La scorsa settimana, tre minuscoli satelliti australiani del programma spaziale Binar dell’Università di Curtin sono bruciati nell’atmosfera terrestre. Questo era destinato a succedere. In realtà, Binar significa “palla di fuoco” nella lingua Noongar del popolo delle Prime Nazioni di Perth.
Quando un satellite si trova in orbita terrestre bassa (2.000 km o meno), subisce un decadimento orbitale mentre si avvicina sempre di più alla superficie, bruciando infine. Ma questi cube satellite (CubeSats), noti come Binar-2, 3 e 4, sono entrati nell’atmosfera molto prima rispetto al piano originale. Sono durati solo due mesi, un terzo di quanto previsto. Questo ha ridotto significativamente il tempo prezioso per la scienza e i test di nuovi sistemi.
Il motivo della loro prematura fine? Il nostro Sole è entrato in azione, e i satelliti Binar sono ben lungi dall’essere le uniche vittime. L’attività solare elevata di recente ha causato un mal di testa inaspettato agli operatori satellitari negli ultimi anni, ed è in costante aumento.
Perché il Sole è così attivo? L’attività solare include fenomeni come le macchie solari, le esplosioni solari e il vento solare – lo scorrimento di particelle cariche che fluisce verso la Terra. Questa attività è il prodotto del campo magnetico sempre in evoluzione del Sole, e approssimativamente ogni 11 anni, si inverte completamente. A metà di questo ciclo, l’attività solare è al massimo.
Anche se questo ciclo è noto, è difficile prevedere l’attività solare specifica – le dinamiche sono complesse e le previsioni solari sono ancora agli inizi. Negli ultimi mesi, gli indicatori dell’attività solare sono stati più di una volta e mezza superiori alle previsioni per questo punto nel ciclo attuale, denominato ciclo solare 25.
Il tempo spaziale si riferisce agli effetti ambientali che originano al di fuori della nostra atmosfera (principalmente dal Sole). Ci colpisce sulla Terra in una varietà di modi evidenti e non evidenti. Il più ovvio è la presenza di aurore boreali. Negli ultimi mesi, le aurore sono state visibili in modo molto più intenso e più vicino all’equatore rispetto agli ultimi due decenni. Questo è il risultato diretto dell’incremento dell’attività solare.
Il tempo spaziale, e l’attività solare in particolare, crea anche sfide aggiuntive per i satelliti e gli operatori satellitari. Un’attività solare più elevata significa più esplosioni solari e un vento solare più forte – con conseguente maggiore flusso di particelle cariche che possono danneggiare o interrompere i componenti elettrici sui satelliti.
Significa anche un aumento della radiazione ionizzante, con conseguente maggiore dose per astronauti e piloti, e potenziali interruzioni alle comunicazioni radio a lunga distanza. Ma per i satelliti in orbita terrestre bassa, l’effetto più consistente dell’attività solare è che l’energia extra viene assorbita nell’atmosfera esterna, facendola espandere verso l’esterno.
Di conseguenza, tutti i satelliti a meno di 1.000 km dalla Terra subiscono un aumento significativo della resistenza atmosferica. Questa è una forza che disturba la loro orbita e li fa cadere verso la superficie del pianeta. I satelliti notevoli in questa regione includono la Stazione Spaziale Internazionale e la costellazione Starlink.
Questi satelliti hanno propulsori per contrastare questo effetto, ma queste correzioni possono essere costose. L’orbita terrestre bassa contiene anche molti satelliti universitari, come i CubeSats di Binar. I cube satellite sono raramente dotati di strumenti che possono regolare la loro altitudine, quindi sono interamente a mercé del tempo spaziale.
Il programma spaziale Binar è un programma di ricerca satellitare che opera presso l’Università di Curtin. Ha lo scopo di far avanzare la nostra comprensione del Sistema Solare e abbassare la barriera per operare nello spazio. Il programma ha iniziato le operazioni con il suo primo satellite, Binar-1, nel settembre 2021.
Questo è stato meno di un anno nel ciclo solare 25 quando l’attività solare era relativamente bassa. In queste condizioni, il cube satellite di dieci centimetri è partito da un’altitudine di 420 km e ha resistito per 364 giorni in orbita. La missione di follow-up del programma – Binar-2, 3 e 4 – erano tre CubeSats di dimensioni uguali.
Tuttavia, si prevedeva che durassero circa sei mesi a causa della maggiore superficie dai nuovi pannelli solari dispiegabili e di un aumento previsto dell’attività solare. Invece, sono durati solo due mesi prima di bruciare. Anche se le missioni dei cube satellite sono relativamente economiche, la fine prematura di una missione sarà sempre costosa.
Questo è ancora più vero per i satelliti commerciali, evidenziando la necessità di previsioni più accurate del tempo spaziale. La buona notizia è che il Sole si calmerà di nuovo. Nonostante l’attuale attività solare inaspettatamente alta, è probabile che rallenti entro il 2026 e si prevede che tornerà a un minimo solare nel 2030.
Anche se questo non era un obiettivo esplicito della missione, il programma spaziale Binar ha dimostrato in modo toccante gli effetti drammatici dell’attività solare sulle operazioni spaziali. Anche se la perdita prematura di Binar-2, 3 e 4 è stata sfortunata, il lavoro è già iniziato su future missioni. Si prevede che verranno lanciate in condizioni meteorologiche spaziali molto più favorevoli.
Kyle McMullan, Dottorando in Ingegneria Aerospaziale, Università di Curtin
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.
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