare abbastanza carburante per il compito: da qui l’invito della NASA a presentare proposte commerciali per un nuovo veicolo di deorbita costruito su misura.

Sia che la NASA opti per qualcosa di nuovo o per un veicolo esistente adattato al compito, la decisione avrà ripercussioni al di là delle relazioni tra Stati Uniti e Russia e influenzerà le molte altre relazioni internazionali che sono alla base dell’ISS. La fine della stazione spaziale è una responsabilità condivisa tanto quanto lo sono state la sua costruzione e la sua manutenzione, ma i documenti pubblici della NASA non chiariscono se le agenzie spaziali canadese, giapponese, europea o russa abbiano aderito al piano guidato dagli Stati Uniti e realizzato commercialmente.

L’imminente fine del megaprogetto apre anche la strada a un’altra serie di colloqui internazionali, quelli sulle future partnership nello spazio. La NASA sta già costruendo partenariati bilaterali con i paesi interessati all’esplorazione lunare attraverso gli accordi di Artemis, anche se la Russia non è tra questi. La Cina, a cui la legge federale statunitense ha vietato la partecipazione all’ISS, è ora diventata una potenza spaziale, con un proprio laboratorio orbitale e missioni robotiche sulla Luna e su Marte. Se la scomparsa dell’ISS porterà a una distensione tra Stati Uniti e Cina non è dato saperlo.

Quello che è certo, dice il politologo Cross, è che tutti i futuri partenariati internazionali non replicheranno la ISS, che probabilmente rimarrà un risultato unico e brillante. “Il panorama dei paesi coinvolti nello spazio comincia a essere molto diverso da quello che era quando la Russia e gli Stati Uniti hanno iniziato a cooperare sull’ISS”, afferma Cross, aggiungendo che spera che questi partenariati siano ben consolidati prima della drammatica fine della stazione spaziale.

Quando l’ISS tornerà finalmente sulla Terra, la sua caduta sarà una delle pietre miliari più agrodolci della lunga e illustre storia del volo spaziale. “Non sono molte le volte nella storia in cui abbiamo l’opportunità di fare una manovra come questa”, dice Arnas. “Saranno molto, molto nervosi il giorno in cui dovranno farlo.”