2012 - La Distruzione

Cosa c'è di vero?

La minaccia delle eruzioni solari sui satelliti in orbita

Se una persona in Europa si mette in contatto telefonicamente via cellulare con un'altra persona in America, il suo cellulare emette un flusso binario di 0 e 1 che lo collega con varie antenne riceventi, ciascuna delle quali a sua volta amplifica il segnale e lo ritrasmette a un satellite per le telecomunicazioni, probabilmente un LEO (Low Earth Orbit, orbita terrestre bassa) che ruota sopra il polo nord a un'altezza relativamente limitata, compresa tra 400 e 1000 chilometri. Sul percorso di ritorno verso la Terra, la conversazione attraversa l'esosfera, al di sopra di qualunque veicolo con equipaggio umano come lo Space Shuttle, che solitamente orbita a circa 300 chilometri di quota, e poi la stratosfera, che inizia a circa 51 chilometri di altezza, la tropopausa, uno strato di confine compreso all'incirca tra 17 e 7 chilometri di quota, e infine la troposfera, dove viviamo tutti noi.

Di norma ci sono circa 200 satelliti LEO che affollano l'atmosfera sopra il polo nord. La loro vicinanza alla Terra consente alle trasmissioni telefoniche di compiere il tragitto di andata e ritorno verso la superficie in un tempo minimo, dell'ordine di 20-30 millisecondi, che comporta solo qualche fastidioso ritardo o eco nella conversazione. I satelliti LEO richiedono segnali meno intensi rispetto ai satelliti che devono trasmettere da orbite più elevate. Tuttavia, la loro bassa quota li rende più soggetti all'attrazione gravitazionale della Terra, che aumenta, come scoprì Newton, in misura inversamente proporzionale al quadrato della distanza a cui un corpo si trova dal centro del pianeta. Quanto minore è l'altitudine di un satellite, perciò, tanto più sodo deve "lavorare" e tanto più velocemente deve muoversi per non schiantarsi al suolo. Ruotare in orbita polare è un po' come girare intorno a una montagna: i satelliti entrano ed escono dalla zona di trasmissione piuttosto di frequente. Per porre rimedio a questa difficoltà, i satelliti LEO operano in costellazioni: non appena uno scende sotto l'orizzonte, il segnale che stava ricevendo viene semplicemente passato a un altro LEO ancora visibile.

Verso la fine degli anni Ottanta il sistema dei satelliti LEO aveva un ruolo che andava molto al di là del semplice tenere in contatto telefonico due persone in continenti diversi.
Erano gli ultimi anni della Guerra Fredda, e le dita pronte a premere il grilletto da entrambe le parti del confine dipendevano dai satelliti spia, che tendevano anch'essi ad affollare le orbite più basse per fornire il flusso di rassicurazioni necessario a impedire che qualcuno schiacciasse il bottone della guerra atomica. I satelliti HEO (Highly Elliptical Orbit, orbita fortemente ellittica) percorrono le cosiddette orbite Molniya, traiettorie ellittiche calcolate in origine dagli esperti militari sovietici per consentire ai satelliti di incrociare molto lentamente, in pratica di stare quasi sospesi sopra il polo nord a una quota molto bassa, circa 300 chilometri. I satelliti spia statunitensi e russi affollavano e continuano ad affollare le orbite HEO, sbirciando il territorio dell'avversario dal loro punto di vista vantaggioso in orbita bassa sul polo nord. In termini più semplici, questi satelliti spia, noti anche come satelliti di classe KH (KeyHole, "buco della serratura"), operano più o meno come il satellite che trasporta il telescopio spaziale Hubble, salvo che in questo caso il telescopio e/o il dispositivo di ascolto sono diretti al suolo.

