La stazione spaziale cinese Tiangong-1 è ormai prossima al rientro incontrollato in atmosfera e per chiarire gli aspetti di questo evento e rispondere alle domande più frequenti in merito, l’Isti-Cnr ha predisposto una nota informativa.
In vista dell’impatto della stazione spaziale cinese Tiangong-1, prevista per il fine settimana di Pasqua, che sta attirando l’attenzione dei media italiani, essendo il nostro Paese segnalato come possibile area di impatto, anche se la probabilità che i frammenti della base possano finire sul nostro territorio è “talmente bassa da essere improbabile” (ASI), l’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione “A. Faedo” del Consiglio nazionale delle ricerche (Isti-Cnr), ha predisposto una nota curata da Luciano Anselmo e Carmen Pardini.
La nota cerca di rispondere alle domande più frequenti sul tema, tra cui: com’è fatta e quanto e grande la stazione spaziale; quanto e grande il rischio; dove può avvenire il rientro; come si distribuiscono i frammenti. Di seguito sono riassunti i punti principali.
Tiangong-1 (letteralmente, Palazzo Celeste) è stata la prima stazione spaziale cinese, lanciata il 29 settembre 2011. Nel novembre dello stesso anno è stata raggiunta e agganciata dalla navicella Shenzhou-8 senza equipaggio, mentre i primi 3 astronauti vi sono saliti a bordo, trasportati da Shenzhou-9, nel giugno 2012, trascorrendovi 9 giorni e mezzo. Il secondo e ultimo equipaggio di tre astronauti si è agganciato alla stazione, con Shenzhou-10, nel giugno 2013, trascorrendovi 11 giorni e mezzo.
Da allora Tiangong-1 ha continuato a essere utilizzata, disabitata, per condurre una serie di test tecnologici, con l’obiettivo di de-orbitarla, a fine missione, con un rientro guidato nella cosiddetta South Pacific Ocean Unpopulated Area (SPOUA), una specie di cimitero dei satelliti in una zona pressoché deserta dell’Oceano Pacifico meridionale. Purtroppo, però, il 16 marzo 2016, il centro di controllo a terra ha perso la capacità di comunicare e impartire comandi al veicolo spaziale, pare in maniera irreversibile. Nei due anni trascorsi da allora, Tiangong-1 ha perciò perduto progressivamente quota, perché il continuo impatto con le molecole di atmosfera residua presenti anche a quelle altezze le ha sottratto incessantemente energia. Ed è questo processo completamente naturale che farà alla fine precipitare la stazione spaziale sulla terra senza controllo, non potendo essere più programmata un’accensione dei motori per un rientro guidato.
Quanto è grande?
La lunghezza complessiva di Tiangong-1 è di 10,5 m. Su lati opposti del modulo di servizio sono anche attaccati, perpendicolarmente all’asse di simmetria dei cilindri, due pannelli solari rettangolari, larghi 3 m e lunghi 7 m. Quando è stata lanciata, aveva una massa di 8506 kg, di cui circa una tonnellata di propellente per le manovre. Nel corso della missione la massa è però diminuita, sia per la riduzione del propellente sia per le scorte di cibo e acqua consumate dagli equipaggi. Pertanto, la sua massa attuale dovrebbe aggirarsi sui 7500-7550 kg.
Quanto è grande il rischio rappresentato da un rientro incontrollato?
La soglia di attenzione comunemente adottata a livello internazionale corrisponde a un rischio estremamente ridotto per un singolo individuo che risiede in un’area sorvolata dal satellite: la probabilità corrispondente di essere colpiti da un frammento è infatti un numero piccolissimo, dell’ordine di uno su centomila miliardi. In oltre 60 anni di attività spaziali, e nonostante siano rientrati in media 1-2 stadi o satelliti alla settimana, nessuno è mai rimasto ferito, finora, per il rientro incontrollato di un oggetto artificiale dall’orbita terrestre. Anche la probabilità di una collisione con un aereo in volo è almeno 200 volte più piccola di quella che sia colpita una persona all’aperto.
