Spazio 2050 n. 6 - Smallsat Revolution

Rivista dell’Agenzia Spaziale Italiana

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Ottobre 2022

Smallsat Revolution Nuove frontiere per l'esplorazione, costi ridotti, servizi altamente innovativi: come i piccoli satelliti modificano lo Spazio e il nostro quotidiano.

In collaborazione con

@altecspace

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SOMMARIO

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NUMERO 6, OTTOBRE 2022

Un render del cubesat ArgoMoon con le immagini reali della Terra e della Luna scattate dal satellite tra il 16 e il 19 novembre 2022.

Crediti ASI/NASA

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Smallsat la rivoluzione dei piccoli di Emilio Cozzi

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Nanosatelliti cavalieri dello spazio in versione small di Silvia Natalucci

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Infografica: La flotta Alcor di Alberto Fedele, Giuseppe Leccese e Manuela Proietti

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LiciaCube, made in Italy nello spazio profondo di Giuseppe Nucera

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LiciaCube scienza e tecnologia in una scatola di Giuseppe Nucera

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Iss trampolino per cubesat di Giulia Bonelli

Rivista dell'Agenzia Spaziale Italiana Supplemento di Global Science Testata giornalistica gruppo Globalist Reg. Tribunale Roma 11.2017 del 02.02.2017 Stampato presso Peristegraf srl Via Giacomo Peroni 130, Roma

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Gli Starlink e la nuova frontiera della banda larga satellitare di Giuseppina Pulcrano

Pionieri alla volta della Luna di Manuela Proietti

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Un pieno di cubesat per Vega C di Fulvia Croci

A che cosa servono i cubesat? di Giulia Bonelli

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Vedi alla Voce ‘mini’ di Vleria Guarneri

In difesa degli asset spaziali di Andrea Cardellicchio

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Officina stellare, da start-up a integratore verticale di Silvia Ciccarelli

Diventare astronauta, la realtà di un sogno di Paolo D'Angelo

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Faremo grandi cose di Marco Di Clemente

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Tecnologie spaziali per un pianeta più sostenibile di Redazione

A cura di Unità multimedia ASI Responsabile Giuseppina Pulcrano

Progetto grafico Paola Gaviraghi

Direttore responsabile Gianni Cipriani

Si ringraziano i colleghi ASI Silvia Natalucci responsabile dell’Unità Sviluppo di Micro e Nanosatelliti, Alberto Fedele e Giuseppe Leccese.

Coordinamento redazionale Manuela Proietti, Unità Multimedia ASI

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Smallsat la rivoluzione dei piccoli di Emilio Cozzi

Il 17 giugno del 1946, a Saint Louis, un uomo sollevò la cornetta del telefono e la storia rispose: si trovava in auto e quella chiamata sarebbe stata la prima da un dispositivo mobile.

Nel 2021 alcune testate hanno ricordato l’occorrenza dopo 75 anni sottolineando una curiosità vintage: quel telefono, testato dalla Southwestern Bell, una delle compagnie locali della AT&T, «occupava molto dello spazio del portabagagli» e «pesava 80 libbre», circa 36 chilogrammi. Detto altrimenti, per essere un dispositivo stricto sensu portatile, aveva bisogno di un’auto che lo rendesse mobile.

Mutatis mutandis, una cosa simile sta accadendo nell’ambito della tecnologia destinata a operare oltre l’atmosfera terrestre.

Il primo satellite costruito e lanciato dall’uomo, il sovietico Sputnik, pesava 83 chili; ora lo chiameremmo “microsatellite”, della famiglia degli smallsat, apparati con una massa inferiore ai sei quintali. Primato storico a parte, però, lo Sputnik aveva ben poche utilità: emettere un segnale radio, ascoltato anche dai radioamatori di tutto il mondo, e spaventare a morte gli americani.

Nei sei decenni successivi, i satelliti spediti in orbita sono stati come il telefono mobile di Saint Louis: grandi, pesanti, costosi e, per muoversi, bisognosi di un veicolo di trasporto, un lanciatore in parte esclusivo, cioè scelto per soddisfare le loro esigenze. Ma come nella telefonia mobile, anche nella tecnologia aerospaziale si sono fatti passi da gigante, che hanno permesso di tornare alle dimensioni contenute del primo Sputnik estendendone a dismisura le capacità e l’utilità. È un processo in grado 4 | SPAZIO 2050

Un'immagine del ponte di Verrazzano a New York scattata da Cosmo-SkyMed. Crediti: Asi

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PLATiNO 1 SAR in orbita sull’Italia (render) Crediti: Asi

di cambiare in maniera radicale le strategie di alcuni settori di business.

Secondo un’analisi di Bryce Tech sul decennio compreso fra il 2012 e il 2021, dei 5.681 satelliti lanciati nello spazio, oltre 4.600, cioè l’82%, sono smallsat. Nel 2021 i satelliti di dimensioni ridotte sono stati il 94%, vale a dire il 43% della massa complessivamente spedita oltre il cielo. Il boom, negli ultimi due anni, si deve alle mega costellazioni per internet a banda larga Starlink e OneWeb, che insieme hanno visto partire più di

2mila unità. Più piccole, più economiche e più numerose, come gli smartphone.

Le agenzie spaziali stanno muovendosi nella stessa direzione: la Nasa, per esempio, porterà gli smallsat attorno alla Luna. L’Agenzia spaziale italiana lancerà presto nuovi programmi satellitari nati attorno al medesimo concetto, beninteso, senza abbandonare la strada percorsa finora con gli apparati large. Sarà, anzi, un’integrazione del grande con il piccolo, laddove il secondo è frutto della ricerca portata avanti per sviluppare e SPAZIO 2050 | 5

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costruire strumenti “pesanti” e altamente prestazionali come Cosmo-SkyMed e Prisma: competenze e know-how all’avanguardia nelle tecnologie dell’osservazione della Terra.

A fare da apripista è il programma Platino (Piattaforma spaziaLe ad Alta TecNOlogia), la promessa di un nuovo paradigma extra-atmosferico: è una struttura standard, adattabile, in grado di ospitare strumenti diversi per scopi non meno assortiti.

A “battezzare” la seconda, Iride, è stata Samantha Cristoforetti, durante una diretta dalla Stazione spaziale internazionale lo scorso maggio. Sarà una costellazione composta da dozzine di smallsat di taglie diverse: una flotta con gruppi di satelliti dedicati a misurare aspetti specifici, dalla qualità delle acque ai movimenti del suolo. A questi si aggiungerà la flotta di cubesat Alcor, cui è dedicato l’articolo nelle pagine seguenti.

Platino è un “jolly”. Significa che lo stesso modello di veicolo, il satellite, può essere dotato di strumenti diversi a seconda delle funzioni richieste: osservazione della Terra, telecomunicazioni, rilievi scientifici.

Finanziato dall'Asi e dal Governo con 100 milioni di euro, Platino sarà realizzato dal raggruppamento temporaneo di imprese costituito dalla mandataria Sitael con Thales Alenia Space, Leonardo e Airbus Defence and Space. Sempre nella classe degli smallsat, si avvarrà di apparati più leggeri, satelliti di circa 200 chilogrammi: «A partire dal 2017 - ricorda Francesco Longo, responsabile dell'unità di Osservazione della Terra dell'Agenzia spaziale italiana – abbiamo sviluppato questa piattaforma multi-missione, concepita per avere la giusta flessibilità e imbarcare numerosi strumenti. L’obbiettivo è aumentare le performance e ridurre le dimensioni». Detto altrimenti, offrire un “modello” di spacecraft - l’auto con cui trasportare il telefono, per tornare a Saint Louis – piccolo ma con prestazioni sempre più importanti, da integrare con quelle dei satelliti più grossi e costosi. Un approccio, quello dell’operatività in tandem, che oggi non registra equivalenti.

Ne sarà un esempio proprio Platino 1: decollerà entro il 2023, avrà uno strumento Sar in banda X - cioè un radar ad apertura sintetica, tecnologia in cui l’Italia primeggia da anni - e opererà con Cosmo-SkyMed, per esempio nel misurare i movimenti del territorio, come vulcani, frane sui versanti delle montagne, ma anche ponti ed edifici.

«Lavoreranno in quella che in gergo si indica come configurazione bistatica: Cosmo-SkyMed, come un radar, è un illuminatore, emette e riceve un segnale (l’emissione elettromagnetica in onde radio, ndr). Allo stesso modo Platino avrà sia la capacità di trasmettere che di ricevere, ma potrà anche osservare l'energia riflessa da Cosmo-SkyMed. È come se guardasse la stessa scena da un altro punto di vista, cosa che aumenterà di molto le informazioni contenute in ogni immagine, con indubbia utilità, per esempio, per la Protezione Civile».

Sviluppata con la Nasa, la missione Platino 2 trasporterà invece uno strumento nell’infrarosso, dedicato alla misurazione della qualità dell’aria, del particolato e delle polveri sottili. Ora si chiama Maia (Multi-Angle Imager for Aerosols) ed è previsto decolli nel 2024: «Sarà una missione fantastica, orientata al cittadino - rimarca l’ingegnere dell’Asi - non finalizzata solo alla conoscenza biochimica, ma in collaborazione con le comunità sanitarie. Non è un caso, nel nostro advisory group e nella comunità scientifica, figuri l’Arpa Emilia Romagna. Platino 2 è progettata per osservare le zone critiche come quella di Taranto, di Gela, la Pianura Padana, e incrociare le informazioni sul particolato atmosferico con le statistiche delle patologie respiratorie».