Che cosa accadrebbe se un'EMC solare disturbasse oggi le operazioni dei satelliti militari, o, peggio ancora, cosa sarebbe accaduto se lo avesse fatto nel clima tesissimo della Guerra Fredda? Non poter contare sulle proprie risorse spaziali rende l'aeronautica militare degli Stati Uniti un po' nervosa. Dice il maggiore dell'aeronautica Herbert Keyser, della Space and Intel Weather Exploration:
"Ad esempio, a causare un problema di comunicazioni sarà stata una vampata radio solare, un temporale o qualcuno che cercava di impedire l'uso della banda di trasmissione?"
Normalmente il campo magnetico terrestre protegge ogni cosa, dai satelliti alla nostra pelle, formando nello spazio una barriera che deflette le EMC in arrivo sulle fasce di radiazione di Van Allen, che orbitano molto al di sopra della superficie del pianeta. Quando però nello schermo magnetico della Terra c'è uno squarcio, come l'immensa breccia che, a quanto si è scoperto di recente, si è spalancata dal polo all'equatore, i satelliti che passano attraverso tale squarcio diventano vulnerabili alle eruzioni solari.
Quanti satelliti di preciso siano già andati perduti a causa della radiazione solare è molto difficile da stabilire, perché i paesi e le grandi imprese preferiscono tenere segrete queste informazioni, che non giovano al morale dei cittadini. Sappiamo comunque che, passando attraverso l'anomalia sudatlantica, uno squarcio grande come la California che si apre periodicamente nel campo magnetico terrestre, diversi satelliti sono stati messi fuori uso, e fra questi, ironia della sorte, anche un satellite di ricerca danese che doveva studiare proprio la breccia.

Nel gennaio del 1994 due satelliti canadesi per le telecomunicazioni subirono interruzioni di corrente durante un periodo di intensi flussi di elettroni ad alta energia nelle orbite geosincrone, con la conseguente interruzione delle comunicazioni in tutto il paese. Il primo satellite tornò operativo nel giro di qualche ora, al secondo occorsero sei mesi, e la cosa costò tra i 50 e i 70 milioni di dollari.

Il fatto positivo è che i satelliti sono molto meno vulnerabili alle eruzioni solari della rete elettrica, per l'ottima ragione che la maggior parte di questi apparecchi è stata appositamente protetta da tali attacchi. Tuttavia si ritiene che soltanto i satelliti militari siano sufficientemente protetti - si pensi a qualcosa di simile al vetro antiproiettile - dalle mega-tempeste che potrebbero arrivare al culmine nel 2012. Per di più, vincoli di bilancio e altre pressioni hanno costretto i militari a trasferire molte delle loro operazioni su satelliti commerciali relativamente indifesi. Tutto sommato, però, abbiamo ereditato il nostro sistema di satelliti dall'era della Guerra Fredda e quindi è ben protetto, forse perfino troppo, dagli attacchi di maltempo spaziale.
"I modelli della fascia di radiazione sono troppo pessimistici in merito all'entità della degradazione derivante [dalle eruzioni solari] e hanno portato a un dispendioso eccesso di cautela nella progettazione dei satelliti destinati ad alcune orbite"
afferma David Chenette, della Lockhead Martin Space Systems Company. Chenette spiega che i satelliti vengono rafforzati a difesa dalle eruzioni solari racchiudendo i circuiti sensibili in compatte e pesanti schermature. Ogni chilogrammo in più fa salire il costo del lancio di un satellite di oltre 80.000 dollari.

Paradossalmente, la minaccia più seria portata dal maltempo spaziale al sistema dei satelliti passa attraverso la rete elettrica che lo sostiene da terra. Non è possibile provvedere al flusso delle telecomunicazioni, alla sorveglianza militare o alla gestione di qualunque altro tipo di dati satellitari se i ricevitori a terra non sono alimentati. Quindi il modo migliore per proteggere i nostri satelliti dagli eventi di maltempo spaziale è fare tutto quanto è possibile per assicurare che il supporto a terra rimanga attivo e funzionante.

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