Come distruggere la cosa più grande che abbiamo mai portato nello Spazio

Negli ultimi 26 anni l’umanità ha affrontato difficoltà tecnologiche, logistiche e di relazioni internazionali per costruire e mantenere l’oggetto più grande che abbia mai messo intorno alla Terra. Ma il tempo passa per tutti, anche in orbita, e da testimonianza dell’ingegno umano e simbolo della collaborazione tra più paesi la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) diventerà presto un enorme rifiuto da smaltire.

Quando non sarà più abitata dagli astronauti, intorno al 2030, non potrà continuare a girare per sempre sopra le nostre teste e dovrà essere distrutta. Un piano per farlo c’è, ma i pochi anni che separano la Stazione dalla sua fine saranno cruciali per capire che cosa ci sarà, e se ci sarà qualcosa, al posto del più grande laboratorio orbitale della storia.

La NASA ha in programma di distruggerlo poco dopo il 2030, ma l’agenzia spaziale russa (Roscosmos) ha per ora garantito la propria collaborazione solo fino al 2028, senza offrire garanzie sui due anni che avanzano. Il peggioramento dei rapporti tra Stati Uniti e Russia in seguito alla guerra in Ucraina non ha avuto grandi ripercussioni nello Spazio, ma sta rallentando le trattative su una delle collaborazioni scientifiche più importanti tra i due paesi. Se la Russia abbandonasse la stazione già nel 2028, la NASA e le altre agenzie spaziali che partecipano al progetto (l’europea ESA, la giapponese JAXA e la canadese CSA) sarebbero in difficoltà nel mantenere da sole la Stazione.

I rapporti tra gli stati hanno sempre avuto un ruolo centrale nella storia della ISS. Le attività di assemblaggio iniziarono nel novembre del 1998, con l’unione di un primo modulo russo a uno statunitense, che segnava l’avvio di una collaborazione impensabile fino a pochi decenni prima tra la Russia e gli Stati Uniti, i due protagonisti della cosiddetta “corsa allo Spazio”. Messi insieme, i due moduli raggiungevano una lunghezza di circa 17 metri, ma negli anni seguenti la Stazione avrebbe via via preso forma raggiungendo gli attuali 109 metri di lunghezza. Al suo interno sono stati effettuati migliaia di esperimenti sugli effetti dell’ambiente spaziale sugli organismi, compreso il nostro, e sulle opportunità di ricerca di nuovi materiali e tecnologie.

Come una sorta di grande LEGO, la ISS è formata da 18 moduli collegati tra loro e da una intelaiatura sulla quale sono montati altri componenti come i pannelli solari, i radiatori per dissipare il calore prodotto dalle strumentazioni, le batterie e altre attrezzature. Ha una massa che supera le 400 tonnellate, compresi i sette astronauti che solitamente vivono al suo interno, e viaggia intorno alla Terra a un’altitudine di circa 400 chilometri effettuando un giro completo del nostro pianeta ogni ora e mezza. In altre parole, con i suoi pannelli solari, è più o meno grande quanto un campo da calcio che impiega il tempo di una partita di calcio per compiere un’orbita.

Come molti altri satelliti che girano intorno alla Terra, anche la ISS è soggetta al decadimento orbitale, cioè alla progressiva perdita di quota dovuta per lo più all’attrito atmosferico. A circa 400 chilometri di altitudine l’atmosfera terrestre è estremamente rarefatta, ma per quanto poche le molecole dei gas presenti si scontrano con la Stazione e la fanno rallentare quel tanto che basta per perdere quota. Quando la riduzione diventa significativa, si utilizzano i motori di alcuni moduli o delle capsule da trasporto collegate alla ISS per correggere l’orbita, in modo da compensare il decadimento. E questo è il principale motivo per cui la Stazione non potrà essere lasciata in orbita a tempo indefinito, quando sarà disabitata.

