Quando i detriti radioattivi caddero dallo Spazio

Quando i detriti radioattivi caddero dallo Spazio

Nelle ultime settimane, l’esplorazione spaziale è tornata ad essere un argomento di grande attualità. Il 14 luglio sono arrivate le prime foto di Plutone scattate dalla sonda New Horizons, e una decina di giorni dopo la Nasa ha annunciato la scoperta dell’esopianeta Kepler 452 b grazie alle rilevazioni del telescopio spaziale Kepler.

What If? è una rubrica settimanale tenuta dal fisico e vignettista Randall Munroe, più conosciuto per la striscia a fumetti xkcd, un mix piuttosto raro di ironia, matematica e informatica che il più delle volte lascia il lettore privo di una solida preparazione in materie scientifiche con la sensazione di aver letto qualcosa di molto divertente, ma senza esattamente sapere perché.

Nella serie What If?, Munroe risponde con grande competenza, e spesso una buona dose di ricerca, a domande del genere «Cosa succederebbe se tutta la popolazione della Terra si concentrasse nello stesso luogo e saltasse tutta insieme?» oppure «Da che altezza bisognerebbe lasciar cadere una bistecca perché arrivi al suolo cotta?», inviate dai suoi lettori. Tra tutte le domande affascinanti che nascono dalle scoperte spaziali degli ultimi giorni, ad esempio, la puntata di due settimane fa si chiedeva: «Che cosa succederebbe se la sonda New Horizons colpisse la mia auto?».

Non c’è altro modo di dare energia a un oggetto così lontano dalla Terra come New Horizons che dotarlo di una piccola pila atomica

La risposta si può riassumere molto in fretta (“un botto davvero grosso”), ma Munroe ricorda un altro aspetto affascinante: si tratterebbe di un’esplosione nucleare, anche se non paragonabile a quelle prodotte da una vera e propria bomba atomica o bomba H, ma più simile a una cosiddetta “bomba sporca”. Il motivo è che non c’è altro modo di dare energia a un oggetto così lontano dalla Terra che dotarlo di una piccola pila atomica.

Al momento di scattare le foto a Plutone, infatti, New Horizons si trovava a circa cinque miliardi di chilometri dalla Terra, che aveva lasciato da oltre nove anni (poiché viaggia a 14 chilometri al secondo, mentre leggete questo articolo la sonda è già a oltre 20 milioni di chilometri da Plutone).

Allo stesso tempo, la sonda si trova in una zona così ai margini del Sistema solare che i pannelli solari non sarebbero in grado di fornire abbastanza energia per far funzionare la strumentazione. Così, New Horizons è fornita di un RTG, o generatore termoelettrico a radioisotopi. Si tratta, in sostanza, di un dispositivo che trasforma il calore generato dal decadimento radioattivo di una barra di combustibile nucleare (di solito qualche chilo di plutonio-238) in elettricità.

Il primo RTG venne utilizzato per il satellite statunitense Transit 4A, lanciato nel 1961. Da allora, in diversi casi, il materiale radioattivo utilizzato nelle strumentazioni spaziali non è sempre rimasto a distanze più che rassicuranti dalla Terra, come accadrà di certo con la sonda New Horizons: gli incidenti sono stati numerosi, anche se quasi sempre con conseguenze molto limitate.

Solo tre anni dopo l’inizio dell’impiego degli RTG, infatti, ci fu il primo incidente: nell’aprile del 1964 un altro satellite statunitense, il Transit 5BN-3, non riuscì ad arrivare in orbita e si disintegrò nell’atmosfera.

Il plutonio-238 è molto radioattivo, e prima che Glenn Seaborg lo scoprisse, nel 1941 – e decidesse di chiamarlo come il nuovo pianeta scoperto dieci anni prima, proprio quello a cui New Horizons si è avvicinato due settimane fa – non esisteva in natura, dove l’elemento più pesante esistente è l’uranio.

Dopo il primo incidente, nel 1964, gli RTG sono progettati con un rivestimento che permetta di resistere ad un rientro nell’atmosfera terrestre

Ma dal 1941 ad oggi una certa quantità di plutonio è stata dispersa nell’atmosfera, principalmente a causa dei test nucleari – e di incidenti come quello del Transit 5BN-3 che, da solo, bastò a triplicare il totale dell’isotopo 238 presente nell’ambiente. Da allora, gli RTG sono progettati con un rivestimento che permetta di resistere ad un rientro nell’atmosfera terrestre.

 https://www.youtube.com/embed/x3KkjKMpbTI/?rel=0&enablejsapi=1&autoplay=0&hl=it-IT 

MESSAGGIO PROMOZIONALE

Anche gli incidenti spaziali più conosciuti hanno spesso un risvolto nucleare. Quando la missione lunare Apollo 13 dovette essere interrotta per l’esplosione di un serbatoio di ossigeno, nel 1970 – fu in quell’occasione che il comandante Jim Lowell pronunciò la frase «Okay Houston, abbiamo avuto un problema qui», poi resa celebre dal film con Tom Hanks – gli astronauti riuscirono a rientrare sulla Terra all’interno della modulo di comando, mentre il modulo lunare Aquarius si disintegrò al contatto con l’atmosfera. Il suo RTG, sopravvissuto al rientro senza dispersione di materiale radioattivo, finì nell’Oceano Pacifico, nella profonda fossa di Tonga, dove si trova ancora.

Se il plutonio dell’Apollo 13 riuscì ad essere diretto in qualche modo al sicuro sotto chilometri di oceano, qualche anno si verificò un incidente potenzialmente molto più pericoloso, probabilmente il peggiore nella particolare categoria dei detriti radioattivi provenienti dallo Spazio.