Platino 3 inaugurerà una strada poco battuta per quanto riguarda la sensoristica italiana: l’alta risoluzione di camere ottiche, ambito oggi a leadership francese (basti pensare alla coppia di satelliti Pleiades). Dotato di 6 | SPAZIO 2050

Cosmo-SkyMed, come un radar, è un illuminatore, emette e riceve un segnale

Un'immagine di Chongqing, Cina scattata da Cosmo-SkyMed. Crediti: Asi

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riale. È uno dei punti di forza portati dalle costellazioni di smallsat. L’esempio oggi più noto è costituito dai già menzionati Starlink e OneWeb, infrastrutture pensate per garantire, dallo spazio, una connessione a internet ubiqua, a banda larga e a bassa latenza: viaggiando in orbite prossime alla Terra, e quindi ad alta velocità, ogni loro unità sparisce presto oltre l’orizzonte. Per garantire la continuità del servizio, occorre dunque una rete “a maglie strette”, composta da migliaia di satelliti. «Non solo è necessario che le performance migliorino progressivamente, occorre farlo sfruttando oggetti di dimensioni ridotte - sottolinea Longo, riportando il discorso sui programmi italiani - sarebbe impensabile lanciare venti satelliti Cosmo-SkyMed di seconda generazione. Però potremmo ottenere prestazioni di assoluto rilievo e a costi ridotti con 30 small satellite. Ecco perché l’alta rivisita è un concetto fondamentale per Iride».

una vista da falco, Platino 3 vanterà una risoluzione al suolo di mezzo metro.

Infine, Platino 4 andrà a esaltare i "superpoteri" di un’altra eccellenza nazionale, il satellite multispettrale Prisma (PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa), che monitora lo stato di salute del Pianeta osservando la firma chimica degli elementi di cui è composto: «A essere interessante, in questo caso, non è tanto la risoluzione spaziale, di 30 metri, ma quella spettrale. Prisma lavora su 240 bande: per ogni parte della Terra che osserva fornisce 240 immagini. Questo permette di comprendere le caratteristiche biofisiche della materia. Prisma di seconda generazione avrà una risoluzione spaziale di 10 metri, qualcosa che non ha nessuno. Platino 4 aggiungerà le sue prestazioni multispettrali, leggermente inferiori, ma ottenute con un satellite di appena 250 chili. Un giorno potremmo pensare di lanciarne cinque o sei e avere una capacità di osservazione on demand, quando serve e dove serve, grazie al tempo di rivisita di poche ore».

Il “tempo di rivisita” è l’intervallo che intercorre tra un passaggio e il successivo sulla stessa area territo-

Moltiplicare gli apparati costa, ma la miniaturizzazione delle componenti e la possibilità di lanciarne decine con un singolo razzo hanno decretato il successo di un nuovo tipo di architettura orbitale. E, insieme, l’esplosione del mercato: un rapporto Euroconsult stima che nel decennio più recente gli smallsat abbiano mosso, a livello globale, più di 23 miliardi di dollari.

Pronti a lievitare fino a 84 nei dieci anni a venire: «la peculiarità di Iride è di essere una costellazione costituita da dozzine di satelliti di dimensioni ridotte rispetto a quelle degli apparati principali che l'Italia ha sviluppato, come Cosmo-SkyMed - spiega Guido Levrini, project manager di Iride per l’Agenzia spaziale europea, responsabile, sino a pochi mesi fa, del segmento spaziale del programma Copernicus - non saranno tutti identici, ma di taglie diverse. Si partirà da quelli più piccoli, intorno ai 25 chilogrammi, e si arriverà ai più grossi, della serie Platino, nell'ordine dei 350 chili. Questo perché ospiteranno sensori e strumenti di natura e complessità diversa, quindi anche di peso differente».

Non è secondario che Iride possa considerarsi un esito dell’approccio – della filosofia - alla base di Platino: tante tipologie di satelliti implicano un ampio ventaglio di capacità, frutto di un progresso tecnologico del nostro Paese che dai grandi satelliti ha voluto concentrare in dimensioni sempre più agili sensori e potenza di calcolo. Riuscendoci.

Quanto evidente con Platino è infatti comune a esperienze come quella di Argotec, che ha realizzato e portato i cubesat dell’Asi LiciaCube e ArgoMoon a volare con la Nasa nelle missioni Dart, puntando l’asteroide Dimorphos nel primo test di difesa planetaria della storia, e a bordo di Artemis I, verso la Luna.

Una rappresentazione del satellite Cosmo-SkyMed Seconda Generazione.

Crediti: Asi

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Così è nata anche Iride: «le sue saranno missioni mono sensore - prosegue Levrini - radar ad apertura sintetica, sensori di tipo iperspettrale e infrarosso, payload ottici con risoluzioni di due o tre metri, in alcuni casi anche inferiori al metro. Iride spazierà dall’osservazione delle coste al monitoraggio dell'atmosfera, dalla qualità delle acque e del sistema idrico ai movimenti del terreno e delle grandi infrastrutture. Sono tutte capacità traducibili in servizi di sicurezza, di prevenzione e gestione delle emergenze, oppure in applicazioni a supporto dell’agricoltura, alla gestione del patrimonio boschivo e molte altre».

In emergenza, per esempio attraverso i radar, anche di notte si potranno osservare le zone alluvionate per riconoscerne le aree sommerse, oppure, poche ore dopo un terremoto, sarà possibile identificare gli edifici danneggiati. Allo stesso tempo gli occhi della costellazione eseguiranno un monitoraggio costante, per fare in modo che le eventualità criticità siano previste, affrontate o almeno arginate il prima possibile. Nuove sentinelle, più numerose e pronte, potranno avvertire l’approssimarsi di un crollo o di un cedimento: «Iride è un programma end to end, che promette un salto qualitativo nell'utilizzazione dei dati satellitari a chi, oggi, non li usi in modo sistematico - riprende Levrini - un caso importante è quello della pubblica amministrazione, sia a livello regionale che locale. Le osservazioni aiuteranno il Comando dei Carabinieri per la Tutela Forestale, che ha il compito di sorvegliare lo stato di tutto il patrimonio boschivo italiano, non solo per gli incendi. Parlando ancora di coste, sarà possibile monitorarne l’erosione, la qualità delle acque, i sedimenti depositati dagli scarichi dei fiumi. In ambito agricolo, prestazioni satellitari migliori e più puntuali equivarranno ad applicazioni rilevanti anche in ambito commerciale: penso al cosiddetto precision farming, a servizi di gestione della crescita delle colture e dello sfruttamento delle risorse idriche, importante nel settore agricolo». È una sottolineatura tutt’altro che marginale: nel 2016 più della metà degli smallsat operava nell’ambito dell’osservazione della Terra, in vigorosa fioritura nell’era della new space economy. Moltiplicare i satelliti significa poter avere uno sguardo costantemente rivolto su quel che di più interessa al suolo. Disporre di apparati large e small, e con la possibilità di affiancarne le capacità, promette di migliorare ulteriormente la qualità di quello sguardo. E di trasformare il dato e la sua elaborazione in materie prime ancora più preziose per un’industria di servizi e applicazioni in crescita costante.

Ecco perché l’investimento pubblico nel programma Iride, 1,1 miliardi di euro del Pnrr, ha l’ambizione di diventare un volano per l’iniziativa privata: «i dati saranno condivisi con gli investitori disposti ad affrontare il rischio di impresa per fornire servizi al settore commerciale, facendo anche business», conclude Levrini. Ed è indicativo che i tempi del programma siano stretti: entro la fine del 2025 Iride dovrà essere in orbita, dove arriverà grazie a Vega C, altro significativo successo dell’ecosistema spaziale italiano.

Anche Platino punta a diventare un incentivo all’impresa. Anzitutto per il satellite, da produrre magari in serie. Si tratta di un approccio al settore relativamente nuovo: non costruire più progettando da zero satelliti o anche ambienti spaziali, ma avere un modello standard già testato da customizzare, come un prefabbricato. Quindi esportarlo. «Il tessuto industriale deputato alla realizzazione di Platino sta registrando un successo significativo, e anche questo è uno degli scopi portanti: far sì che gli asset necessari al monitoraggio siano appetibili sul mercato internazionale», conclude Longo.

Qualcosa di molto simile a quanto successo dopo quella telefonata, nel 1946, a Saint Louis.

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Danubio - Mar Nero Romania, immagine scattata da Cosmo-SkyMed. Crediti: Asi

Un'immagine del Canale di Panama scattata da Cosmo-SkyMed. Crediti: Asi

Un'immagine delle Piramidi d'Egitto scattata da Cosmo-SkyMed. Crediti: Asi

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nanosatelliti cavalieri dello spazio in versione small di Silvia Natalucci

Mizar e Alcor formano una delle doppie visuali più famose del cielo.

Alcor e Mizar sono due stelle della costellazione dell’Orsa Maggiore che insieme formano una delle binarie visuali più famose del cielo. Alcor, anche nota con il nomignolo di “piccolo cavaliere”, è la più piccola delle due che generalmente passa inosservata a causa di Mizar, che le ruba la scena.

Solo una vista acuta permette di vederle entrambe tanto che, in un antico testo persiano del X secolo, si narra di vedette e soldati che venivano scelti proprio fra coloro in grado di distinguere le due stelle. Ed è proprio da questo aneddoto che nasce l’idea di chiamare Alcor uno dei programmi più innovativi dell’Agenzia spaziale italiana, un progetto che guarda lontano, a quel futuro dello spazio sempre più caratterizzato dall’interesse verso satelliti di piccole dimensioni chiamati in gergo nanosatelliti: un concentrato di alta tecnologia spaziale in un paio di decine di kg contro le tonnellate dei satelliti tradizionali.

L'attenzione verso questa classe di satelliti è cresciuta nel corso degli anni, sulla base di una serie di fattori che, lavorando in sinergia, ne hanno reso la realizzazione, il lancio e le operazioni sempre più accessibili e low cost. A giocare un ruolo fondamentale in questo senso, sono stati la miniaturizzazione dei componenti e dei sottosistemi, lo sviluppo dello standard cubesat, l'utilizzo di componentistica commerciale (COTS) e occasioni di lancio più frequenti ed economiche grazie allo sviluppo di sistemi di trasposto spaziale commerciali.

