Per migliaia di anni gli esseri umani hanno tratto ispirazione dalle stelle, ma presto questo potrebbe appartenere al passato. L’aumento significativo del numero di satelliti potrebbe limitare la nostra visione del cielo notturno. Gli scienziati dell’EPFL partecipano a un’iniziativa globale per proteggere meglio i cieli bui e tranquilli della Terra.
Immaginate Babilonia intorno al 1000 a.C. Gli abitanti di questa antica città registrarono la loro visione delle stelle, creando alcuni dei primi documenti astronomici. A Babilonia e oltre, gli esseri umani hanno usato le stelle per migliaia di anni per misurare il tempo, tracciare mappe, navigare e seminare.
Migliaia di anni dopo, l’astronomo italiano Galileo Galilei iniziò a cambiare la nostra visione dell’Universo grazie alle osservazioni fatte con il suo telescopio, in particolare che la Terra non era al centro di tutto.
Oggi gli astronomi osservano lo spazio in tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio a bassa frequenza e dalla luce visibile ai raggi gamma. Utilizzando telescopi terrestri e spaziali, hanno individuato rapidi burst radio, migliaia di esopianeti e la materia oscura. Queste scoperte fondamentali ci aiutano a comprendere meglio il nostro posto nell’Universo.
Tuttavia, nel cielo stanno sorgendo dei problemi. Nonostante i benefici delle attività spaziali per l’umanità, l’aumento dell’inquinamento luminoso e del rumore radio dei satelliti artificiali sta compromettendo la nostra capacità di accedere al cielo notturno, con gravi conseguenze per la scienza e la società.
L’orbita terrestre invasa da decine di migliaia di satelliti
Attualmente sono circa diecimila i satelliti attivi in orbita intorno alla Terra e si stima che saranno 100.000 entro il 2030. La maggior parte sarà lanciata da Starlink, OneWeb e Amazon per fornire accesso a Internet a banda larga o per l’osservazione della Terra. Se a questo si aggiungono i 37.000 detriti spaziali di dimensioni superiori ai 10 cm che riflettono anche la luce del sole, la situazione si può riassumere così: "Houston, abbiamo un problema".
"L’aumento esponenziale del numero di satelliti attivi sta portando a livelli più elevati di inquinamento luminoso e crea lunghe scie luminose sulle immagini di astronomia ottica scattate sulla superficie terrestre. Allo stesso tempo, le onde radio emesse dai satelliti per le telecomunicazioni interferiscono con i radiotelescopi", spiega il professor Jean-Paul Kneib, direttore del laboratorio di astrofisica (LASTRO) dell’EPFL.
Jean-Paul Kneib è anche il delegato scientifico svizzero dello Square Kilometre Array Observatory (SKAO), un’organizzazione internazionale che sta costruendo il più grande radiotelescopio del mondo. Il segretariato dello Square Kilometre Array Switzerland (SKACH) ha sede presso l’EPFL.
In particolare, questa struttura di radioastronomia di nuova generazione sarà in grado di rilevare per la prima volta i segnali dell’alba cosmica, quando le primissime stelle e galassie stavano per formarsi. Ciò fornirà risposte ad alcune delle domande scientifiche più fondamentali del nostro tempo.
Con una fase operativa prevista di almeno 50 anni, lo SKAO sarà una delle pietre miliari della fisica del XXI secolo, ma la proliferazione delle costellazioni di satelliti sta già ponendo una sfida al lavoro preliminare che stanno svolgendo l’impianto e i suoi precursori.
Le radiofrequenze per la scienza e la società
Oggi molti radiotelescopi sono situati in zone di silenzio radio protetto per evitare interferenze dalle frequenze radio terrestri. Tuttavia, il numero di nuovi satelliti in orbita vicino alla Terra fa sì che queste zone non offrano più il livello di protezione che avevano in passato. Il numero crescente di costellazioni di satelliti trasmetterà costantemente segnali su questi radiotelescopi altamente sensibili e, se non si interviene preventivamente, potrebbe avere un forte impatto sulle misurazioni.
Alcune strette bande di frequenza sono protette dall’Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) per la radioastronomia, ma rappresentano solo una minima parte dello spettro radio, che è principalmente assegnato alle comunicazioni, alla navigazione, agli usi militari e commerciali.
I Regolamenti radio vengono rivisti ogni 3-4 anni in occasione delle Conferenze mondiali delle radiocomunicazioni (WRC). Nel 2023, per la prima volta in più di dieci anni, le parti interessate alla radioastronomia hanno approvato un nuovo punto all’ordine del giorno per la prossima riunione del 2027 per esaminare "gli studi sulle disposizioni tecniche e normative necessarie per la protezione della radioastronomia che opera in specifiche zone di silenzio radio".
La comunità della radioastronomia sta attualmente preparando le proprie posizioni per la WRC del 2027, informando i governi dell’importanza delle radiofrequenze per la ricerca e sensibilizzando il pubblico e gli astronomi.
La governance dello spazio esterno
La regolamentazione di ciò che va nello spazio è un’altra storia. Lassù può essere visto come il "selvaggio West". Il Trattato sullo spazio extra-atmosferico, l’accordo internazionale fondamentale che regola il comportamento delle nazioni nello spazio, è stato adottato dalle Nazioni Unite nel 1967. Contiene poche regole, anche se garantisce la libertà di esplorazione dello spazio e il suo utilizzo per scopi pacifici, il libero accesso allo spazio e la libertà di ricerca scientifica nello spazio.
Un altro principio chiave del Trattato è che "gli Stati devono evitare la contaminazione nociva dello spazio e dei corpi celesti". Quando ci sono decine o centinaia di migliaia di satelliti, si può parlare di contaminazione dannosa? Quanti sono sufficienti?
"È importante che la comunità globale sviluppi un approccio innovativo alla governance spaziale che tenga conto delle complessità della geopolitica odierna, garantendo al contempo un accesso equo alle infrastrutture spaziali a beneficio dell’umanità. La comunità spaziale potrebbe certamente imparare dalla crisi climatica e tenere conto dei diversi valori e opinioni culturali", afferma Emmanuelle David, direttore esecutivo del Centro spaziale dell’EPFL.
Un cielo buio e sereno
Di fronte alla sfida posta da decine di migliaia di satelliti nel cielo, nel 2022 è stato inaugurato ufficialmente il Centro dell’Unione Astronomica Internazionale (IAU) per la protezione dei cieli bui e tranquilli dalle interferenze delle costellazioni satellitari. Nello stesso anno, per la prima volta, la IAU, lo SKAO e l’European Southern Observatory (ESO) hanno presentato un documento da sottoporre all’esame del Committee on the Peaceful Uses of Outer Space (CUPEEA).
È stata la prima volta che la protezione dei cieli bui e tranquilli della Terra è stata inserita ufficialmente nell’agenda delle Nazioni Unite. Questo incoraggia la comunità internazionale a proteggere le capacità di osservazione astronomica del mondo da interferenze artificiali dirompenti e dannose. Oggi, Jean-Paul Kneib e Thomas Schildknetch dell’Università di Berna sono stati nominati dal governo svizzero come rappresentanti del nuovo Gruppo di amici dell’iniziativa Cieli bui e tranquilli per la scienza e la società. Sotto gli auspici del CUPEEA, questo gruppo raccoglierà le raccomandazioni degli specialisti al fine di mitigare le interferenze dei satelliti e delle grandi costellazioni satellitari sull’astronomia.
"Dobbiamo riconoscere i danni causati dall’espansione della luce artificiale durante la notte. In qualità di membri di questa iniziativa del GoF, vogliamo assicurarci che "l’impatto delle costellazioni satellitari sulle strutture astronomiche" sia all’ordine del giorno per discutere di questi problemi e garantire che vengano risolti o mitigati in modo soddisfacente", afferma Jean-Paul Kneib.
Al giorno d’oggi, se si ha la fortuna di osservare una bella notte stellata in un luogo remoto, si vedranno più satelliti in orbita che stelle cadenti. I famosi fili di perle di Starlink possono essere momentaneamente affascinanti, ma vogliamo vedere centinaia di satelliti in continuo movimento, da qualsiasi punto della Terra, che oscurano le stelle? Il cielo notturno incontaminato è un patrimonio dell’umanità?
"In assenza di normative esistenti, sono le nostre società, non le aziende private, a dover decidere se proteggere o meno i nostri cieli bui e tranquilli come risorsa condivisa da tutta l’umanità", conclude Jean-Paul Kneib.
Questa settimana, il Centro spaziale dell’EPFL ha co-organizzato la conferenza Space Debris and Sustainability a Hong Kong , che ha presentato le ultime tendenze, sfide e opportunità della sostenibilità spaziale. Dal 6 all’8 gennaio 2025, il Centro ospiterà le Giornate svizzere della ricerca sulla sostenibilità spaziale, il cui tema centrale sarà il cielo buio e tranquillo.