In mancanza di una periodica spinta per rimettere le cose a posto, la ISS continuerebbe a cadere lentamente, fino a raggiungere gli strati più bassi e densi dell’atmosfera, dove si distruggerebbe. Con i satelliti di medie-piccole dimensioni si fa proprio questo, evitando in questo modo che rimanendo a lungo in orbita producano detriti che potrebbero danneggiare altri oggetti, ma la ISS è troppo grande e alcune sue parti potrebbero sopravvivere al rientro nell’atmosfera, schiantandosi al suolo. Nella migliore delle ipotesi nell’oceano, nella peggiore (per quanto remota) su una zona abitata.

Negli ultimi anni i tecnici della NASA hanno quindi studiato il modo migliore per determinare la fine della Stazione Spaziale Internazionale. Hanno per esempio valutato l’ipotesi di spingerla in un’orbita molto più alta dell’attuale, in modo da allontanarla da ciò che resta dell’atmosfera terrestre e rendere minimo il suo decadimento orbitale. Potrebbe rimanere in orbita per secoli senza la necessità di nuove spinte, ma spostarla in un’orbita più alta richiederebbe comunque molta energia e soprattutto esporrebbe la ISS a un maggior rischio di collisioni con altri oggetti rispetto a quello attuale, mitigato talvolta con manovre per evitare i detriti più pericolosi. Gli impatti potrebbero portare alla formazione di nuovi rifiuti spaziali, che potrebbero danneggiare altri satelliti e portare alla produzione di ulteriori detriti.

Esclusa la possibilità di spostare la ISS in un’orbita più alta, la NASA ha anche esplorato la possibilità di smontare la Stazione e di riportarne i pezzi sulla Terra, in modo da conservarla in un museo per le generazioni future. Ma smantellare un oggetto così grande in orbita sarebbe un’impresa, considerato che per montarlo sono stati necessari decenni, con una trentina di viaggi degli Space Shuttle e oltre 160 attività extraveicolari (quelle che comunemente chiamiamo “passeggiate spaziali”). Gli Space Shuttle sono stati inoltre ritirati nel 2011 e a oggi non esistono altri sistemi per il recupero in orbita di oggetti ingombranti come i moduli della Stazione.

Resta quindi un’unica soluzione: distruggere.

Il governo degli Stati Uniti richiede che il rischio di danni alla popolazione causati dai frammenti di un veicolo spaziale, che viene distrutto nell’atmosfera, sia estremamente basso con una probabilità inferiore a un caso ogni 10mila rientri. Per la maggior parte dei satelliti il limite viene ampiamente rispettato, anche nel caso di un rientro non controllato, ma sarebbe impossibile fare altrettanto con un oggetto grande quanto la ISS, che dovrà essere quindi condotta verso un’area in cui distruggersi senza costituire un pericolo per qualsiasi zona abitata del pianeta.

Il piano della NASA prevede di sfruttare in una prima fase il naturale decadimento orbitale, intervenendo poi con gli attuali sistemi di propulsione di cui dispone la ISS per farle perdere ulteriormente quota. La manovra di rientro vera e propria in uno specifico punto dell’atmosfera, per fare in modo che i detriti più grandi finiscano nell’oceano, non potrà però essere effettuata in autonomia dalla Stazione perché richiederà una grande quantità di propellente. Sarà utilizzato un veicolo spaziale che al momento ha due caratteristiche principali: quella di avere un nome particolarmente noioso, “US Deorbit Vehicle” (USDV), e di non esistere.

Lo scorso giugno, la NASA ha annunciato di avere scelto l’azienda spaziale privata SpaceX di Elon Musk per occuparsi della costruzione del veicolo che spingerà la Stazione Spaziale Internazionale verso la sua fine. Il valore stimato del contratto supera gli 800 milioni di dollari ed è solo una delle collaborazioni più recenti della NASA con SpaceX, che garantisce il trasporto degli astronauti sulla ISS con la sua capsula Crew Dragon e ha contratti per gestire il ritorno sulla Luna con Starship, l’enorme astronave in fase di sviluppo in Texas.

SpaceX utilizzerà una versione modificata del proprio sistema di trasporto Dragon per realizzare l’USDV, con più motori e una maggiore capacità di carico del propellente. In questo modo il veicolo potrà attraccare alla ISS utilizzando i meccanismi già normalmente impiegati per i viaggi di rifornimento e per gli astronauti, sfruttando procedure ormai rodate. L’USDV avrà il compito di far rallentare la Stazione rendendo sempre più stretta la sua orbita, fino a quando raggiungerà il punto di inserimento, cioè la quota in cui non potrà più cambiare traiettoria per sfuggire alla Terra. Incontrando gli strati sempre più densi dell’atmosfera, raggiungerà temperature di migliaia di °C e inizierà a distruggersi.

Le prime strutture a cedere saranno i pannelli solari e i radiatori, che si staccheranno dall’intelaiatura rompendosi in frammenti via via più piccoli, la maggior parte dei quali brucerà ad alta quota. Le forti sollecitazioni causeranno poi la rottura dell’intelaiatura e la separazione dei moduli, che si distruggeranno non essendo stati progettati per resistere a un rientro nell’atmosfera. Il loro rivestimento esterno fonderà privando le strumentazioni all’interno (computer, circuiti per l’aria e l’acqua, alloggiamenti degli astronauti, ecc) della loro protezione. Le alte temperature fonderanno e bruceranno buona parte della Stazione, ma qualcosa delle parti più dense e massicce sopravviverà e tornerà sulla Terra.

Il rientro controllato permetterà di far cadere ciò che rimane della ISS nel cosiddetto “punto Nemo”, cioè l’area oceanica più lontana dalle terre emerse. Si trova nella parte meridionale dell’oceano Pacifico e deve il proprio nome ai romanzi di avventura L’isola misteriosa e Ventimila leghe sotto i mari di Jules Verne. È un punto scelto spesso per il rientro dei veicoli spaziali e per questo viene chiamato informalmente “cimitero delle astronavi”. Non è previsto alcun recupero, ma le dimensioni e la cottura nel turbolento rientro nell’atmosfera rendono l’impatto ambientale dei detriti spaziali trascurabile, rispetto alla vastità dell’oceano.

Prima di elaborare il proprio piano, la NASA si era rivolta alle aziende del settore spaziale per chiedere se fossero interessate a riutilizzare parte della Stazione, senza ricevere proposte credibili o facilmente realizzabili. Le parti più vecchie dell’infrastruttura e delle strumentazioni risalgono del resto a più di 20 anni fa e nel frattempo ci sono stati importanti progressi nello sviluppo dei moduli, come dimostrato dai primi modelli sperimentali realizzati dai privati. Da qualche tempo alla ISS possono infatti essere collegati nuovi moduli, che un giorno dovrebbero costituire basi orbitali interamente gestite dai privati.

Almeno nei piani attuali, non ci sarà infatti una nuova ISS che sostituirà quella attuale. I governi non sono interessati a spendere altri miliardi di euro per costruirne una nuova e ritengono di poter investire il denaro che risparmieranno nella manutenzione altrove, per esempio nei progetti spaziali legati all’esplorazione della Luna e forse un giorno di Marte. Non è però ancora chiaro se e con che tempi saranno costruite basi orbitali private, né se nasceranno nuove collaborazioni come quelle ventilate negli ultimi anni tra la Russia e la Cina, che ha già una propria base in orbita.

Tra tante incertezze e cambiamenti, la fine della Stazione Spaziale Internazionale è ormai data per certa: non è una questione di se, ma di quando. Un giorno, dopo aver accompagnato per decenni la Terra girandole intorno quasi duecentomila volte, si avvicinerà sempre di più al nostro pianeta trasformandosi nella più grande meteora mai costruita dall’umanità.