Buco record nella ionosfera causato dall’esplosione del megarazzo di Elon Musk, lo studio scientifico

Il lancio del gigantesco razzo di SpaceX ha evidenziato la complessità e i rischi intrinseci dell’esplorazione spaziale. L’impatto sulla ionosfera, uno scudo fondamentale per la vita sulla Terra, solleva interrogativi cruciali sulle conseguenze a lungo termine di tali eventi e sulla necessità di una regolamentazione più stringente delle missioni spaziali. L’attenzione di un gruppo di ricerca si è focalizzata su quanto accaduto il 18 novembre 2023:

L’esplosione del megarazzo di Elon Musk ha causato l’apertura di un buco “record” nell’atmosfera terrestre:

Quel giorno, l’azienda SpaceX ha lanciato la Starship, il razzo più alto e potente mai costruito. Il motore Super Heavy si è separato dalla navicella spaziale Starship ed è esploso a 90 km di altitudine, mentre il nucleo principale della Starship ha continuato a salire fino a 149 km ed è esploso dopo circa 8 minuti di volo. “In questo lavoro – si legge nel testo di una pubblicazione scientifica cui parziale traduzione è riportata su GloboChannel.com – abbiamo utilizzato i dati dei ricevitori GNSS terrestri e abbiamo analizzato la risposta del contenuto di elettroni totali (TEC) al volo della Starship e alle due esplosioni. Per la prima volta, abbiamo osservato la propagazione verso nord su larga distanza di intensi disturbi ionosferici a forma di V di 2.000 km dalla traiettoria del razzo. Le perturbazioni osservate, molto probabilmente, rappresentano onde d’urto che si propagano con un angolo del cono di circa 14° a nord e di circa 7° a sud rispetto alla traiettoria di volo che corrisponde all’angolo di Mach delle onde d’urto nell’atmosfera inferiore. L’esplosione della Starship ha anche prodotto un impoverimento non chimico nel TEC ionosferico”.

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“In precedenza – riporta il team di ricerca – abbiamo dimostrato che il lancio, il volo e le due esplosioni della Starship del 18 novembre 2023 hanno generato disturbi intensivi e un impoverimento del TEC ionosferico. I disturbi sono stati osservati per la prima volta lungo la traiettoria della Starship a partire dalle 13:10UT, ovvero circa 8 minuti dopo l’orario di lancio, circa 4 minuti dopo la prima esplosione all’altitudine di 90 km e circa 5 s dopo la seconda esplosione all’altitudine di 149 km. La vicinanza temporale e spaziale delle esplosioni rende difficile distinguere l’origine esatta dei disturbi osservati. Tuttavia, in alcuni momenti, sembra che i disturbi provengano distintamente dalle due esplosioni (Figura  2 ). Nella scala temporale, è noto che le onde acustiche impiegano circa 7-8 minuti per raggiungere le altitudini ionosferiche dal suolo. La Figura  3b dimostra che dall’altitudine di 90 km (l’altitudine della prima esplosione), un’onda acustica avrebbe una velocità media di 637 m/s, ovvero impiegherebbe 330 s (5 min 30 s) per raggiungere 300 km di altitudine. Dall’altitudine di 149 km, con la velocità media di 725 m/s (Figura  3b ), le onde acustiche impiegherebbero 208 s (ovvero 3 min 28 s) per raggiungere 300 km di altitudine. Ciò significa che, considerando che li rileviamo alla stessa altitudine (300 km), possiamo rilevare disturbi corrispondenti al lancio a ∼13:10–13:11UT, quelli dovuti alla prima esplosione avvenuta alle 13:06:11UT—alle 13:11:41 UT. Infine, le onde acustiche della seconda esplosione avvenuta alle 13:09:55UT dovrebbero raggiungere l’altitudine di rilevamento alle 13:13:23UT. Va notato che la Starship volava a una velocità molto più alta della velocità del suono locale (Tabella S1 in Informazioni di supporto  S1 , Figura  3b ). Ad esempio, all’altitudine della prima esplosione, il Booster volava a 1,06 km/s, che è circa 3 volte superiore alla velocità del suono locale. All’altitudine di 149 km, appena prima dell’esplosione, la Starship volava a una velocità superiore a 5-6 km/s (Tabella S1 in Informazioni di supporto  S1 ), che è circa 4,5-5 volte superiore alla velocità del suono. Pertanto, entrambi gli oggetti potrebbero aver generato le onde di prua viaggiando a velocità supersonica. Ciò significa che dovrebbero raggiungere la ionosfera più velocemente e questo potrebbe spiegare il verificarsi quasi simultaneo delle perturbazioni attorno alle aree della prima e della seconda esplosione. Inoltre, tale propagazione ad alta velocità della Starship nella direzione est e l’onda di prua da essa generata potrebbero spiegare un verificarsi così rapido della perturbazione verso est dal luogo dell’esplosione. Le perturbazioni osservate avevano una forma a V, con un angolo del cono di circa 11° (14° a nord e circa 7° a sud rispetto alla rotta di volo), che corrisponde al numero di Mach all’altitudine di 100-150 km. Infine, per la prima volta vengono osservate molteplici caratteristiche dei disturbi che richiederanno ulteriori indagini:

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  1. Le perturbazioni hanno mostrato una chiara asimmetria nord-sud nelle forme d’onda e nelle velocità apparenti di propagazione. Contrariamente alle osservazioni precedenti che mostravano principalmente la propagazione verso l’equatore delle perturbazioni dalla traiettoria del razzo, osserviamo una chiara propagazione a lunga distanza della perturbazione a forma di V verso nord dalla traiettoria del razzo. L’asimmetria nord-sud nella propagazione della perturbazione ionosferica è solitamente attribuita all’impatto del campo magnetico che impedisce la propagazione di una perturbazione nella direzione verso i poli (Afraimovich et al.,  2001 ; Astafyeva,  2019 ; Bagiya et al.,  2019 ; Heki & Ping,  2005 ; Lin et al.,  2014 ; Rolland et al.,  2013 ). Pertanto, nell’emisfero settentrionale, di solito osserviamo la propagazione a lunga distanza delle perturbazioni ionosferiche verso sud, mentre quando si viaggia verso nord, una perturbazione causata da una sorgente puntiforme svanisce a circa 100 km di distanza orizzontale dalla sorgente. Tuttavia, la situazione è diversa per le perturbazioni causate da una sorgente in viaggio, che potrebbe essere il caso dell’evento Starship.
  2. Il segnale sul lato nord ha mostrato una perturbazione multi-oscillazione (treni d’onda) di ampiezza relativamente grande. Ding et al. ( 2014 ) hanno anche osservato treni d’onda ma con meno oscillazioni e ampiezze circa 10 volte inferiori (0,1-0,02 TECU). Le forme d’onda osservate potrebbero essere causate dalla connessione magnetosfera-ionosfera dovuta al passaggio del terminatore solare (Afraimovich et al.,  2009 ). Tuttavia, la dinamica del fronte d’onda, la posizione del verificarsi della perturbazione mostrano che la perturbazione osservata è stata causata dal volo della Starship. Lin et al. ( 2014 ) hanno suggerito che tali onde “ritardate” potrebbero essere causate da perturbazioni atmosferiche che si propagano da altitudini inferiori in una fase/tempo precedente del razzo. Per l’evento della Starship, sarebbe vero se le onde avessero una forma circolare (piuttosto che a V), il che non è il caso.
  3. Il verificarsi di un esaurimento TEC di grande ampiezza è stato preceduto da un piccolo picco positivo. Sulla base delle forme d’onda osservate, concludiamo che l’esaurimento di grande ampiezza è stato causato principalmente dalle onde d’urto dovute all’esplosione della Starship nell’atmosfera inferiore e potrebbe essere stato rafforzato dall’impatto dello scarico del carburante della navicella spaziale. Questa sembra essere la prima rilevazione di un buco ionosferico non chimico prodotto da un’esplosione artificiale” – si legge nella pubblicazione dello studio scientifico. A tal proposito, riportiamo qui sotto il link al filmato del lancio del 18 novembre 2023 (dal canale YouTube ufficiale di SpaceX):

Fonti:

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