Cosa si intende per rientro nell’atmosfera?
In un caso come quello della stazione spaziale cinese Tiangong-1, si parla di rientro nell’atmosfera quando l’oggetto scende a 120 km di quota. Da quel punto in avanti l’attrito dell’aria diventa sempre più significativo, e le strutture esposte di grande area e massa contenuta, come i pannelli solari e le antenne sporgenti, possono staccarsi tra i 110 e i 90 km di altezza. Il corpo del satellite, dove è concentrata gran parte della massa, rimane però generalmente intatto fino a 80 km di quota. Solo in seguito, a causa dell’azione combinata delle forze aerodinamiche e del riscaldamento prodotti dall’attrito dell’aria, la struttura principale si disintegra e i singoli componenti si trovano a loro volta esposti alle condizioni proibitive dell’ambiente circostante.
Nel caso (improbabile) che si verifichino delle esplosioni ad alta quota durante il rientro, alcuni frammenti potrebbero quindi essere proiettati lateralmente anche a un centinaio di km di distanza dalla traiettoria originaria.
Qual è la natura del rischio?
Per Tiangong-1 i rischi potenziali sono di due tipi:
– meccanico derivante dall’urto di frammenti massicci a elevata velocità con veicoli in movimento, strutture vulnerabili e persone all’aperto;
– chimico dipende dal fatto che, sulla base delle stime, dovrebbero trovarsi ancora a bordo circa 230 kg di tetrossido di azoto e 120 kg di monometilidrazina, sostanze molto tossiche (soprattutto la seconda), per cui, nel caso qualcuno si imbattesse in uno di essi, sarebbe prudente non avvicinarsi, evitare qualsiasi contatto, tenere lontani i curiosi e limitarsi ad avvertire le autorità.
Dove può avvenire il rientro?
In linea di principio, il rientro potrebbe avvenire in qualunque località del pianeta compresa tra i 43° Lat. S e i 43° di Lat. N. Tuttavia, tenendo conto che i frammenti, a causa di un’eventuale esplosione ad alta quota, potrebbero allontanarsi anche di un centinaio di km rispetto alla traiettoria originaria, le zone potenzialmente a rischio per la caduta di detriti devono essere estese di un grado di latitudine, quindi l’area da tenere sotto osservazione è in realtà quella compresa tra i 44° Lat. S e i 44° di Lat. N.. L’Italia è quindi divisa in due, con le località a nord del 44° parallelo escluse a priori da qualunque conseguenza, e quelle a sud potenzialmente a rischio.
È possibile prevedere il rientro con largo anticipo?
Tenendo conto di tutte le variabili, non è possibile e non ha senso calcolare “dove” e “quando” il satellite precipiterà sulla Terra, anche perché tutto è ulteriormente complicato dalla grande velocità con cui questi oggetti si spostano. Non bisogna infatti trovare dove e quando l’oggetto rientrerà, cosa fisicamente impossibile in questi casi, bensì dove non cadrà. Nelle ultime 36 ore si può infatti cominciare a escludere progressivamente delle aree del pianeta sempre più vaste, via via che ci si avvicina al rientro, sperando di eliminare alla fine più del 97% delle aree inizialmente considerate a rischio. In questo modo, per esempio, l’Italia può essere esclusa quasi sempre almeno diverse ore prima che il rientro abbia luogo, tenendo comunque conto che il rischio effettivo rimane piccolissimo.
Chi sta monitorando il rientro?
Il rientro della stazione spaziale cinese Tiangong-1 è monitorato da numerosi soggetti, pubblici e privati in tutto il mondo, Italia compresa, in primis il tavolo tecnico coordinato dal Dipartimento della Protezione Civile. Il Laboratorio di Dinamica del Volo Spaziale dell’Isti-Cnr, a Pisa, attivo in questo settore dal 1979, da molti mesi ormai analizza l’evoluzione orbitale dell’oggetto ed elabora autonomamente previsioni di rientro distribuite a enti nazionali e internazionali.