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La società di ricerche di mercato Allied Marked Research prevede che il settore dei micro e nanosatelliti, che non ha subito contrazioni neanche negli anni della pandemia, raggiungerà nel 2030 un valore di mercato pari a 8,69 miliardi di dollari. La concezione di nuove applicazioni e servizi spaziali basati su piattaforme nanosatellitari ha infatti trovato negli anni l’interesse di un numero sempre maggiore di nuovi soggetti sviluppatori, utilizzatori e finanziatori non tradizionalmente legati al mercato spaziale come piccole medie imprese, centri di ricerca, università e Paesi in via di sviluppo, contribuendo in maniera determinante al fenomeno della democratizzazione dello spazio e diventando utili strumenti nei tavoli delle diplomazie spaziali di tutto il mondo.

Alcor nasce dall’idea di creare un programma continuativo dedicato ai nanosatelliti che agisca da incubatore tecnologico, dando l’opportunità, a chi ha nuove idee o a chi è alla ricerca di nuovi servizi, di sviluppare almeno il primo prototipo per poi poter portare avanti il proprio business in un’ottica fortemente customer oriented individuando, in autonomia, i potenziali utilizzatori tra una grande varietà di attori, tra cui le istituzioni come la Difesa e la Protezione Civile. Il programma, finalizzato a porre la nostra comunità spaziale in una condizione di leadership sia a livello europeo che internazionale, ha iniziato a prendere forma a luglio 2021, a seguito della selezione di venti missioni altamente innovative di cui ad oggi, se ne contano undici pienamente avviate e nove ai blocchi di partenza.

Le venti missioni di Alcor, non solo coprono tutti i principali domini applicativi del settore spaziale come l’osservazione della Terra, le telecomunicazioni, l’in orbit servicing, la space sustainability, l’astrofisica e l’esplorazione dell’universo, ma inglobano anche tutte le tendenze emergenti osservate negli ultimi anni quali ad esempio l’uso di costellazioni dotate di capacità di cooperazione fra i singoli satelliti sempre più performanti, l’impiego di sistemi di propulsione miniaturizzati, un aumento della potenza disponibile e della capacità di trasmissione dei dati a terra, l’utilizzo dell’intelligenza artificiale per l’elaborazione dei dati a bordo, l’impiego di sistemi di deorbiting attivi e passivi, nuove soluzioni high-tech per le antenne pieghevoli ed infine un maggiore utilizzo di nanosatelliti per l’esplorazione dello spazio.

Vediamole più da vicino queste venti missioni del programma Alcor, iniziando dalle quattro dell’osservazione della Terra, che avendo come target le orbite basse terrestri, note con l’acronimo di LEO (300-1000 km), risultano storicamente il dominio applicativo con più heritage per il settore dei nanosatelliti. In questo contesto l’elemento emergente è sicuramente quello legato alla riduzione dei tempi di rivisita a basso costo ottenibile con le costellazioni, mentre i limiti maggiori sono quelli intrinsecamente legati alla miniaturizzazione dei payload e delle piattaforme: bassa risoluzione delle immagini, limitate potenze in gioco e ridotta capacità di trasmissione dei dati a terra. Le 10 | SPAZIO 2050

negli ultimi anni è fortemente cresciuto l’interesse per l’impiego dei nanosatelliti anche in spazio profondo.

missioni di Alcor implementano varie strategie per il superamento di questi limiti, a partire da SATURN e RODiO che utilizzano uno sciame di cubesat per realizzare un’antenna radar ad apertura sintetica SAR distribuita e riconfigurabile grazie ad un’opportuna combinazione di segnali provenienti da ciascun nodo dello sciame, con diverse scelte tecnologiche e architetturali per ciascuna delle due missioni. EarthNext invece, punta a sfruttare le potenzialità offerte dalla vicinanza alla Terra di un cubesat progettato per operare ad altitudini molto basse, comprese tra 300 e 350 km, ed equipaggiato con un propulsore elettrico ed una telecamera multispettrale. Strategia diversa per VULCAIN che dimostrerà in orbita la capacità di ottenere immagini stereoscopiche della Terra, sia nell’infrarosso (VNIR) che nel visibile (VIS), per il monitoraggio dell’attività vulcanica e delle zone costiere sfruttando il volo in formazione di due cubesat dotati di propulsione elettrica.

Quello delle telecomunicazioni è un altro settore in cui l’utilizzo di costellazioni di satelliti di piccole dimensioni può portare grande vantaggio, in virtù della capacità di offrire una copertura ubiqua del globo a basso costo da orbite LEO, fermo restando la necessità di superare gli stessi limiti evidenziati per le missioni di osservazione della Terra. In BISS l’aumento della potenza disponibile e della capacità di downlink saranno garantite dallo sviluppo di soluzioni innovative implementate a bordo di un cubesat che costituirà il primo prototipo per una futura costellazione che si pone come obiettivo quello di fornire un servizio di internet of things (IoT) compatibile sia con la rete terrestre che con quella satellitare. Il servizio potrebbe trovare un utile applicazione nel monitoraggio di infrastrutture critiche nazionali ma anche nel settore della logistica, dell’agricoltura e dei trasporti marittimi, solo per citarne alcuni. Obiettivo simile per PiCO-IoT che dimostrerà in orbita un concetto di costellazione di picosatelliti, ciascuno con una massa pari a meno di mezzo chilo, per il recupero di pacchetti compatti di dati IoT trasmessi attraverso una rete di sensoristica distribuita a terra. La costellazione sarà inoltre concepita in modo da consentirne un dispiegamento rapido, efficace ma al tempo stesso aderente alle normative sulla non proliferazione dei detriti spaziali. La terza missione di telecomunicazioni, denominata SAILS, è dedicata alla realizzazione di un sistema autonomo di identificazione e localizzazione da imbarcare su un cubesat, potenzialmente utile per un'ampia gamma di applicazioni come il monitoraggio dei detriti spaziali, la navigazione e il supporto alle manovre di rendez-vous e collision avoidance.

Le missioni fino a qui descritte hanno come target le orbite LEO, ma negli ultimi anni è fortemente cresciuto l’interesse per l’impiego dei nanosatelliti anche in spazio profondo, settore nel quale l’Agenzia spaziale italiana può vantare il recentissimo successo del piccolo satellite LiciaCube che, primo in Europa, è riuscito a raggiungere lo spazio profondo testimoniando

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con successo l’impatto della sonda madre Dart della Nasa contro il piccolo asteroide Dimorphos. Un successo tutto italiano, che lascia ben sperare per le due missioni di esplorazioni planetaria del programma Alcor, denominate TASTE ed ANIME. La prima di queste missioni validerà in orbita tecnologie abilitanti per l’esplorazione robotica di una delle lune marziane imbarcate su una piattaforma cubesat-in-cubesat, composta da un orbiter e da un lander. La seconda invece esplorerà, da un’orbita eliocentrica situata nello spazio profondo, tre Near-Earth-Asteroids (NEA), particolarmente interessanti sia dal punto di vista scientifico che di difesa planetaria. Entrambe, dovranno superare sfide importanti legate all’esposizione ad un ambiente particolarmente ostile in termini di radiazioni e alla difficoltà di ricezione e trasmissione dei dati amplificata dalla distanza da terra che impatta vari aspetti, fra i quali quello della navigazione, guida e controllo.

Proprio a questa problematica è dedicata la missione FUTURE il cui obiettivo è quello di sviluppare una capacità di stima autonoma della posizione, basata su appositi sensori ed algoritmi di intelligenza artificiale, in grado di ridurre la dipendenza della navigazione dagli operatori e dai servizi e strutture di supporto a terra. In primis la validazione verrà effettuate in orbite LEO per poi passare a future applicazioni in spazio profondo. Stesso percorso di trasferimento tecnologico per la missione INNOVATOR, una costellazione di due cubesat finalizzata alla sperimentazione in orbite LEO di un nuovo strumento scientifico per osservazioni di radio scienza molto precise, in particolare nel campo della gravity science (determinazione di masse e campi di gravità planetari) e della atmospheric science (determinazione delle proprietà delle atmosfere neutre e ionizzate), che consentirebbero in prospettiva di effettuare una serie di missioni di esplorazione interplanetaria di altissimo profilo.

I costi limitati ed i rapidi tempi di sviluppo fanno dei nanosatelliti le piattaforme ideali anche per la dimostrazione in orbita (IOD) di tecnologie che successivamente potranno essere impiegate in molteplici ambiti scientifico-applicativi, è questo il caso ad esempio della missione EXCITE che validerà in orbita due thruster a propulsione chimica ed elettrica, un dispositivo per la gestione dei flussi di calore, un’unità di elaborazione grafica commerciale per il computer di bordo e un’antenna a microonde orientabile ad alte prestazioni oppure la missione RAMSESS, dedicata alla validazione tecnologica di un innovativo sensore di radiazioni cosmiche in grado di misurare la dose totale assorbita simultaneamente all’energia e alla natura di ogni singolo evento di interazione, che può trovare un utile impiego per la progettazione di metodi di schermatura delle elettroniche oppure nell’ambito dell’astronomia multi-messagera. La dimostrazione in orbita è anche il focus della missione e-Cube che validerà tecnologie e metodologie dedicate alla caratterizzazione dell’ambiente circumterrestre in termi-

i costi limitati ed i rapidi tempi di sviluppo fanno dei nanosatelliti le piattaforme ideali anche per la dimostrazione in orbita.

ni di detriti spaziali ed atmosfera al fine di garantire maggiore autonomia nell'esecuzione, rispettivamente, di manovre di Collision Avoidance e di rientro.

