Si chiamano LEO e saranno una "spina nel fianco" per gli astronomi

Si prevede nel futuro molto prossimo il lancio in orbita di decine di migliaia di satelliti artificiali per le telecomunicazioni su orbite basse tipo LEO. Se già ora succede non raramente che durante le osservazioni astronomiche il passaggio di questi satelliti lasci sulle immagini astronomiche una "strisciata" luminosa, rendendoli possibilmente inutilizzabili, nel prossimo futuro con un aumento del numero di satelliti del 2000 %, le strisciate saranno la regola e non l'eccezione.

Pinnacle desert — Nella foto scattata da Joshua Rozzels nel gennaio del 2022 nel Pinnacle Desert (Australia occidentale), si notano decide e decine di tracce luminose lasciate da satelliti artificiali che nell'arco di appena tre ore sono passati nella zona di cielo inquadrata. Image Credit&Copyright: Joshua Rozells @joshua_rozells

E’ abbastanza frequente tra gli astronomi scoprire che alcune delle tante immagini, da loro prese durante una notte di osservazione, presentino delle strisce luminose. No, non si tratta di avvistamenti di oggetti volanti non identificati, ma semplicemente l’effetto prodotto dal passaggio di un satellite artificiale.

Si tratta proprio di quei puntini luminosi che a volte di notte, alzando gli occhi al cielo, si vedono muoversi lentamente tra le stelle e che se osservati durante una esposizione fotografica o astronomica lasciano impressa una traccia luminosa lungo la loro traiettoria.

I satelliti artificiali sono visibili non perché emettano luce propria, ma perché sono così alti da essere illuminati dal Sole.

La presenza di tali tracce luminose nelle immagini astronomiche ha diversi livelli di gravità, la peggiore è che la traccia passi proprio sopra o vicinissima all'oggetto astronomico (stella, ammasso di stelle, galassia, ...) che si voleva studiare. In tal caso l'immagine è rovinata e si può cestinare.

Se fino a pochissimi anni fa, la probabilità di trovare immagini strisciate dal passaggio di satelliti era bassissima, nei prossimi anni tutto cambierà a causa dei LEO!

Chi sono i LEO

I LEO (in inglese Low Earth Orbit) sono satelliti artificiali che ruotano attorno alla Terra su orbite molto basse dell’ordine delle centinaia di km (tra 500 e 1000 km). Ciascuno di essi compie un intero giro della Terra in circa 90 minuti.

Attualmente ce ne sono in orbita circa 7 mila secondo un rapporto delle Nazioni Unite (Ufficio degli affari per lo spazio extra-atmosferico). Di questi circa 3 mila sono ormai inattivi anche se ancora in orbita (relitti spaziali), e dei restanti 4 mila più della metà sono satelliti per le telecomunicazioni. Il dato impressionante è che più di 2 mila (più del 50%) sono stati lanciati in orbita solo negli ultimi 4 anni!

Esistono diverse aziende che hanno in programma la realizzazione di costellazioni di satelliti per le telecomunicazioni. I numeri sono veramente grandi!

Capofila è sicuramente la costellazione Starlink in fase di costruzione da parte di SpaceX (società di Elon Musk). Ad oggi ne ha operativi già 1.500 e la SpaceX ha ottenuto l’autorizzazione da parte delle autorità governative di lanciarne un totale di 12.000! Ma la richiesta, non ancora autorizzata, è di averne in orbita 30.000! Segue il Kuiper System di Amazon con il lancio in orbita di circa 3.200 satelliti. C’è poi OneWeb con i suoi 350 satelliti.

Dopo la recente bancarotta e una successiva fusione con un’azienda indiana per le telecomunicazioni, OneWeb ha richiesto l’autorizzazione per 42.000 satelliti. E poi ci sono Telesat, Lynk, Facebook, tra le aziende che hanno ottenuto il permesso di lancio di propri satelliti; ma ancora più lunga è la lista di altre aziende con richieste simili in attesa di approvazione.

