SMC-S-015 Smaltimento a fine vita di satelliti ad altitudine geosincrona

Pubblicato dal Centro Sistemi Spaziali e Missilistici (SMC) dell’U.S. Air Force Space Command,Lo standard SMC-S-015 “Smaltimento a fine vita di satelliti ad altitudine geosincrona” descrive i requisiti per lo smaltimento di un satellite in orbita terrestre che ha raggiunto la fine della sua vita utile.

Lo smaltimento di un satellite in orbita terrestre al termine della sua vita utile comporta:

• Rimuovere il satellite dalla regione dello spazio in cui operano altri satelliti, in modo da non interferire con altri utenti dello spazio in futuro.
• Assicurarsi che l'oggetto smaltito venga lasciato in uno stato inerte e non causi un evento esplosivo generato internamente che potrebbe lasciare detriti e minacciare i satelliti operativi.

Per i satelliti che operano nella fascia geosincrona, il metodo di smaltimento più efficace è quello di riposizionare il satellite in un'orbita supersincrona al di sopra della regione del veicolo spaziale operativo e del corridoio di manovra utilizzato per spostare i satelliti operativi verso nuovi slot longitudinali, seguito dallo scaricamento delle batterie, dallo sfiato dei propulsori e da altre azioni per eliminare la possibilità di un evento che generi detriti.

La presente norma copre i seguenti requisiti:

• Pianificare lo smaltimento dei satelliti operanti ad altitudini geosincrone e caratterizzare adeguatamente lo smaltimento finale per garantire che venga trattenuto propellente sufficiente per le manovre.
• Selezione di orbite di smaltimento finale in cui il satellite non rientrerà nella regione operativa nel prossimo futuro.
• Esecuzione con successo della manovra di smaltimento
• Esaurire tutte le risorse energetiche del veicolo prima che la sua durata sia raggiunta per ridurre al minimo la possibilità di un evento che provochi un incidente

Vengono fornite tecniche per la pianificazione e l'esecuzione dello smaltimento di hardware spaziale che riflettono le attuali linee guida accettate a livello internazionale e tengono conto delle attuali migliori pratiche operative. Questa revisione incorpora i risultati di recenti studi tecnici condotti dall'Interagency Space Debris Coordination Committee per limitare l'eccentricità iniziale dell'orbita di smaltimento e garantire che il satellite smaltito non rientri nella zona di manovra e operativa per almeno 100 anni.

La fine del ciclo di vita è il momento in cui un satellite viene spento definitivamente o non è più possibile controllarlo da terra.

La fine della missione si riferisce al momento nella vita di un satellite in cui:

• Il punto in cui non è più in grado di svolgere le sue funzioni principali e non è più tenuto a operare alla sua altitudine operativa nominale.
• Il punto in cui il carburante rimanente, il controllo dell'assetto o altre funzioni essenziali per condurre con successo una manovra di uccisione raggiungono un livello o una capacità tale per cui un ulteriore ritardo rende improbabile il completamento della manovra di uccisione.

La zona geosincrona può essere definita come un anello circolare attorno alla Terra nel piano dell'equatore terrestre. La velocità angolare media di un oggetto spaziale che si muove lungo l'anello è uguale o molto vicina alla velocità di rotazione della Terra, il che significa che il satellite sembra essere posizionato sopra una posizione fissa al suolo.

Per quanto riguarda la pianificazione delle manovre di smaltimento, come parte dei requisiti primari, è necessario sviluppare, mantenere e aggiornare un piano di smaltimento di fine missione durante tutte le fasi di progettazione e funzionamento della missione e del veicolo spaziale. Questo standard dovrebbe includere:

• Dettagli dell'orbita nominale della missione
• Dettagli della traiettoria di smaltimento mirata
• Stime del combustibile necessario per lo smaltimento
• Identificazione dei sistemi e delle capacità necessarie per il completamento con successo dello smaltimento
• Criteri che, se soddisfatti, impongono l'avvio dello smaltimento
• Identificazione delle risorse energetiche che devono essere consumate prima di raggiungere la fine del loro ciclo di vita
• Una cronologia per l'avvio e l'esecuzione del processo di smaltimento
• Una cronologia dell'esaurimento delle risorse energetiche rimanenti
• Elenco delle persone o organizzazioni da informare della fine del servizio e dello smaltimento e calendario per la notifica

Il sistema spaziale dovrebbe essere progettato in modo tale che la probabilità di un corretto smaltimento a fine missione, compreso l'esaurimento delle risorse energetiche, sia superiore a 0,90. I dettagli della progettazione su cui si basa la stima della probabilità dovrebbero essere inclusi nel piano di smaltimento di fine missione.

È necessario elaborare criteri specifici per l'avvio di azioni di smaltimento, incorporarli nel piano di smaltimento di fine missione e monitorarli per tutta la durata della missione. Le proiezioni sulla durata della missione basate su questi criteri dovrebbero essere eseguite regolarmente durante le revisioni dello stato della missione durante tutta la sua durata. Lo stato di tali criteri dovrebbe essere presentato nelle revisioni periodiche (almeno annuali) della missione.

Indipendentemente dal successo o dal fallimento di altri aspetti dell'operazione di smaltimento dei rifiuti, è necessario elaborare un piano di emergenza per esaurire tutte le risorse energetiche e rendere sicura la navicella spaziale prima del suo eventuale naufragio. L'obiettivo è garantire che vengano adottate le misure necessarie per proteggere il veicolo prima che i sistemi critici vadano persi. Il piano di emergenza dovrebbe includere criteri che definiscano quando adottare misure di sicurezza, una motivazione per ciascun criterio e un calendario per le misure di sicurezza. Il piano di emergenza dovrebbe essere incluso nel piano di smaltimento di fine missione.

Le attività di pianificazione per lo smaltimento a fine missione dovrebbero iniziare nella progettazione della missione. La pianificazione dell'azione di smaltimento vera e propria dovrebbe iniziare almeno sei mesi prima della data delle manovre riorbitali. I seguenti passaggi saranno seguiti durante tutte le fasi della missione e dovranno essere documentati nel piano di smaltimento di fine missione:

• Sviluppo di una stima accurata delle riserve di carburante nel sistema di propulsione
• Calcolo dell'incremento iniziale del perigeo (il perigeo è il punto dell'orbita di un satellite più vicino al centro della Terra)
• Sviluppo dei requisiti di manovra di base per una traiettoria di smaltimento stabile
• Validazione delle caratteristiche della traiettoria di smaltimento a lungo termine (100 anni)
• Determinazione dell'ordine di manovra
• Sviluppo di un piano di sicurezza del veicolo
• Sviluppo di un piano di emergenza

La nostra organizzazione, che da anni si impegna a supportare le aziende di ogni settore con un'ampia gamma di studi di prova, misurazione, analisi e valutazione, si avvale di uno staff solido che segue da vicino gli sviluppi nel mondo nel campo della scienza e della tecnologia e si migliora costantemente. In questo contesto vengono forniti anche servizi di testing alle aziende in conformità allo standard “SMC-S-015 Distruzione di fine vita di satelliti ad altitudine geosincrona”.