Il satellite sovietico Kosmos 954, lanciato nel settembre del 1977, doveva rimanere in orbita a circa 260 chilometri dalla Terra. Faceva parte della serie di satelliti RorSat, il cui scopo era osservare gli oceani tramite apparati radar e tener traccia delle navi da guerra statunitensi.

Ma le cose cominciarono molto presto a non andare per il verso giusto, e già a novembre la sorveglianza statunitense notò che la traiettoria del satellite era molto più vicina alla Terra del previsto. I servizi segreti Usa scoprirono ai primi di gennaio del 1978 che i sovietici avevano perso il controllo del satellite e presto ci si rese conto che le 3,8 tonnellate di metallo e macchinari sarebbero rientrate nell’atmosfera terrestre al massimo entro l’estate.

I satelliti sovietici della serie RorSat erano alimentati da piccoli reattori nucleari

Il problema era che il Kosmos 954, come tutti i satelliti della serie Rorsat, era alimentato da un piccolo reattore nucleare vero e proprio, che conteneva una cinquantina di chilogrammi di uranio-235 e doveva fornire energia al satellite per parecchi anni. I sovietici mandarono in orbita trentuno reattori del modello Bes-5, come quella del Kosmos 954, tra il 1970 e il 1978, e due modelli sperimentali della serie Topaz, più potente, nel 1987 (l’unico reattore spaziale costruito dagli Stati Uniti, lo SNAP-10A, fu lanciato in orbita nel 1965).

La parte dei satelliti RorSat che conteneva il reattore veniva di solito spedita in una “orbita cimitero” alla fine della missione, più in alto rispetto a quelle scientifiche o commerciali, dove era destinata a rimanere per molte centinaia di anni fino a quando il combustibile nucleare non fosse stato più pericoloso (grazie al decadimento radioattivo). Nelle orbite cimitero si trovano oggi quasi tutti i reattori spaziali sovietici e l’unico americano. Ma nel caso del Kosmos 954 quel piano non poteva più essere seguito.

Temendo le conseguenze del rientro incontrollato, il 12 gennaio 1978 gli americani si misero in contatto con i sovietici, che confermarono il problema. Dopo un’ulteriore perdita di stabilità del Kosmos 954, la data di rientro nell’atmosfera terrestre venne prevista per il 24 gennaio. Quanto al dove sarebbe finiti i resti del satellite, nessuno sapeva dirlo con certezza.

L’Unione Sovietica, da parte sua, non fece alcuna comunicazione pubblica del problema che stava affrontando, mentre gli Stati Uniti si limitarono ad informare, in via riservata, alcuni membri del Congresso e qualche governo alleato. Venne creata un’unità di crisi, a cui il Dipartimento dell’Energia presentò un rapporto che stimava in circa uno su diecimila la probabilità di danni agli esseri umani.

Poco prima delle sette del mattino del 24 gennaio 1978, diversi abitanti di Yellowknife, il capoluogo dei Territori del Nord-Ovest, in Canada, notarono un oggetto brillante che lasciava una scia di colore bianco nel cielo. Nonostante l’ambasciatore sovietico in Canada si fosse affrettato ad assicurare che il reattore era stato progettato per disintegrarsi del tutto in caso di rientro nell’atmosfera, le prime analisi sui resti a terra confermarono che i detriti del satellite erano pericolosamente radioattivi.

Le autorità canadesi, in collaborazione con gli Stati Uniti, dovettero così cominciare una lunga operazione di bonifica – denominata Operazione Morning Light per cercare i resti del satellite, in una zona vastissima intorno ad un corridoio di 600 chilometri tra il Grande Lago degli Schiavi e il lago Baker.

Al momento dell’impatto, la temperature nella regione erano gelide, intorno ai 40 gradi sotto zero. Alcune centinaia di persone furono impegnate nelle ricerche, a piedi o in elicottero, che durarono fino all’ottobre successivo. Vennero recuperati oltre quattromila frammenti; il più radioattivo, delle dimensioni di una moneta, venne trovato il 23 febbraio.

Il governo canadese decise di chiedere un risarcimento all’Unione Sovietica per le operazioni di recupero: nel 1981, l’Urss acconsentì al pagamento di tre milioni di dollari canadesi, circa tre miliardi di lire dell’epoca.

La sonda New Horizons, come ha ricordato Jeremy Bernstein sul suo blog sulla London Review of Books, è l’applicazione più recente delle batterie a plutonio-238. In questo caso, si stima che la quantità utilizzata sia intorno agli 11 chilogrammi di ossido di plutonio-238, una percentuale considerevole di tutto il materiale esistente (la Nasa ne possiede oggi circa 35 chilogrammi). Gli Stati Uniti hanno smesso di produrlo nel 1988 e da allora lo hanno comprato dalla Russia, fino a che anche questa non ha esaurito le sue scorte. L’esplorazione dello Spazio potrebbe far sì che l’uomo riprenda a creare un elemento che, se non fosse per noi, non esisterebbe.

Entra nel club de Linkiesta

Il nostro giornale è gratuito e accessibile a tutti, ma per mantenere l’indipendenza abbiamo anche bisogno dell’aiuto dei lettori. Siamo sicuri che arriverà perché chi ci legge sa che un giornale d’opinione è un ingrediente necessario per una società adulta.

Se credi che Linkiesta e le altre testate che abbiamo lanciato, EuropeaGastronomika e la newsletter Corona Economy, siano uno strumento utile, questo è il momento di darci una mano. 

Entra nel Club degli amici de Linkiesta e grazie comunque.

Sostieni Linkiesta