Grazie al continuo miglioramento delle performance e dell’affidabilità, i nanosatelliti sono divenuti oggetto di interesse crescente anche per missioni a vocazione scientifica. Nel programma Alcor ne troviamo addirittura cinque che spaziano dall’astrofisica, allo space weather passando per l’astrobiologia. BOREALIS ad esempio valuterà gli effetti della microgravità e delle radiazioni ionizzanti su biofilm microbici, testando anche l’efficacia combinata di sistemi di radioprotezione basati su schermaggio fisico e trattamento farmacologico, con l’intento di fornire informazioni cruciali per la preparazione di future missioni umane sulla Luna e su Marte. La missione CHIPS ha obiettivi non meno ambiziosi a partire dalla realizzazione del primo telescopio spaziale criogenico ad infrarossi con dimensioni tali da poter essere imbarcato su un CubeSat, che consentirà indagini scientifiche all'avanguardia nel campo dell’astrofisica. Grande interesse anche per lo studio del Sole e dello Space Weather, settore nel quale Alcor conta ben tre missioni.

Una prima missione, denominata HENON dimostrerà in orbita che l’utilizzo di un cubesat su un'orbita retrograda distante (DRO) mai esplorata prima, consentirà di estendere significativamente la finestra di osservazione dei fenomeni legati allo space weather aumentandone drasticamente la capacità di previsione. La missione CUSP invece porterà un polarimetro per l’osservazione dei raggi X-duri in orbita polare eliosincrona, ottimale per l’osservazione continuativa del Sole e dei fenomeni legati alla sua attività. Stessa orbita per la missione SEE, che studierà l’emissione elettromagnetica della nostra stella nello spettro dei raggi ultravioletti, soft-X e Gamma consentendo studi sull'attività solare, sulle relazioni Sole-Terra, sullo space weather e sulla sicurezza spaziale.

Concludiamo con la missione SPEYE che copre un ambito applicativo dove l'utilizzo dei nanosatelliti potrebbe dimostrarsi enormemente vantaggioso anche a supporto di missioni che impiegano piattaforme di dimensioni decisamente più importanti. La missione si pone l’obiettivo di dimostrare le capacità di un nanosatellite trasportato in orbita da un carrier o da un satellite più grande, di volare autonomamente intorno al carrier stesso acquisendo immagini mediante un sistema di visione multispettrale per il volo in formazione e l’ispezione autonoma.

Tornando alle stelle quindi, anche chi non riesce a distinguere Alcor da Mizar non può non apprezzare la capacità del “piccolo cavaliere” di intensificare la magnitudine della sua compagna più grande, allo stesso modo, è indiscutibile la potenzialità dei nanosatelliti di lavorare in sinergia con quelli tradizionali supportando e spesso completando il raggiungimento degli obiettivi della missione finale.

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LA FLOTTA ALCOR Gli small satellite stanno rivoluzionando il mercato dell'industria spaziale e rappresentano un segmento del settore ad altissima potenzialità.

Motivo per cui l’Asi si è dotata di un programma dedicato ed ha già scelto 20 progetti nell’ambito del bando Future missioni CubeSat. A cura di Alberto Fedele, Giuseppe Leccese e Manuela Proietti LEGENDA Space weather & Astrophysics

Earth observation

Telecommunications

Planetary exploration & Astrobiology

In orbit demonstration

Autonomous navigation & In orbit servicing

RODIO (4X12U) CUSP (2X6U) FUTURE (6U)

PICO-IOT (3X0.3U)

VULCAIN (2X9U)

EARTHNEXT (16U) BISS (6U)

INNOVATOR (2X6U)

RAMSESS (6U)

SATURN (3XMICROSAT)

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SPEYE (6U)

TASTE (9U+3U)

SAILS (12U)

HENON (12U)

E.CUBE (12U)

BOREALIS (6U) ANIME (6U)

SEE (12U)

CHIPS (12U)

EXCITE (12U)

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LiciaCube, made in Italy nello spazio profondo di Giuseppe Nucera

Il nanosatellite di Asi ha filmato l’impatto della sonda Dart contro il primo asteroide deviato dall’uomo

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LiciaCube ce l’ha fatta! Il nanosatellite di Asi ha superato con successo la sua grande sfida nello spazio profondo: immortalare a 12 milioni di km dalla Terra il primo impatto di una sonda contro un asteroide.

Piccolo gioiello tecnologico costruito nei laboratori torinesi di Argotec, LiciaCube ha documentato da vicino lo scontro tra la sonda Dart di Nasa e l’asteroide Dimorphos, impatto avvenuto quando in Italia erano le 01:14 del 27 settembre 2022. La missione dell’ Agenzia spaziale italiana vede il coordinamento scientifico di Inaf e la collaborazione di Politecnico di Milano, Università di Bologna, Parthenope e Cnr-Ifac.

Nel primo test di difesa planetaria in assoluto messo in atto da Nasa, Dart si è schiantato con una velocità di oltre 6 km al secondo con il fine di sperimentare la

Illustrazione artistica che raffigura la sonda Nasa Dart, a sinistra, che si sta scagliando contro l’asteroide Dimorphos, mentre a destra LiciaCube di Asi riprende la scena.

Crediti: Argotec.

tecnica dell’impattore cinetico, ossia provare a modificare l’orbita di un corpo celeste tramite la collisione intenzionale di una sonda. Una strategia sperimentale che, grazie al grande successo di Dart, le future missioni di difesa planetaria potranno rendere più efficace e concreta contro eventuali asteroidi minacciosi.

Sviluppata dalla Johns Hopkins University, Dart è di fatto la prima sonda realizzata per essere scagliata contro un corpo celeste e disintegrarsi. LiciaCube, dal canto suo, è l’unico superstite e il testimone oculare di questa missione autodistruttiva.

Corpo dal diametro di 160 metri, l’asteroide Dimorphos è stato scelto come bersaglio nonostante non fosse assolutamente pericoloso per la Terra, ma in quanto satellite naturale che orbita attorno all’asteroide maggiore Didymos. La sua natura di luna all’interno di un sistema asteroidale doppio ha, infatti, reso Dimorphos il candidato ideale per il primo test attraverso cui verificare la strategia dell’impattore cinetico: risulta infatti più facile misurare eventuali modifiche della sua orbita attorno a Didymos rispetto all’orbita solare di un asteroide indipendente.

La missione di Dart è stata lanciata dalla base di Vandenberg in California, quando in Italia erano le 7.21 del 27 novembre. Decollata a bordo di un razzo Falcon 9 di SpaceX, la sonda Nasa ha ospitato nel suo grembo LiciaCube. Circa un’ora dopo il liftoff Dart si è separato dal secondo stadio avviando con successo il processo di dispiegamento dei suoi due pannelli solari, della lunghezza di circa 9 metri ciascuno.

La navicella spaziale Nasa ha quindi iniziato il suo lungo viaggio interplanetario durato circa dieci mesi e con destinazione il sistema binario Didymos, trasportando con sé LiciaCube. In realtà, Nasa aveva inizialmente progettato Dart senza il cubesat italiano, prevedendo di osservare con telescopi da Terra o dall’orbita terrestre l’effetto dell’impatto. In seguito, LiciaCube è stato selezionato dall’agenzia statunitense per essere integrato alla missione Dart e semplificare, così, la testimonianza della collisione cosmica.

Grande quanto una scatola per stivali, grazie alle sue piccole dimensioni il nanosatellite italiano ha potuto affrontare il cammino spaziale in seno alla sonda Nasa, che presenta invece le dimensioni di un frigorifero.

Il cubesat di Asi, dal peso di circa 13 chilogrammi, è stato poi rilasciato alle 1:14 ora italiana del 12 settembre, circa 15 giorni prima dell’impatto previsto contro Dimorphos. La fase di distacco ha tenuto con il fiato sospeso il team di LiciaCube per circa 50 intensi minuti, in attesa dell’aggancio del segnale con la tecnologia italiana, avvenuto alle 2.04. Dopo il distacco, la sonda Dart ha ripreso il suo assetto pre-rilascio per proseguire la sua crociera, mentre il team di Argotec e dell’Università di Bologna, responsabili della navigazione di LiciaCube, e il team di Asi hanno continuato a comunicare per tutta la notte con il piccolo satellite italiano attraverso il Deep Space Network, la rete di antenne radio della Nasa che supporta le missioni spaziali interplanetarie.

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In grado di navigare e operare autonomamente nello spazio profondo, una volta separatasi dalla sonda Nasa, LiciaCube è diventata a tutti gli effetti il protagonista della prima missione nello spazio profondo sviluppata e gestita autonomamente da un team italiano. LiciaCube è dunque la nostra prima sonda interplanetaria.

Una volta rilasciato, il nanosatellite italiano è entrato nella fase più calda della sua missione con le operazioni di calibrazione in volo e navigazione verso la traiettoria di avvicinamento ottimale da cui osservare, da vicino ma in sicurezza, l’impatto di Dart sull’asteroide Dimorphos.

In questa impresa di autonavigazione nello spazio profondo, la grande prova tecnologica per LiciaCube è stata non perdere mai di vista strada e bersaglio: utilizzando l’intelligenza artificiale a bordo per correggere eventuali errori di traiettoria. Grazie a tecniche di tracciamento, il gioiellino italiano è riuscito ad avere sempre in camera il sistema binario Didymos.

Gli occhi di LiciaCube che hanno affrontato questa impresa si chiamano Luke e Leia, le due camere a bordo sviluppate con il compito finale di filmare l’impatto di Dart. La camera principale, Leia (LiciaCube Explorer Imaging for Asteroid), è in grado di scattare immagini in bianco e nero ad alta risoluzione, con un campo di osservazione molto dettagliato, mentre Luke (LiciaCube Unit Key Explorer) è una camera RGB a campo largo.

Ancor prima di assistere all’impatto di Dart, LiciaCube ha anche rivolto il suo sguardo verso il punto di partenza della sua grande avventura, puntando i suoi strumenti verso di noi e fotografando il pianeta Terra e la Luna dalla distanza di 12 milioni di km.

