A partire dal 1957, si stima che siano stati effettuati 132 lanci orbitali all'anno, il che ci porta ad un totale di circa ottomila lanci. I satelliti censiti da UNOOSA ad agosto 2016 erano 4256, di cui solo 1419 (33%) operativi. Circa 18mila sono i rottami orbitali sufficientemente grandi (più di 10 cm.) da essere tracciati. Circa il 64% degli oggetti tracciabili sono frammenti risultanti da eventi distruttivi, quali esplosioni o collisioni. Esiste inoltre una popolazione molto più grande di detriti impossibili da monitorare in modo operativo. Nello spazio compreso tra l'orbita bassa (LEO, 300 km) e quella geostazionaria (GEO, 36mila km) viaggiano -- a velocità orbitale -- un numero stimato di 700.000 oggetti di dimensioni superiori a 1 cm e 170 milioni di oggetti di dimensioni superiori a 1 mm. Il che significa che la regione dello spazio vicina alla Terra si fa sempre più pericolosa, ma non è soltanto né soprattutto questo l'aspetto di cui voglio parlare oggi. Chi mi conosce per i miei interventi di carattere prevalentemente filosofico potrà essere sorpreso per questo articolo, che raggruppa una serie di considerazioni economiche e sociali. Voglio infatti dimostrare la convenienza -- oggi, e non in un lontano futuro -- di investire in attività industriali orbitali condotte da tecnici umani, rispetto ad operazioni completamente robotizzate. Di più, con buona pace di tutti quanti continuano ad avversare e temere l'espansione civile nello spazio esterno, basta analizzare minimamente l'ambiente di cui stiamo parlando, per capire che le attività più promettenti sono semplicemente non fattibili senza la presenza di operatori umani. Si tratta di una visione
presentista, più che futurista:
Space Renaissance (http://spacerenaissance.space/,
http://spacerenaissance.it/), l'associazione internazionale che mi onoro di presiedere, promuove l'espansione civile nello spazio, per stimolare investimenti, rilanciare l'economia e sviluppare milioni di nuovi posti di lavoro oggi, e non in un lontano futuro...
i rottami spaziali: quando uno sfasciacarrozze orbitale?
Dunque partiamo dai rottami, o rifiuti spaziali, vale a dire oggetti che, secondo un'opinione molto comune, non hanno più alcun scopo utile. Ma è proprio vero? Facciamo due conti.
Il peso totale dei rottami spaziali ammonta a circa 7.500 tonnellate, cioè 7.5 milioni di chilogrammi. Il costo del trasporto terra-orbita si è mantenuto costante, negli ultimi 50 anni, intorno ai 20mila dollari al chilo, mantenuto alto anche da un vero e proprio cartello, costituito dalle grandi case costruttrici di razzi spendibili, raggruppate negli Stati Uniti nella ULA (United Launch Alliance). La storia recente vede la Cina e l'India posizionarsi con un prezzo dei payload tra i 10 ed i 25mila dollari al chilo. Ma è soltanto con l'avvento dei lanciatori riutilizzabili di Space X, che il monopolio dei razzi spendibili è stato infranto, innescando un processo rinascimentale di cui abbiamo visto sinora solo i primi passi. Quanto è costato mettere in orbita 7,5 milioni di chili di artefatti terrestri? A 20mila dollari al chilo, circa 150 miliardi di dollari. Se a questi aggiungiamo i costi di progettazione, costruzione e gestione, non è difficili arrivare ad un costo totale vicino al trilione di dollari. Considerando l'attuale prezzo dell'oro intorno ai 41mila dollari al chilo, è come dire che sulle nostre teste orbita un patrimonio paragonabile a 7,5 milioni di chili d'oro, se vogliamo vederla dal punto di vista economico. Se, come me, volete vederla anche dal punto di vista etico ed evolutivo della nostra civiltà, è come se avessimo voluto rinchiuderci in una gabbia dorata, senza peraltro avere ancora provveduto a sviluppare sistemi capaci di rimediare a questo disastro.
Si può anche sorridere, sebbene di un riso amaro. Avete presente i rifiuti delle grandi città terrestri? La situazione non è molto diversa: i rifiuti costituiscono una tragedia ambientale solo per chi non ha ancora deciso di utilizzarli. Per chi si è dotato degli opportuni impianti di riciclaggio, i rifiuti invece valgono oro! Oltretutto per chi possiede gli impianti il guadagno è doppio, visto che non soltanto produce energia e materiali di vario utilizzo, ma viene anche pagato per ricevere i rifiuti da chi non è attrezzato per utilizzarli! Possiamo ben immaginare come chi ha investito nell'industria del riciclo abbia sulla faccia un odioso ma comprensibilissimo sorrisino di sufficienza, quando considera l'ancora consistente schiera di gonzi che pagano per smaltire ... la propria ricchezza!
