Fin dai primi lanci dei satelliti Starlink è emerso il problema della loro luminosità e dei disagi che avrebbero potuto creare alle osservazioni astronomiche. Nel corso degli anni SpaceX ha continuamente cercato di studiare delle soluzioni a questo tipo di problema, collaborando con diverse associazioni di astronomi ed enti di ricerca. Ora l’azienda ha iniziato a rilasciare dei report in cui spiega le soluzioni adottate per ridurre la luminosità degli Starlink.
Con i diversi lanci infatti abbiamo visto molte modifiche apportate a questi satelliti, dall’utilizzo di vernici scure, all’adozione di “visiere”, oltre all’esecuzione di diverse manovre in orbita per evitare di riflette la luce solare a terra.
SpaceX ha appena rilasciato un nuovo documento, in cui descrive le recenti soluzioni adottate sugli attuali Starlink e gli studi in vista del lancio di quelli futuri. Oltre a questo report, alcuni ingegneri di SpaceX saranno presenti al Vera C. Rubin Observatory Project & Community Workshop 2022, che si svolgerà tra l’8 e il 12 agosto, durante il quale risponderanno ad alcune domande.
Le diverse modifiche agli Starlink di prima generazione
Il problema degli Starlink, così come di qualsiasi satellite che si trovi in orbita, è il fatto che riflettono verso la Terra la luce solare. Essi infatti, non emettono luce propria, e per tale ragione sono visibili solamente in determinate ore del giorno, ovvero a cavallo dell’alba e il tramonto. Ciò vale per tutti gli oggetti in orbita terrestre bassa e a determinare la durata della loro visibilità è proprio la loro altezza. Più un satellite è lontano dalla Terra e più rifletterà la luce per un tempo maggiore. Già a partire dai primi due lanci di Starlink avvenuti nel 2019 era emerso quanto questi riflettessero la luce del Sole, risultando molto luminosi.
Nel 2020 quindi, SpaceX aveva iniziato ad utilizzare una vernice scura sul corpo principale del satellite, ribattezzando questi prototipi DarkSat. L’azienda era riuscita a ridurne la luminosità ma in questo modo insorgeva un altro problema, la gestione delle temperature. Gli Starlink infatti si scaldavano molto, compromettendo così le loro prestazioni.
SpaceX ha successivamente introdotto i VisorSat, Starlink dotati di un parasole che impediva alla luce solare di colpire il corpo principale del satellite. Queste “visiere” erano realizzate sempre in materiale scuro e trasparente alle onde radio, permettendo così agli Starlink di continuare ad operare. I visori però introducevano altre due problematiche.
I parasole erano componenti che si aprivano subito dopo il rilascio, ad altezze relativamente basse. Qui, sebbene l’atmosfera sia molto rarefatta, a velocità orbitali genera comunque una certa resistenza. Introducendo la visiera SpaceX ha aggiunto un ulteriore elemento che genera attrito, costringendo ogni Starlink a un maggiore consumo di carburante.
Un ulteriore problema dei VisorSat è l’impossibilità di utilizzare la comunicazione laser, indispensabile per migliorare le prestazioni del servizio e rendere i satelliti meno dipendenti dalle stazioni di terra. A causa di questi problemi legati ai parasole, SpaceX ha deciso di rimuoverli, optando per un’altra soluzione: rendere gli Starlink degli specchi.
Un nuovo materiale riflettente
Da terra noi siamo in grado di vedere i satelliti perché questi riflettono la luce solare in ogni direzione. L’obbiettivo di SpaceX invece è quello di rendere il corpo principale degli Starlink simile a uno specchio, ottenendo un effetto definito riflessione speculare. Invece di diffondere la luce ovunque in modo casuale si cerca di direzionarla verso un unico punto, proprio come accade utilizzando uno specchio. Possibilmente non verso la Terra.
Per fare questo SpaceX sta sviluppando una speciale pellicola che si comporti come uno specchio dielettrico riflettente. In questo modo il satellite risulta visibile solamente quando la luce è riflessa esattamente verso l’osservatore. Finora hanno sviluppato due diverse versioni di questa pellicola. La prima è utilizzata sugli attuali Starlink mentre quella nuova la vedremo sui satelliti di seconda generazione.
La nuova versione di questa pellicola riesce a riflettere la luce 10 volte meglio. Per realizzarla SpaceX ha utilizzato diversi materiali, tra cui anche biossido di titanio e biossido di silicio, affinché resista alle estreme condizioni spaziali. Un’altra importante caratteristica è quella di essere trasparente alle onde radio, evitando in questo modo di compromettere l’invio dei segnali verso gli utenti.
SpaceX ha inoltre deciso che presto metterà in vendita questo particolare materiale sul proprio sito web. Potremmo quindi vedere altri satelliti utilizzare questo sistema per ridurre il loro impatto sull’osservazione del cielo.
Il problema dei pannelli solari
La componente del satellite che occupa una maggiore area è il pannello solare. SpaceX non ha fornito dettagli precisi sulle dimensioni degli Starlink ma si stima che il pannello solare sia lungo circa 10 metri e largo poco meno di 3 metri. Così come il corpo principale del satellite, anche il pannello solare riflette la luce verso la Terra e finora sono state adottate due soluzioni per mitigare questo problema.
Inizialmente l’azienda aveva utilizzato un materiale bianco nello spazio tra le cellule fotovoltaiche, ma ora è passata a una colorazione rosso scuro. Ciò porta i pannelli solari a scaldarsi maggiormente, riducendone le prestazioni. Un compromesso per cercare di ridurre ulteriormente a loro luminosità.
A differenza del corpo principale, i pannelli solari non rappresentano più un problema una volta raggiunta l’orbita operativa. Questo perché il pannello solare viene posizionato perpendicolare alla superficie della Terra, non riflettendo più la luce verso di essa. È durante la fase di ascesa però che questi hanno il maggiore contributo nel rendere visibile gli Starlink. In questa fase infatti, per ridurre l’attrito con l’atmosfera, il pannello solare viene mantenuto parallelo al terreno.
Nei pressi del terminatore, la linea che separa la parte illuminata della Terra da quella in ombra, gli Starlink ruotano posizionandosi “di taglio”. In questo modo viene minimizzata la luce riflessa verso la Terra. Con gli Starlink 2, quelli di seconda generazione, SpaceX prevede di migliorare ancora questa manovra. Ciò comporterà una riduzione della potenza disponibile del 25%. I satelliti però non potranno effettuare questa manovra durante la fase d’innalzamento dell’orbita, perché necessitano di tutta la potenza disponibile.
Un’altra fase che porta i satelliti ad essere visibili a occhio nudo è quella di rientro. Gli Starlink abbassano progressivamente la loro orbita fino a bruciare completamente in atmosfera. In questa fase per ora non ci sono soluzioni attive o in fase di sviluppo.
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