Entro pochissimi anni il numero di satelliti aumenterà del 2000 % rispetto ad oggi.

Ma perché così tanti satelliti?

Al contrario, i segnali emessi dai satelliti per le telecomunicazioni GEO (in inglese Geostationary Earth Orbit), essendo in orbita ad altezze intorno ai 36.000 km, per essere ricevuti richiedono un telefono speciale, il telefono satellitare.

I satelliti per la comunicazione LEO, grazie alle loro orbite basse, riescono a far arrivare a Terra segnali sufficientemente potenti da poter essere ricevuti dai nostri comuni cellulari.

Tuttavia, tra i GEO e i LEO c’è una differenza sostanziale nella loro capacità di garantire la copertura del segnale. Essendo i GEO in orbite geostazionarie, il loro segnale viene ricevuto in modo continuativo da regioni della superficie terrestre molto estese: basterebbero 3 satelliti GEO per garantire una copertura quasi completa. Al contrario, essendo i LEO in movimento e a bassa orbita garantiscono una copertura di regioni più ristrette (circa 1/10 rispetto ai GEO) e per pochi minuti.

Per garantire una copertura totale e continuativa da parte dei LEO, ne servono tantissimi, appunto decine di migliaia. Solo in questo modo riescono a garantire su ogni punto della Terra, oceani e deserti compresi, una connessione 5G, con qualunque cellulare e con una latenza (ritardo di rice-trasmissione) trascurabile, paragonabile alle trasmissioni via cavo.

Perché diventeranno una "spina nel fianco" degli astronomi

Ma torniamo agli astronomi impegnati con osservazioni notturne in cieli bui. Requisito fondamentale per osservare gli oggetti astronomici è avere un cielo quanto più buio possibile; altrimenti, la luminosità del cielo diventa dominante rispetto a quella delle stelle, soprattutto le più deboli.

E' questo il motivo per cui i più importanti Osservatori astronomici sono costruiti in zone isolate del mondo, ad esempio i deserti, cioè zone prive di inquinamento luminoso.

Tuttavia, se al momento con appena 4.000 satelliti LEO succede con una certa frequenza di avere immagini astronomiche strisciate, e di ottenere immagini come quella di Joshua Rozells mostrata a inizio articolo ottenuta al Pinnacles Desert, con decine di migliaia satelliti in orbita (se autorizzati in pochi anni saranno oltre 80.000), le immagini strisciate dal passaggio di satelliti saranno la regola e non più l’eccezione, e il numero di strisciate in ciascuna immagine potrebbe renderne la maggior parte inutilizzabili.

Il più importante osservatorio europeo, l'European Southern Observatory (ESO) non si trova in Europa, dove l'inquinamento luminoso dei cieli è alto, ma nel deserto di Atacama in Cile.

Ricordiamo che l'imaging da Terra (cioè la tecnica di ottenere immagini di oggetti celesti con telescopi da Terra accoppiati a rivelatori) è per l'astronomia uno degli strumenti più importanti per condurre gli studi sulla natura dell'Universo, dai corpi più vicini alla Terra, si pensi ad asteroidi e comete, a quelli più lontani, si pensi agli ammassi di galassie.

Sarebbe un gravissimo danno per l'Astronomia se la tecnica dell'imaging venisse resa impraticabile a causa delle scie lasciate dai satelliti sulle immagini astronomiche.

La comunità astronomica internazionale ha iniziato a muoversi per far presente il problema. Tanto la International Astronomical Union (IAU), quanto NASA e l'americana National Science Foundation stanno facendo pressione per sensibilizzare i governi nazionali. Tentativi di ridurre la luminosità dei satelliti, ad esempio da parte di SpaceX, sono in corso ma ad oggi con risultati scarsi.

Il rischio è, come spesso accade, che un vantaggio tecnologico immediato (avere il 5G in qualunque momento e punto della Terra) prevalga rispetto ai vantaggi non immediati, sebbene anche più importanti, della scienza fondamentale quale l'Astronomia.