Vi siete fatti il quadro, guardando a terra? Bene, adesso guardate in alto. Ci si rende subito conto che, per quanto riguarda i cosiddetti rifiuti spaziali, tutto il mondo è gonzo, e non sono ancora nate imprese capaci di investire negli impianti necessari alla raccolta, processamento e riuso di questa immensa ricchezza orbitale. Mettendo in orbita opportune officine modulari -- l'esperienza fatta con la International Space Station è fondamentale -- si potrà cominciare a catturare i rottami, separare i metalli dalla plastica, macinare i diversi componenti e ricavarne polveri, la materia "prima" per la stampa 3D. Cosa stiamo aspettando? Sono certo che il nostro Paese potrebbe essere all'avanguardia, su questo fronte, e potrebbe battere in volata altri che ancora non si stanno muovendo... forse perchè meno dotati della nostra sensibilità umanista, ed attenzione per le persone?
Il settore new space muove i primi passi anche nel nostro paese, ad esempio la
D-ORBIT è una piccola azienda del comasco, che sviluppa un sistema per il de-commissioning dei satelliti al termine del ciclo di vita: un primo passo, finalizzato per intanto a non produrre nuovi rifiuti. Ma tutti i viaggi cominciano con un primo passo. Ed il fatto che in Italia ci sia chi ragiona ed opera a questo livello è molto confortante.
Decommissionare i nuovi satelliti per mezzo di appositi sottosistemi di bordo, mandandoli a bruciare al rientro in atmosfera, è una necessaria misura precauzionale, volta a limitare la produzione di nuovi rifiuti. Catturare rottami esistenti, e gettarli parimenti nell' "inceneritore" del rientro in atmosfera risolverebbe il problema della bonifica orbitale. Il paragone con l'inceneritore ovviamente regge solo in parte, visto che dagli incineritori terrestri escono prodotti utili, mentre il rientro in atmosfera si limita a volatilizzare i rottami. Comunque, nel medio e lungo termine, si tratta di investimenti "a perdere", nel senso che non puntano ad utilizzare la ricchezza costituita dai rottami spaziali, ma aggiungono semmai costi alla comunità terrestre. Economicamente parlando la distruzione dei rifiuti, tanto a terra come nello spazio, equivale a distruggere un grande valore. Senza contare che, comunque, per catturare rottami orbitali, già avremo bisogno di macchine capaci di manovre interorbitali, pilotate ed operate da operatori umani. Quindi tanto vale affrontare da subito un programma più ambizioso, e sviluppare contestualmente sia la raccolta sia gli impianti di processo e riutilizzo.
È chiaro che, con tale ampiezza di visione, stiamo includendo un numero ben maggiore di stakeholder: la sicurezza dei voli orbitali, e qualsiasi missione o trasporto merci o passeggeri deve passare per l'orbita terrestre, quale che siano la sua motivazione e destinazione, esplorazione o turismo, orbita bassa o le lune di Giove, ricerca o insediamento industriale, ecc...; ritorno di investimento a breve/medio termine; sviluppo industriale ed economico globale; benefici sociali, occupazione, sviluppo di nuovi mercati.
Officine, stazioni di servizio e fabbriche orbitali
E qui arriviamo alla seconda grande e promettente sfida presentista. Il recupero e riciclo dei rottami spaziali si connette fluidamente, senza soluzione di continuità, con un'altra grande attività industriale. Le nostre officine orbitali, già messe in cantiere con l'obiettivo di raccogliere e processare i rottami spaziali, si arricchiscono, e si differenziano, grazie ad un'altra funzione: l'assemblaggio di satelliti in orbita. Supportata da adeguati meccanismi robotizzati, la nostra officina si avvia a diventare una fabbrica di satelliti orbitale. Vi piace l'utilizzo di termini un po' retrò, come "fabbrica"? Pur essendo fortemente proiettati all'innovazione rinascimentale, siamo anche estremamente coscienti di quanto dobbiamo ai nostri padri e nonni... che hanno dato il loro sudore e spesso anche la vita, edificando la civiltà industriale 1.0. E ci piace continuare ad usare certi termini, come un dovuto omaggio a quella civiltà che loro avevano costruito con speranza... all'alba del rinascimento della civiltà industriale 2.0, sperando e lottando perchè questa segni la fine della lunga recessione pre-era-spaziale.