Quindici giorni dopo il distacco, LiciaCube ha siglato il suo vero successo testimoniando in prossimità l’urto di Dart contro Dimorphos. Avvenuta alle 1:14 ora italiana del 27 settembre 2022, la collisione è stata mostrata quasi in diretta dalla camera Draco situata a bordo della sonda Nasa. Essendosi tuttavia schiantata sulla superficie dell’asteroide insieme a Dart, la camera Nasa non ha potuto riprendere l’impatto vero e proprio contro Dimorphos, comprese le sue conseguenze sulla superficie dell’asteroide.

Ed è qui che subentra il grande valore di LiciaCube: effettuando uno dei flyby più veloci della storia, il nanosatellite è transitato al fianco della scena da testimoniare, riuscendo a mostrare il cono di detriti espulsi dalla superficie di Dimorphos attraverso le immagini scattate dalle due camere Leia e Luke. Negli scatti realizzati prima di superarlo, il bersaglio di Dart è visibile in alto a destra rispetto all’asteroide maggiore Didymos.

Storiche fotografie della prima collisione intenzionale di una sonda contro un asteroide, le prime immagini di LiciaCube sono giunte al Centro di Controllo di Torino appena 3 ore dopo l’impatto di Dart, alle 4:23 italiane del 27 settembre 2022. Immortalan16 | SPAZIO 2050

L'asteroide Dimorphos visto dalla camera Draco a bordo della sonda Dart 11 secondi prima dell'impatto. Questa immagine, scattata da una distanza di 68 chilometri, è stata l'ultima a contenere tutto Dimorphos nel campo visivo di Draco.

Crediti: Nasa/ Johns Hopkins Apl

Immagine scattata dalla camera Luke di LiciaCube in cui è visibile sotto l’asteroide Didymos e sopra la sua luna Dimorphos. Scattata da una distanza di 56,7 km, l’immagine rende ben visibile il cono di detriti espulsi da Dimorphos dopo l’impatto di Dart.

Crediti: Asi/Nasa

do i detriti espulsi dalla superficie dell’asteroide, queste immagini mostrano come un lampo di luce la nube di polvere generata da Dart, un flash causato dalla collisione cosmica tra la sonda Nasa e Dimorphos, testimoniando così l’impatto avvenuto.

Questi primi scatti hanno mostrato al mondo non solo la collisione cosmica, ma anche il valore della tecnologia nanosatellitare italiana, dato che la testimonianza oculare di LiciaCube è stata un’impresa ardua: le condizioni di osservazione erano, infatti, assai complicate per il cubesat di Asi il quale è transitato al fianco di Dimorphos a una velocità di circa 6 chilometri al secondo. Come se, viaggiando in autostrada, fossimo in grado di voltarci nell’istante esatto in cui due macchine si scontrano nella carreggiata a noi opposta e riuscissimo nel tentativo di documentare l’incidente mentre esso avviene.

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Immagine da LiciaCube di Asi rielaborata da Nasa con diversi livelli di contrasto per vedere meglio la struttura fine del cono di detriti che fuoriescono dall'asteroide Dimorphos. Lo studio di questi flussi di materiale, fornirà più informazioni sull'asteroide e sul processo di impatto.

Crediti: Asi/Nasa/ Apl

I primi scatti di LiciaCube hanno però documentato solo l’urto della sonda Nasa. Queste prime testimonianze non sono state infatti sufficienti per capire se, oltre alla collisione, la missione di Dart avesse raggiunto il suo fine ultimo: ossia modificare l’orbita di Dimorphos.

Per capire se l’uomo sia in grado o meno di deviare la traiettoria di un corpo celeste si sono dovute attendere circa due settimane e numerose osservazioni post-impatto da diversi telescopi terrestri. Osservando da Terra il doppio sistema asteroidale Didymos attraverso il Goldstone Planetary Radar del Jet Propulsion Laboratory di Nasa in California e il Green Bank Observatory della National Science Foundation in West Virginia, la Nasa ha confermato la modifica della traiettoria di Dimorphos l’11 ottobre 2022, dopo aver confrontato le osservazioni effettuate prima e dopo

Immagine dalla camera Luke di LiciaCube che mostra Didymos sotto e Dimorphos. Scattata a una distanza di 54 km da Dimorphos lo scatto immortala i diversi flussi attraverso la nube dei detriti espulsi dall’asteroide che si espande nello spazio.

Crediti: Asi/Nasa

l’impatto. Con un cambiamento minimo inizialmente stabilito a 73 secondi per decretare il successo della missione di Dart, Nasa ha ufficializzato che Dimorphos ha accorciato, in realtà, di circa 32 minuti il suo periodo orbitale: un risultato oltre 25 volte maggiore le attese.

Se prima di scontrarsi con Dart, Dimorphos orbitava intorno all’asteroide maggiore Didymos in 11 ore e 55 minuti, ora ne impiega 11 ore e 23 minuti.

L'umanità è risultata dunque in grado di modificare per la prima volta il moto di un oggetto celeste e lo ha mostrato attraverso il grande successo di Dart. Una chiara dimostrazione che la tecnica dell’impattore cinetico possa essere in futuro un’arma concreta ed efficace a difesa della Terra.

Per affinare questa tecnica, a favore di future missioni simili a quella di Dart, è ora necessario definire con la massima precisione il nuovo periodo orbitale di Dimorphos, con l’obiettivo di annullare l’approssimazione di due minuti di cui soffre la stima ufficializzata e condivisa da Nasa. Per limitare il più possibile l’incertezza di questa misura, è necessario raccogliere sempre più informazioni sulla natura del materiale espulso, dunque sulla composizione e sulla struttura di Dimorphos, elementi per lo più sconosciuti prima dell’impatto di Dart e le osservazioni di LiciaCube.

Tutto ciò verrà fatto analizzando in dettaglio il materiale espulso dalla superficie dell’asteroide, ossia il cono di detriti lanciati nello spazio dopo la collisione con la sonda Nasa.

Dietro questa grande nube di polvere si cela dunque la natura di Dimorphos, che verrà scoperta grazie alle immagini in prossimità di LiciaCube. Arrivando fino a soli 55 km di distanza, la sua preziosa testimonianza del cono di detriti è dunque fondamentale sia per definire la quantità di materiale espulso dalla superficie di Dimorphos sia per comprendere le proprietà fisiche dell’asteroide. Da queste informazioni potremo, infine, stabilire quanto il contraccolpo del cono di detriti, come il getto d’aria che esce da un palloncino, abbia aumentato in modo sostanziale la spinta di Dart contro Dimorphos.

Il compito di trasmettere a terra le 627 immagini realizzate da LiciaCube con le camere Leia e Luke spetta al suo sistema di comunicazione in banda X. Asi, tramite lo Space Science Data Center (Ssdc), è anche responsabile della gestione dati e dello Science Operations Center: qui sono stati sviluppati i software in grado di gestire il flusso dei dati in maniera automatica, così da metterli a disposizione secondo uno standard internazionalmente riconosciuto e pensato per rendere il dato Fair (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable), anche grazie al webtool Matisse di Ssdc.

La grande impresa affrontata da LiciaCube nello spazio profondo è dunque il risultato di molteplici strumenti e diversi know-how messi in prima fila dal nostro Paese, dimostrando il valore e il ruolo di peso che l’Italia assume per la difesa planetaria.

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LIcIAcube, scienza e tecnologia in una scatola

di Giuseppe Nucera

Sono diversi i centri di ricerca, le università e i team scientifici che hanno contribuito alla storica missione del nanosatellite di Asi

È ricca di scienza, tecnologia e di collaborazioni la scatola che costituisce il nanosatellite LiciaCube, il protagonista della prima missione nello spazio profondo completamente sviluppata e gestita da un team tutto italiano. Testimone oculare della missione Dart di Nasa, che ha realizzato il primo impatto intenzionale di una sonda contro un asteroide, il successo di LiciaCube è il frutto della collaborazione di numerosi esperti della comunità scientifica nazionale.

Progetto gestito dall’ Agenzia spaziale italiana con la realizzazione affidata ad Argotec, il team scientifico della missione è coordinato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf). Il nanosatellite vanta, inoltre, il fondamentale apporto di diverse università italiane come il Politecnico di Milano, l’Università di Bologna, l’Università di Napoli Parthenope, oltre che dell’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ifac).

Il loro contributo interessa molteplici livelli, dalla tecnologia che compone il piccolo gioiello italiano fino al processo di trasmissione e condivisione delle imma18 | SPAZIO 2050

LiciaCube ha acquisito questa immagine poco prima del suo massimo avvicinamento all'asteroide Dimorphos, e a seguito dell'impatto di Dart. Didymos in alto a sinistra, Dimorphos in basso a destra e il cono di detriti che si stacca da Dimorphos post impatto sono chiaramente visibili.

Crediti: Asi/Nasa

gini realizzate a 12 milioni di km dalla Terra, scatti che hanno immortalato l’impatto della sonda Dart di Nasa contro l’asteroide Dimorphos dello scorso 27 settembre.

Dal punto di vista tecnologico, al Politecnico di Milano è stata affidata la mission analisys, ossia lo studio di fattibilità per realizzare il cubesat in base alle diverse necessità: tra queste l’orientamento verso il Sole dei pannelli per caricarsi durante la navigazione autonoma, lasciare le camere Leia e Luke libere di guardare il proprio target Didymos e, infine, calcolare un angolo di rilascio opportuno per evitare urti con Dart durante l’espulsione di LiciaCube, avvenuta due settimane prima dell’impatto.

