Perché i detriti spaziali cadono più spesso durante i picchi di attività solare?

In precedenti articoli da noi pubblicati su Meteored, abbiamo affrontato la problematica legata alla cosiddetta “spazzatura spaziale”. Con questo termine ci si riferisce ai numerosissimi detriti spaziali, tra satelliti dismessi, stadi di razzi, detriti veri e propri, la cui presenza nelle orbite basse terrestri rappresenta un concreto rischio (per possibili impatti) sia per i satelliti operativi, sia per le missioni spaziali con astronauti, sia per la caduta sulla superficie terrestre.

Un aspetto della problematica che ci ha colpito è quello che emerge da un recentissimo studio apparso questa settimana sulla rivista Frontiers in Astronomy and Space Sciences da parte di un team di ricercatori indiani guidati da Ayisha M. Ashruf del Vikram Sarabhai Space Centre di Kerala.

L’atmosfera non finisce dove iniziano le orbite

Una numerosissima popolazione di satelliti artificiali, compresi quelli per il monitoraggio della superficie terrestre (come i Sentinel di Copernicus) o le costellazioni per le telecomunicazioni (come Starlink), orbitano attorno alla Terra ad altezze comprese tra i 200 e i 2000 km.

Queste vengono chiamate Low Earth Orbits (LEO). Delle orbite LEO le più basse ricadono all’interno di quello strato atmosferico chiamato termosfera, che si estende da un centinaio di chilometri fino a diverse centinaia di chilometri di altezza.

Quindi, satelliti in orbite LEO molto basse non orbitano nel vuoto ma incontrano durante il loro percorso particelle di atmosfera che, sebbene molto rarefatte, comunque esercitano una resistenza al loro movimento, quindi un frenamento. Nel tempo, questa resistenza sottrae energia meccanica al satellite e può portare l’oggetto a scendere progressivamente di quota, per cui servono delle “correzioni” che riportino il satellite alla giusta quota.

Il ruolo del Sole e del ciclo solare

Tra tutti gli strati atmosferici è proprio la termosfera quella che risente di più delle variazioni dell’attività solare.

Sappiamo che il Sole genera, con un ciclo medio di 11 anni, intensi campi magnetici nel suo interno. Questi campi, una volta raggiunta la superficie solare, attraverso una ricca fenomenologia convertono la propria energia magnetica in termica, dando luogo a brillamenti, emissioni di massa coronale e un significativo aumento della radiazione ultravioletta e del vento solare.

Durante le fasi di massimo dell’attività solare, aumenta l’emissione di radiazione ultravioletta e l’intensità del vento solare e così il Sole immette più energia nella termosfera con il risultato di riscaldarla ulteriormente. Questa riscaldandosi si espande e, in un certo senso, si sposta verso l’alto. A parità di altitudine, un satellite può trovarsi durante il massimo solare a muoversi in un ambiente più denso di particelle rispetto ai periodi di Sole quieto.

Questa variazione della distribuzione di densità atmosferica in termosfera oscilla con lo stesso periodo dell’attività solare, cioè 11 anni. In particolare, dallo studio citato e recentemente pubblicato risulta che la densità nelle orbite LEO più basse risulta particolarmente aumentata quando il livello di attività solare supera la soglia dei ⅔ dell’attività massima.

Più densità significa più freno atmosferico

L’effetto principale di un aumento di densità (indotto dall’attività solare) per satelliti e detriti è l’aumento del drag atmosferico, cioè della resistenza aerodinamica. Il NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) spiega che, nei periodi di attività solare elevata, che possono prolungarsi per 3-4 anni, alle quote LEO possono presentarsi strati atmosferici relativamente più densi, aumentando la forza di trascinamento sui satelliti.

Nello studio citato, gli autori hanno monitorato l’orbita di 17 detriti spaziali durante un periodo di 36 anni ed hanno potuto constatare e quantificare come il decadimento della loro orbita sia legato all’andamento dell'attività solare, con un impatto maggiore proprio durante la fase di massimo.

La conseguenza è un più rapido decadimento dell’orbita, in parole semplici il satellite scende di quota. Gli operatori devono quindi correggere più spesso la traiettoria dei satelliti attivi con manovre orbitali. Tuttavia, per gli oggetti non controllati, come vecchi satelliti o frammenti di detriti spaziali, cioè per la “spazzatura spaziale” l’aumento del frenamento atmosferico può accelerare la perdita di quota fino al rientro atmosferico.

Una termosfera più densa è una conseguenza del tutto naturale dell'accoppiamento Terra-Sole. Grazie a questo studio è possibile tener conto di questa variabile legata all'attività solare, che permette di pianificare più accuratamente la durata delle missioni, di prevedere le orbite e soprattutto di gestire il rischio di collisione o di rientro incontrollato dei detriti spaziali.

Riferimento allo studio

"Characterizing solar cycle influence on long-term orbital deterioration of low-earth orbiting space debris" Ayisha M. Ashruf et al., Front. Astron. Space Sci., 06 May 2026