Dunque, per gli investitori, l'assemblaggio di satelliti in orbita, ad opera di tecnici umani, porterà alla sostanziale riduzione almeno delle seguenti voci di spesa. In primo luogo occorre avere presente che ogni satellite assemblato a terra necessita di costosi automatismi per il dispiegamento di pannelli fotovoltaici ed antenne di comunicazione. Tali meccanismi automatici risultano inoltre molto costosi, perchè devono essere sufficientemente robusti da sopportare le grandi vibrazioni ed accelerazioni del lancio. Di tali meccanismi si potrebbe fare completamente a meno, se l'assemblaggio del satellite avvenisse in orbita, diminuendo anche il peso di quanto deve essere spedito in orbita. In secondo luogo, si consideri che, con la sola eccezione dei telescopi orbitali, qualsiasi manutenzione a satelliti risulta nel paradigma attuale troppo costosa, quindi impraticabile. Quindi la componentistica è molto costosa, perchè resistente alle radiazioni cosmiche, e rispondente ai requisiti di fault tolerance e fault avoidance più restrittivi. Le nostre officine orbitali potrebbero occuparsi sia della collocazione a destinazione dei satelliti, sia della loro manutenzione periodica ed eventuale riparazione, il che consentirebbe l'utilizzo di componentistica commerciale a costo molto minore. Ed, infine, le officine orbitali potrebbero provvedere al de-commissionamento a fine del ciclo di vita, quindi si risparmierebbero anche i sistemi automatici di decommissioning, almeno per le macchine di dimensioni maggiori. I sottosistemi di decommissioning dei satelliti più piccoli potrebbero essere programmati per rientrare alla più vicina stazione di raccolta, una volta a fine vita, anzichè per il rientro in atmosfera. Va da sé che la manutenzione periodica dei satelliti ne allungherebbe la vita, con conseguente ulteriore diminuzione dei costi complessivi e parallelo aumento della redditività.
Riassumendo: ogni automatismo che possiamo evitare di aggiungere a bordo satellite ne riduce i costi di progettazione, componentistica, sviluppo, testing, integrazione, lancio. Ma non è finita qui: avevamo parlato infatti di riciclo. E qui si chiude un primo cerchio: con i materiali in uscita dagli impianti di processo dei rottami alimentiamo le fabbriche orbitali, che possono produrre parti di satelliti in orbita per mezzo di stampa 3d, abbattendo ulteriormente i costi di sviluppo e lancio da terra! Ecco che la frontiera comincia a produrre in proprio, e quindi a dare inizio ad una vera e propria eso-economia, seppure ancora legata alla Terra da un robusto cordone ombelicale...
Dunque, abbiamo fin qui parlato solamente di due ricchissimi filoni industriali orbitali, il riciclo di rottami spaziali e l'assemblaggio di satelliti in orbita. Ma il più è cominciare! Una miriade di mestieri nasceranno intorno ed a supporto delle attività civili industriali nello spazio. Si pensi solo alla vastissima costellazione di lavori che sono nati in seguito allo sviluppo della rete di comunicazione mondiale ed allo sviluppo delle filiere energetiche rinnovabili... Paura dell'intelligenza artificiale? Non ha senso! Il mondo è talmente vario, e l'ambiente dello spazio esterno ancora di più, che non possiamo fare a meno dell'intelligenza, della creatività e della flessibilità degli umani -- posto che farne a meno fosse conveniente, ed abbiamo visto che non lo è. Soprattutto non potremo mai chiedere ad una macchina, a parte accorgersi di un pericolo per il quale non era stata programmata, di avere intuizioni sulle potenzialità che diventano evidenti, in modi perlopiù imperscrutabili, alla mente umana, spesso riemergendo da una giornata di depressione e pessimismo... oppure davanti ad uno spettacolare sorgere dalle Terra azzurra dall'orizzonte lunare...
Dunque citiamo qui un po' alla rinfusa, ma ci torneremo con maggior dettaglio, una serie di attività industriali tutte fattibili in un orizzonte di una ventina d'anni, grazie alle nuove tecnologie abilitanti, quali i sistemi di lancio riutilizzabili, e l'additive manufacturing: grandi impianti orbitali di raccolta di energia solare, stazioni di rifornimento per trasporti geo-lunari ed interplanetari, impianti di processo di materie prime lunari ed asteroidee, hotel orbitali, lunari e cislunari, cantieri orbitali per l'assemblaggio di navi spaziali a varia destinazione, ospedali a bassa e zero gravità, attività minerarie estrattive lunari ed asteroidee, villaggi orbitali rotanti, infrastrutture lunari di ricerca, esplorazione, industriali.
Tutto questo apre un altro capitolo, che occorre urgentemente affrontare: il diritto spaziale, fermo al Trattato sull'Uso Pacifico dello Spazio Esterno, di cui ricorre quest'anno il 50mo anniversario. Anche di questo parleremo presto.
Ad Astra!
Adriano Autino
Ringrazio Stefano Antonetti, marketing manager di D ORBIT, per i suoi commenti sul tema rottami spaziali.
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Adriano Autino è autore dei seguenti libri:
"Un mondo più grande è possibile. L'espansione della civiltà oltre i limiti del nostro pianeta madre è la questione morale del nostro tempo"
"La terra non è malata: è incinta!"
Arduino Sacco 2008