Una volta rilasciato, il nanosatellite ha potuto sfruttare la sua capacità di autonavigazione frutto del contributo di Argotec e dell’Università di Bologna. Il primo ha realizzato il software di puntamento autonomo, che ha permesso al cubesat di individuare il proprio target luminoso Didymos tramite la camera principale Leia e di tenerlo sempre sotto bersaglio, eliminando tramite un filtro il restante campo stellare, dunque eventuali falsi bersagli.

L’Università di Bologna è stata, invece, responsabile della determinazione della traiettoria di LiciaCube, studiando insieme al team Dart del Applied Physics Laboratory (Apl) i dati trasmessi quotidianamente dal nanosatellite. Individuando dove si trovasse esattamente il cubesat, è stato così possibile comprendere quali manovre di correzione della traiettoria fossero necessarie.

Con 3 correzioni inizialmente previste nei 12 giorni precedenti all’impatto, il monitoraggio ha mostrato

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l’ultima manovra in programma non necessaria, in quanto LiciaCube risultava sulla corretta traiettoria verso Didymos.

In base agli obiettivi di missione, Inaf ha identificato i requisiti necessari per le due camere di LiciaCube.

Oltre alla camera Leia finalizzata a fotografare delle caratteristiche dettagliate dell’asteroide, l’ente ha voluto portare a bordo una seconda camera, Luke, con un campo di vista molto più largo seppur con una risoluzione minore. Una scelta rivelatasi fondamentale per il successo di LiciaCube data l’espansione inaspettata con la quale si è manifestata la plume, ossia il cono di detriti espulsi da Dimorphos per l’impatto di Dart.

Spetta ora al Cnr-Ifac confrontare l’espansione della nuvola di polvere realmente generata con le previsioni iniziali, un parallelo che fornirà tutte le informazioni possibili sulle caratteristiche geomorfologiche dell’asteroide.

Da sottolineare, infine, la presenza di elementi Cots, ossia sottosistemi sfruttati da LiciaCube già disponibili sul mercato. Tra questi la radio di trasmissione in banda X e l’antenna, entrambe già pronti per lo spazio, oltre ai pannelli solari, alla batteria, e alla propulsione che sono stati, invece qualificati per il volo da Argotec.

Una disponibilità commerciale che ha permesso alla missione un risparmio economico e di tempo.

I diversi know-how dietro alla grande impresa di LiciaCube si stanno rivelando tuttora fondamentali, anche a impatto di Dart avvenuto, specialmente per quanto riguarda lo scaricamento delle immagini acquisite. Il download da LiciaCube avviene, infatti, tramite le antenne del Deep Space Network di Nasa ed è effettuato dal Mission Control Centre di Argotec si-

Corpo dal diametro di 160 metri, l’asteroide Dimorphos è stato scelto come bersaglio nonostante non fosse assolutamente pericoloso per la Terra.

tuato a Torino.

Le immagini vengono messe poi a disposizione del Soc presso lo Space Science Data Center (Ssdc) di Asi a Roma, dove è ospitato lo Science Operation Center della missione LiciaCube.

Una volta giunte al Soc, si avvia il processamento degli scatti, i quali devono essere convertiti in Fits, ossia il formato standard per la conservazione delle immagini astronomiche.

Queste sono, così, accompagnate da una serie di parametri fondamentali che indicano, per esempio, quando lo scatto è stato effettuato e quale distanza avesse LiciaCube dal target Dimorphos e dal Sole, indicando, inoltre, l’angolazione di osservazione rispetto alla nostra stella. Tutte informazioni utili per chi poi dovrà in futuro analizzare gli scatti di LiciaCube. L’Inaf ha, invece, fornito l’algoritmo per la calibrazione delle immagini.

Appena giungono al Soc, le immagini sono disponibili anche per il team di Nasa, grazie all’acquisizione automatica e sincronizzata da parte di entrambi i team.

Con un download quasi completo già poche settimane dopo l’impatto, il team di LiciaCube è ora pronto per inserire le immagini su Matisse, il webtool di Ssdc per la ricerca e l’analisi dei dati di esplorazione spaziale. Lo strumento, ora attivo in una versione test, permetterà di visualizzare le osservazioni di Luke e Leia proiettandole sulla forma tridimensionale di Dimorphos: una strategia di analisi utilissima per comprendere meglio le indagini fotografiche di oggetti cosmici dalla forma non sferica, come nel caso di Dimorphos e Didymos.

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Iss trampolino per cubesat di Giulia Bonelli

La frontiera del lancio di nanosatelliti dalla Stazione Spaziale Internazionale 20 | SPAZIO 2050

La prima astronauta donna europea a camminare nello spazio è stata l’italiana Samantha Cristoforetti.

Chi, in quel pomeriggio estivo del 21 luglio, ha seguito la storica passeggiata spaziale, ricorderà l’attività principale di AstroSamantha, svolta insieme al collega russo Oleg Artemyev: rilasciare nello spazio 10 nanosatelliti. Già, perché la Stazione Spaziale Internazionale è (anche) un’ottima base di lancio, che permette di posizionare cubesat in orbita bassa e a basso costo.

Si tratta di un’ottima alternativa al metodo tradizionale di rilascio dei nanosatelliti, il cosiddetto piggyback (letteralmente, ‘a cavalluccio’), che consiste nell’aggiungere un carico secondario a bordo di un razzo che ha ancora un po’ di spazio rispetto al satellite principale. Questo però significa che i cubesat sono del tutto vincolati al lancio del carico principale, e anche che il loro numero può essere relativamente limitato. Il rilascio di nanosatelliti direttamente dalla Iss, invece, permette non solo di abbattere i costi, ma anche di far partire queste piccole missioni in modo autonomo e in numero più elevato.

Nel caso dell’attività extraveicolare di Cristoforetti e Artemyev, il rilascio dei 10 nanosatelliti russi per ricerche sulle radiofrequenze è avvenuto manualmente.

Una pratica non nuova nella storia delle passeggiate spaziali: già nel 2005 si erano svolti i primi esperimenti di invio manuale di cubesat dalla Iss. Esistono però anche metodi meno artigianali che nel corso degli ultimi anni hanno permesso alla Stazione di perfezionarsi come trampolino per nanosatelliti, grazie ai bracci robotici. I cubesat che giungono sulla Iss a bordo di navicelle cargo (le stesse che portano rifornimenti e materiali utili agli astronauti) possono infatti essere dispiegati nello spazio grazie a specifici sistemi di espulsione. Il primo nel suo genere è stato installato dalla Jaxa nel modulo giapponese Kibō: è il Jem Small Satellite Orbital Deployer, pensato appunto per il rilascio di piccoli satelliti.

Ma il vero ‘decollo’ del mercato dei cubesat rilasciati dalla Iss è arrivato con il primo sistema di espulsione commerciale operato da Nanoracks, che già nel 2013 era diventata la prima azienda privata a gestire il rilascio di nanosatelliti dal modulo giapponese. Nel 2014, dopo aver ricevuto l’autorizzazione dalla Nasa e dalle agenzie partner per sviluppare un proprio sistema per cubesat, Nanoracks ha installato (sempre nel modulo giapponese della stazione) il Nanoracks cubesat Deployer.

Da quel momento, la piattaforma Nanoracks è stata una vera e propria porta d’accesso allo spazio per tutte quelle aziende che avevano deciso di investire sul mercato dei cubesat, senza però riuscire ancora a ottenere uno dei famosi passaggi piggyback sui razzi in partenza da Terra. Tra queste, anche diverse aziende italiane, come la startup di Brescia Gp Advanced Projects, che lo scorso gennaio si è guadagnata un primato non da poco: l’invio nello spazio del più piccolo satellite mai rilasciato dalla Iss. Chiamato Fees2 (da Flexible Experimental Embedded Satellite 2), questo

La prima Eva di Samantha Cristoforetti insieme al cosmonauta Oleg Artemyev, il 21 luglio 2022.

La coppia ha lavorato su una serie di compiti, tra cui il rilascio di dieci nanosatelliti.

Crediti: Esa/Nasa/ Roscosmos

A sinistra il Nanoracks Cubesat Deployer, installato nel 2014 a bordo della Iss come primo sistema commerciale per il rilascio di cubesat. Crediti: Nanoracks

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micro satellite misura appena 10x10x3cm, con una massa complessiva di 300 grammi. Meno di un pacco di pasta.

Come suggerisce il nome, Fees2 è il secondo satellite prodotto dalla Gp Advanced Projects a raggiungere l’orbita terrestre. L’obiettivo iniziale dell’azienda è testare tutte le componenti di questi piccoli sistemi satellitari, compresi i mini pannelli solari che ne permettono il funzionamento. Il progetto a lungo termine è quello di formare una costellazione di cubesat che operi nell’ambito dell’Internet of Things.

Questo è soltanto uno dei tanti esempi delle nuove possibilità offerte dalla collaborazione tra settore pubblico e settore privato in orbita bassa. Una frontiera che recentemente Nanoracks ha deciso di ampliare anche attraverso l’installazione del primo modulo commerciale permanente a bordo della Iss: Bishop,

Fees2, il più piccolo satellite mai rilasciato dalla Iss: 10x10x3cm di dimensioni e 300 grammi di massa. Crediti: Gp Advanced Projects

che significa ‘alfiere’ in omaggio alla sua mobilità.

Sviluppato in collaborazione con Thales Alenia Space, che l’ha assemblato nei suoi stabilimenti di Torino, Bishop è stato agganciato nel dicembre 2020 al nodo 3 della stazione Tranquillity. È pensato per diventare una vera e propria stanza aggiuntiva a bordo della Iss, da utilizzare principalmente come camera di compensazione per il passaggio dei payload dall’interno all’esterno della stazione e viceversa. Grazie alle sue notevoli dimensioni (1.80 metri di altezza e 2 metri di diametro), permette di trasportare carichi molto più pesanti e ingombranti rispetto a quanto consentito fino ad oggi.

Ma non è tutto. Una delle prospettive più interessanti di Bishop riguarda proprio il rilascio di nanosatelliti, che grazie all’alfiere della casa spaziale dispongono adesso di una nuova finestra aperta sul cosmo.

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pionieri alla volta della luna di Manuela Proietti

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Immaginiamo di voler esplorare un luogo che ci è quasi sconosciuto, lontanissimo da casa e da qualunque forma di civiltà e il cui ambiente sappiamo essere ostile alla vita. Un posto in cui vorremmo costruire un avamposto, non prima di aver individuato la location migliore, che sia possibilmente vicino a una fonte d’acqua. Una strategia adottabile potrebbe essere quella di mandare in avanscoperta una piccola squadra altamente specializzata, alla quale affidare il compito di raccogliere informazioni specifiche sull’ambiente per verificarne le criticità, e di testare tecnologie sviluppate ad hoc, in vista di una successiva spedizione, affinché questa abbia maggiori probabilità di riuscita e sia il più possibile priva di rischi per chi dovrà affrontarla. È un po’ questa la filosofia alla base delle missioni cu-

Una rappresentazione di Capstone in orbita attorno alla Luna. Crediti: Nasa/Daniel Rutter

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besat che, nell’ambito del programma Artemis, la Nasa ha pianificato di inviare verso la Luna. E se ne capisce facilmente il motivo. Low cost, flessibili, sviluppabili in tempi brevi, i satelliti in formato small sono un concentrato di alta tecnologia di ultimissima generazione e si stanno rivelando, anche nel campo dell’esplorazione dello spazio profondo, strumenti dalle grandi potenzialità. Basti pensare a quanto fatto dall’italiano LiciaCube della missione Dart della Nasa.

Ed ecco che nel contesto tempestato di incognite come quello del programma lunare, questi nuovi tool possono giocare un ruolo di grande rilievo.

A fare da apripista è Capstone, acronimo che sta per Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, partito il 28

Illustrazione di ArgoMoon.

Crediti: Argotec

giugno scorso dalla Nuova Zelanda a bordo di un vettore Electron di Rocket Lab. Come il nome suggerisce, Capstone è una pietra miliare, perché, di fatto, è la primissima missione dell’era Artemis e ne segna l’inizio sul campo.

Il satellite, dal peso di appena 25 kg dovrà testare la stabilità della Near Rectilinear Halo Orbit (Nrho) che è l’orbita in cui sarà posizionato la stazione cislunare Lunar Gateway, elemento fondamentale dell’architettura Artemis.

Capstone, giunto a destinazione il 15 novembre scorso, è in assoluto il primo veicolo a transitare nella Nrho e vi resterà per circa sei mesi, con l’obiettivo di verificare che i requisiti di potenza e propulsione necessari al mantenimento dell’orbita siano congrui SPAZIO 2050 | 23

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rispetto alle previsioni elaborate dalla Nasa. Oltre a ciò Capstone dimostrerà l’affidabilità delle comunicazioni con le stazioni a terra e soprattutto di soluzioni di navigazione autonoma basate sulla comunicazione tra due sonde, dialogando direttamente con il Lunar Reconnaissance Orbiter della Nasa, attualmente operativo attorno alla Luna.

La seconda spedizione di mini pionieri lunari è quella imbarcata nella missione Artemis-1, partita il 16 novembre alle ore 7:47 italiane dal Kennedy Space Center, in Florida: dei 10 nanosatelliti a bordo dello Space Launch System ben 5 sono dedicati al nostro satellite naturale.

A partire dall’unico passeggero europeo, ArgoMoon, satellite dell’Asi realizzato da Argotec per la Nasa con l’incarico di produrre immagini della missione.

Rilasciato con successo dall’Icps (Interim Cryogenic 24 | SPAZIO 2050

Render di LunaHMap. Crediti: Arizona State University

Propulsion Stage) circa 4 ore dopo il liftoff, il 17 novembre ArgoMoon aveva già inviato a terra due scatti significativi della Terra e della Luna.

Il primo, utile alla calibrazione dei payload, mostra il nostro Pianeta da una distanza di circa 125.000 chilometri. Il secondo è un ritratto alla Luna, catturato quando Orion si trovava a 278.500 chilometri dal nostro satellite naturale.

ArgoMoon è stato rilasciato con successo, e grazie alle telecamere ad alta definizione e a un software di imaging avanzato di cui è dotato, ha registrato immagini della Terra e della Luna.

Il microsatellite ha eseguito le operazioni di puntamento target attraverso l’utilizzo di un software per la navigazione autonoma la cui validazione sarà utile a future missioni nello spazio profondo, Luna inclusa.

Follow the water è invece lo slogan di Lunar IceCube,

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cubesat sviluppato dalla Morehead State University in collaborazione con il Goddard Space Flight Center della Nasa e la Busek Company, progettato per ‘fiutare’ l’acqua e altre risorse utili sulla Luna. Questo aiuterà le future missioni umane sul nostro satellite, per sfruttare al meglio le risorse in situ presenti sulla superficie lunare. Sempre a bordo di Artemis-1, il Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map) è un cacciatore di idrogeno in miniatura.

Progettato da ricercatori e studenti dell’Arizona State University, il cubesat ha l’obiettivo di studiare le abbondanze di idrogeno nelle zone in ombra della Luna.

Sorvolerà la Luna fino a una distanza tra circa 5 e 10 chilometri dalla sua superficie, e costruirà una mappa dell’idrogeno lunare su una scala spaziale di circa 10 chilometri.

Anche LunIR, il cubesat realizzato da Lockheed Mar-

Rappresenrazione di LunIR. Crediti: Lockeed Martin Illustrazione del lander rilasciato dal cubesat Omotenashi.

Crediti: Jaxa

tin, sorvolerà la Luna mappandone la superficie. Il suo obiettivo sarà però più legato alla caratterizzazione della superficie del nostro satellite, in modo da fornire dati aggiuntivi per la valutazione dei siti di allunaggio delle future missioni lunari con equipaggio.

Infine Omotenashi, che in giapponese significa ‘ospitalità’. Ad ospitarlo sarà la Luna stessa: il cubesat, sviluppato dall’agenzia spaziale Jaxa, invierà un nanolander da 1 chilogrammo sulla superficie lunare.

Questo lander in miniatura misurerà la radiazione della superficie del nostro satellite e ne studierà la meccanica del suolo utilizzando accelerometri.

Omotenashi (Outstanding Moon exploration Technologies demonstrated by Nano Semi-Hard Impactor) vuole dimostrare che i futuri lander lunari potranno essere di ogni dimensione e costo.

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Un pIeno dI cUbesAt per VegA c di Fulvia Croci

A bordo del volo inaugurale del razzo tre cubesat realizzati interamente in Italia

13 luglio 2022, una data da ricordare per il settore lanciatori. Quel giorno Vega C, razzo europeo di progettazione e realizzazione italiana, ha spiccato il volo per la prima volta dallo spazioporto Esa di Kourou, in Guyana Francese. A bordo il payload principale Lares 2, un satellite per studi geodetici dell’Agenzia spaziale italiana realizzato dall’Infn su progetto dei ricercatori del Centro Fermi e dell’Università ‘La Sapienza’ di Roma. Il suo compito è misurare con accuratezza il cosiddetto effetto di Frame-Dragging, come previsto dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein.

Oltre a Lares 2 a bordo di Vega C tanta scienza e tecnologia all’avanguardia completamente made in Italy.

Dei sei cubesat portati in orbita dal lanciatore tre sono frutto dell’ingegno dei nostri istituti di ricerca e delle piccole e medie imprese del settore spazio sparse sul territorio nazionale. Stiamo parlando di Astrobio e Greencube, costruiti per l’Asi da Inaf e Università 'La Sapienza' di Roma e di Alpha, ideato dall’azienda romana ArcaDynamics.

Il minisatellite AstroBio cubesat (Abcs), è frutto di un progetto coordinato dall’Inaf, in collaborazione con il gruppo di ricerca della Scuola di Ingegneria aerospaziale della Sapienza e con l’Università di Bologna.

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Alpha satellite: il cubesat Alpha prima dell’integrazione a bordo del Vega C. Crediti: Arca Dynamics Astrobio satellite: il minisatellite Astrobio pronto per il lancio.

Crediti: Inaf/ John Brucato Greencube satellite: il cubesat Greencube in fase di integrazione.

Crediti: Enea

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La vela ha una superficie di 2,1 metri ed è realizzata in mylar alluminizzato. Artica offre un importante compito di in orbit servicing, la possibilità di effettuare operazioni su un satellite nello spazio, una funzione cruciale nelle missioni dei prossimi decenni. La vela si comporta come un aerofreno in orbita bassa, riducendo la quota del satellite alla fine della sua vita operativa, permettendogli di effettuare il deorbiting negli strati più elevati dell’atmosfera. Ad altezze maggiori invece Artica sfrutta la pressione della radiazione solare, modificando l’orbita del satellite.

GreenCube, terzo passeggero italiano, è uno smallsat, sviluppato dai dipartimenti di Ingegneria astronautica, elettrica ed energetica e di Ingegneria meccanica ed aerospaziale della Sapienza. Nato da un progetto coordinato dall’Asi, ha visto anche la collaborazione dell’Enea e dell’Università di Napoli Federico II. GreenCube è il primo esperimento in assoluto sulla coltivazione di piante oltre l’orbita bassa terrestre in condizioni di microgravità. Il cuore del satellite è costituito da una camera pressurizzata destinata alla coltivazione dei micro-ortaggi, all’interno della quale una serie di sensori monitora costantemente i parametri ambientali. Il sistema di controllo consente di regolare la luce, la temperatura e la distribuzione dei nutrienti, per ottimizzare la crescita delle piante.

AstroBio è un laboratorio miniaturizzato basato su un’innovativa tecnologia in grado di eseguire in autonomia esperimenti di bioanalisi nello spazio. Abcs ha permesso di testare alcune tecnologie innovative, in particolare la cosiddetta lab-on-chip, una miniaturizzazione estrema di un laboratorio terrestre.

Nel dettaglio all’interno del satellite è stata installata una camera sigillata che contiene dei reagenti, alcune pompe e una serie di tubi: un sistema che permette di spostare e manipolare i liquidi e farli reagire con le molecole biologiche. Lo scopo della missione è valutare la funzionalità complessiva del laboratorio in un ambiente ostile, caratterizzato dalla presenza di particelle energetiche provenienti dal Sole. I risultati saranno utili per valutare gli impatti dei raggi cosmici sulla salute degli astronauti impegnati nelle missioni interplanetarie.

Il secondo passeggero, Alpha, è uno smallsat a forma di cubo dal peso di 1,2 chilogrammi per 10 centimetri di lato realizzato da un gruppo di startup italiane guidato dalla romana Arca Dynamics. A bordo del satellite c’è una vela solare, Artica (Aerodynamic Reentry Technology In Cubesat Application), sviluppata dalla divisione spazio Spacemind della società Npc di Imola.

greencube è il primo esperimento in assoluto sulla coltivazione di piante oltre l’orbita bassa terrestre in condizioni di microgravità.

L’obiettivo è raccogliere più informazioni possibili sul comportamento dei vegetali che costituiranno parte dell’alimentazione dei futuri astronauti nelle missioni sulla Luna o su Marte. Il microsatellite è totalmente autonomo e ha con sé sensori in grado di trasmettere a terra i dati ambientali e di crescita delle piante in risposta alle condizioni di stress. Dopo l’immissione in orbita è stata svolta la verifica del corretto funzionamento di tutti i sottosistemi di bordo e la temperatura interna alla camera di crescita è stata portata a livelli compatibili con la crescita delle piante.

Successivamente sono stati inviati una serie di comandi da terra che hanno consentito l’inizio del processo di irrigazione dei semi di vegetali per far partire la germinazione. I controlli presso le stazioni dei dipartimenti de La Sapienza e al Broglio Space Center dell’Asi, a Malindi, in Kenya, hanno infine permesso il tracciamento della crescita.

Ad affiancare i cubesat italiani un terzetto realizzato da enti di ricerca europei. Nello specifico i francesi Mtcube-2 e Celesta, progettati dall’Università di Montpellier e lo sloveno Trisat-R, dell’Università di Maribor. Celesta ha come obiettivo confrontare l'ambiente radiativo in orbita terrestre media e quello prodotto all’interno di una camera di irradiazione. Il carico utile del satellite include un monitor di radiazione RadMon e l’esperimento Sel, entrambi sviluppati dal Cern di Ginevra. Infine Mtcube-2 e Trisat-R si occupano della misurazione degli effetti delle radiazioni su diversi tipi di memorie elettroniche nello spazio.

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Guida pratica ai satelliti formato mignon: piccoli, ma solo nelle dimensioni.

Il rilevante ruolo dell’Agenzia spaziale italiana in questo settore

Vedi alla Voce ‘mini’ di Valeria Guarneri

La loro massa è inferiore a 500 chilogrammi, trovano impiego in varie tipologie di missioni e sono caratterizzati da costi ridotti: sono questi i tratti salienti dei piccoli satelliti, strumenti sempre più al centro dei programmi degli enti spaziali (inclusa l’Agenzia spaziale italiana) che prevedono ampi sviluppi scientifici, tecnologici e commerciali.

I satelliti in miniatura, infatti, presentano numerosi vantaggi. Tra essi, ricordiamo: riduzione sostanziale dei tempi di sviluppo delle missioni e loro realizzazione a costi contenuti, sviluppo di architetture di missione inedite e di tecnologie innovative, nonché capacità di rivolgersi ad una larga platea di utilizzatori/stakeholders con una vasta gamma di prodotti e applicazioni.

La famiglia dei satelliti in miniatura è ampia e al suo interno si distinguono diverse categorie, tanto da meritare una guida, una sorta di ‘Wikipedia’ a tema Small Sat. L’elemento che contraddistingue i vari sottoinsiemi è la differente massa.

Cominciamo con i minisatelliti, i ‘big’ della famiglia.

Con questo termine si indicano i satelliti la cui massa è compresa tra 100 e 500 chilogrammi, una riduzione

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Classificazione dei piccoli satelliti Crediti immagine Nasa/Asi

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già significativa rispetto ai satelliti tradizionali che possono raggiungere qualche tonnellata di peso. Il satellite PLATiNO che l’Agenzia spaziale italiana sta sviluppando insieme ad un consorzio di imprese italiane appartiene, ad esempio, a questa categoria.

Proseguendo in ordine decrescente, incontriamo i microsatelliti il cui peso è inferiore a 100 chilogrammi; non esiste invece un valore univocamente definito per il limite minimo. Negli anni infatti la loro complessità è notevolmente aumentata e questo valore si è adeguato di conseguenza, passando da 10 a 25 chilogrammi.

I satelliti con massa compresa tra 1 e 10 chilogrammi, o 25 kg nel caso in cui si utilizzi questo valore come limite inferiore della categoria precedente, sono definiti nanosatelliti.

A seguire, incontriamo i rappresentanti della categoria la cui massa è compresa tra 100 grammi e 1 chilogrammo: i picosatelliti.

La ‘palma’ dei più piccoli della categoria spetta ai femtosatelliti: in questo caso, la massa è inferiore a 100 grammi.

I satelliti appartenenti alle ultime quattro categorie sono spesso impiegati in costellazioni o formazioni e possono avere bisogno del supporto di un satellite maggiore per le comunicazioni.

Tra i satelliti miniaturizzati, inoltre, incontriamo una categoria speciale: i cubesat, che devono il loro nome alla forma e presentano un volume pari a 1 dm cubico e una massa non superiore a 1,33 chilogrammi.

Questi dispositivi nascono in ambito universitario: scopo dei cubesat, infatti, era far esercitare gli studenti nella costruzione di satelliti in miniatura che riproducessero quelli veri e propri.

Lo standard cubesat è stato definito nel 1999 da due docenti universitari: Jordi Puig-Suari della California Polytechnic State University e Bob Twiggs della Stanford University.

Dai laboratori degli atenei i cubesat hanno poi letteralmente spiccato il volo, rivelandosi uno strumento versatile ed economico che ha permesso a università, centri di ricerca e nazioni emergenti di guadagnarsi un posto nel mercato satellitare senza affrontare spese ingenti.

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Una vetrina per le piccole e medie imprese e start-up nazionali con l’obiettivo di evidenziare percorsi unici di crescita, modelli di business in evoluzione e strategie di adattamento e anticipazione dei più avanzati trend del New Space, affinché siano di ispirazione per tutto il comparto.

ZOOM SULLE PMI

OFFICINA STELLARE, DA START-UP A INTEGRATORE VERTICALE di Silvia Ciccarelli

Nata nel 2009, in soli 13 anni Officina Stellare è divenuta leader mondiale nella progettazione, sviluppo e fornitura di sistemi e strumentazione opto-meccanici complessi per applicazioni terrestri, aerospaziali e spaziali.

Nel 2019 l’esigenza di incrementare la capacità produttiva e di consolidare il posizionamento nei mercati esteri ha portato alla decisione di intraprendere il percorso verso la quotazione in Borsa. Tale scelta alla soglia dei 3 anni si è confermata una iniziativa vincente poiché consente di parametrizzare la raccolta delle risorse in funzione delle prospettive di sviluppo e delle opportunità attese in un’ottica temporale più lunga.

Nell’era della New Space Economy la velocità di sviluppo e di produzione, la gestione del rischio e il rapporto tra prezzo e prestazione sono stati ottimizzati attraverso una strategia di integrazione verticale volta all’internalizzazione delle fasi di progettazione, produzione, integrazione e delle campagne di collaudo dei prodotti. La capacità di gestione interna di tutti i processi della catena del valore richiede continui investimenti e viene riconosciuta da Officina Stellare come una delle chiavi distintive per il successo del proprio percorso. Grazie a questa strategia in pochi anni l’azienda è cresciuta in modo costante, sfruttando anche le potenzialità derivanti da un’ampia penetrazione negli ambienti scientifici internazionali. Un 30 | SPAZIO 2050

OFFICINA STELLARE SarCedO (Vicenza)

passaggio importante è stata l’apertura nel 2020 di Officina Stellare Corp., partecipata al 100% da Officina Stellare, con sede operativa negli Usa, uno dei mercati strategici per ricerca scientifica, nuove tecnologie per le comunicazioni, dello Spazio e della Difesa. Più recentemente è stato inoltre chiuso un accordo per l’entrata nel capitale di Officina Stellare da parte di Satellogic Inc., leader mondiale nella raccolta di immagini ad alta ed altissima risoluzione.

In ambito nazionale la collaborazione con gli enti istituzionali è andata di pari passo con la crescita industriale, grazie anche alla maggiore visibilità ottenuta dalla quotazione in Borsa. Con l’Asi Officina Stellare ha da poco siglato il contratto per Earthnext, nano-satellite multispettrale compatto, destinato alla ripresa ad alta risoluzione della superfice terrestre dall’orbita molto bassa (VLEO), grazie ad un sistema di propulsione elettrica abilitante. Earthnext, cubesat realizzato in collaborazione con una filiera totalmente italiana di PMI con l’Università di Napoli “Federico II”, rientra nella flotta di Alcor, il programma Asi per nanosatelliti nell’ambito del quale le Pmi e le start-up trovano formidabili potenzialità di espressione. Earthnext rappresenta il primo importante conseguimento con l’Asi per Officina Stellare; un progetto estremamente innovativo che mira ad esplorare, tra i primissimi al mondo, un ambito applicativo, quello delle riprese della Terra in orbita molto bassa, di grandissimo interesse industriale e commerciale.

Situata in provincia di Vicenza, