Qualcosa senza precedenti sta accadendo al di sopra delle nostre teste in orbita terrestre. In pochi anni, la popolazione dei satelliti è salita alle stelle, più che raddoppiando dal 2020. Solo nell’ultimo anno sono stati lanciati più satelliti che nei primi trent’anni dell’era spaziale.
Gran parte di questa attività è guidata da SpaceX e dalla sua crescente megacostellazione di satelliti Internet Starlink. E diverse altre costellazioni di satelliti stanno prendendo piede. Tutto ciò sta sollevando da più parti molte apprensioni, a partire dall’inquinamento luminoso del cielo notturno, per arrivare alla situazione di potenziale pericolo per tanti altri satelliti, senza tralasciare una preoccupazione per una possibile ulteriore riduzione dell’ozono.
LO STUDIO SUL CAMPO MAGNETICO
Ora c’è un nuovo motivo che fa aumentare le inquietudini legate al problema. Secondo un nuovo studio realizzato da Sierra Solter dell’Università dell’Islanda, le megacostellazioni potrebbero addirittura alterare e indebolire il campo magnetico terrestre.
La ricercatrice si è resa conto che qualcosa circa le ricadute delle megacostellazioni satellitari è stato trascurato da altri colleghi e spiega: «Nei prossimi decenni sono attesi più di 500mila satelliti in orbita terrestre, principalmente per costruire megacostellazioni Internet. Ogni satellite che sale alla fine dovrà scendere, disintegrandosi nell’atmosfera terrestre. Ciò creerà un enorme strato di conduttori, particelle elettricamente cariche attorno al nostro pianeta. Per comprendere la portata del problema, si consideri quanto segue: se si raccogliessero tutte le particelle cariche nelle cinture di Van Allen della Terra, la loro massa combinata sarebbe di soli 0,00018 chilogrammi. Altri componenti della magnetosfera sono ancora meno massicci. Per fare un confronto, «la massa di un satellite Starlink di seconda generazione è di 800 chilogrammi, che per la maggior parte diventeranno detriti conduttivi quando il satellite verrà deorbitato».
I detriti metallici provenienti da un singolo satellite Starlink deorbitato dunque, sono circa 4,5 milioni di volte più massicci del materiale che costituisce la fascia di Van Allen (La fascia di Van Allen è una zona all’interno della magnetosfera terrestre, in cui si accumulano particelle cariche (plasma) che in genere derivano dal vento solare. La fascia si forma poiché queste particelle vengono trattenute dal campo magnetico terrestre). Un’intera megacostellazione dunque, è miliardi di volte più massiccia. Questi rapporti ci portano al problema.
«L’industria spaziale sta aggiungendo enormi quantità di materiale alla magnetosfera rispetto ai livelli naturali di particolato», afferma Solter. «A causa della natura conduttiva dei detriti satellitari, ciò potrebbe avere conseguenze di non poco conto sul campo magnetico terrestre».
Esistono già prove di questo processo in atto. Uno studio del 2023 condotto da ricercatori che utilizzano un aereo della Nasa ad alta quota ha rilevato che il 10 per cento degli aerosol nella stratosfera contiene alluminio e altri metalli provenienti dalla disintegrazione dei satelliti e degli stadi dei razzi. Queste particelle stanno scendendo dalla “zona di ablazione” da 70 a 80 chilometri sopra la superficie terrestre, dove bruciano meteore e satelliti. Solter ha deciso di realizzare uno studio proprio sui cambiamenti nelle proprietà elettriche della zona di ablazione e ha trovato ricadute interessanti.
Ha scoperto infatti, che vi è un forte aumento della Debye length proprio nel punto in cui i satelliti si spezzano quando deorbitano. La Debye length è un numero che dice ai ricercatori qual è la distanza spaziale entro la quale le cariche elettriche mobili schermano il campo elettrico all’interno di un plasma o di altri insiemi di cariche. «Il fatto che cambi improvvisamente nello stesso punto in cui i satelliti si disintegrano può essere significativo», sostiene Solter.
La ricercatrice teme che in futuro i detriti satellitari possano indebolire il campo magnetico terrestre, lo stesso campo magnetico che ci protegge dai raggi cosmici e dalle tempeste solari. «Supponiamo di mettere un guscio conduttivo (detriti satellitari) attorno a un magnete sferico (la Terra). All’esterno del guscio, il campo magnetico va a zero a causa degli effetti di schermatura. Questo è un confronto molto semplificato, ovviamente, ma se le cose rimangono tali ciò potrebbe succedere effettivamente al nostro pianeta».
Lo studio preliminare di Solter sembra dimostrare che l’industria spaziale stia effettivamente perturbando l’ambiente. «È molto preoccupante», conclude. «Non possiamo scaricare infinite quantità di polvere conduttiva nella magnetosfera e non aspettarci un impatto. Sono urgentemente necessari studi multidisciplinari su tutto ciò».
L’ACCELERATORE CIRCOLARE PIÙ GRANDE AL MONDO
La Cina avvierà la costruzione dell’acceleratore circolare più grande e complesso del mondo, il Circular Electron-Positron Collider (Cepc), entro circa tre anni. Il Cepc è destinato alla produzione di una “fabbrica di particelle di Higgs ad alta luminosità” ed altre particelle subatomiche di grande interesse e sarà un collisore a doppio anello ospitato in un tunnel circolare sotterraneo di circa 100 chilometri di circonferenza, con fasci di elettroni e positroni fatti circolare in direzioni opposte in tubi separati con rivelatori installati in due punti dove le particelle verranno fatte interagire tra loro.
Nel frattempo, da alcuni mesi a questa parte, un gruppo di fisici del mondo occidentale spinge sempre più per costruire una macchina per far scontrare particelle subatomiche molto più grande e potente dell’Lhc (Large Hadron Collide) attualmente presente al Cern di Ginevra. La proposta di costruire un supercollisore ancora più grande di quello attuale è sicuramente un ambizioso progetto che mira a spingere i confini della nostra comprensione sulla fisica delle particelle e dell’universo. L’idea di cercare nuove particelle attraverso esperimenti di collisione ad altissime energie è stata una parte fondamentale della ricerca scientifica nel campo della fisica delle particelle.
Il costo significativo della nuova “macchina”, tuttavia, che si aggirerebbe attorno ai 20 miliardi di euro, solleva inevitabilmente domande e preoccupazioni, specialmente in un contesto in cui le risorse finanziarie spesso sono limitate e competono con altri settori prioritari. È importante dunque, che simili proposte vengano esaminate attentamente e valutate in termini di benefici scientifici, impatto sociale ed economico e sostenibilità a lungo termine. Il rilevamento del Bosone di Higgs nel 2012 è stato uno dei risultati più significativi ottenuti dal Large Hadron Collider (LHC), confermando l’esistenza di questa particella chiave prevista dal Modello Standard della fisica delle particelle.
La ricerca tuttavia, della materia oscura e dell’energia oscura ha dimostrato di essere più complessa e sfuggente, eppure c’era chi scommetteva che l’LHC ne avrebbe permesso la scoperta. La materia oscura e l’energia oscura sono componenti misteriose dell’Universo che costituiscono la maggior parte della sua massa ed energia, ma non sono ancora state direttamente osservate. La loro natura rimane uno dei grandi enigmi della fisica contemporanea.
Nonostante i notevoli sforzi del LHC, finora, non sono state trovate evidenze dirette di materia oscura o di energia oscura. Ecco perché c’è chi sostiene che un LHC molto più potente potrebbe darci le risposte cercate. Alcuni ricercatori tuttavia, ritengono che ci potrebbero essere alternative più economiche o diverse approcci sperimentali per cercare di risolvere questi misteri.
Va sottolineato comunque che esplorare il regno della fisica delle particelle richiede spesso investimenti significativi e non sempre è garantito un successo immediato. La nuova macchina verrebbe chiamata Future Circular Collider (Fcc). Il direttore generale del Cern, Fabiola Gianotti, ha dichiarato alla Bbc News che, se approvata, sarà una «bellissima macchina». «È uno strumento che consentirà all’umanità di fare enormi passi avanti nel rispondere a domande di fisica fondamentale sulla nostra conoscenza dell’universo. E per fare ciò abbiamo bisogno di uno strumento più potente per affrontare queste domande», ha detto. La proposta è che la Fcc venga costruita in due fasi. La prima potrebbe iniziare a funzionare a metà degli anni 2040 e farà collidere gli elettroni tra loro.
Si spera che l’aumento di energia produca un gran numero di particelle di Higgs così che gli scienziati le possano studiare in dettaglio. La seconda fase dovrebbe iniziare negli anni ’70 del 2000 e richiederà magneti più potenti, talmente avanzati da non essere ancora stati messi a punto. Al posto degli elettroni, verranno utilizzati protoni pesanti.
La Fcc avrà quasi tre volte la circonferenza dell’Lhc, in quanto dovrebbe avere una lunghezza di 91 chilometri e verrà costruita ad una profondità due volte superiore rispetto a dove si trova l’Lhc. I detrattori di questa macchina, come Sabine Hossenfelder del Centro di Filosofia matematica di Monaco, affermano che non vi è alcuna garanzia che il nuovo collisore avrà successo e ha affermato: «La fisica delle particelle è un’area di ricerca ampia e ben finanziata per ragioni storiche, essendosi sviluppata dalla fisica nucleare, ma ora deve ridursi a dimensioni ragionevoli, forse ad un decimo delle sue dimensioni attuali».
FOTOVOLTAICO IN ITALIA
Durante il 2023 sul suolo italiano sono stati messi in attività 5,7 GW di nuovi impianti rinnovabili, dei quali ben 5,23 GW legato al fotovoltaico. Una crescita del 111 per cento rispetto al 2022. Una crescita notevole anche se c’è ancora molto da fare se si vuole rispettare l’obiettivo di decarbonizzazione indicati dall’Unione Europea per il 2030. Servono infatti circa +12 GW di rinnovabili l’anno. Un obiettivo impossibile? No visto che nel 2011 l’Italia ne aveva installati 9,46.
Al 31 dicembre 2023 in Italia risultavano connessi 1.594.974 impianti fotovoltaici per una potenza totale pari a 30,28 GW. Durante il 2023 sono stati connessi 373.929 impianti fotovoltaici. Numeri interessanti che indicano un interesse generale per il sistema di produzione di energia, anche se serve una ancor più radicata diffusione del sistema che ha interessanti utilizzi dal nord al sud della Penisola non solo per grandi impianti ma anche per quelli di piccola taglia, i quali sono fondamentali per aiutare a decarbonizzazare e a far risparmiare in bolletta famiglie e piccole imprese.
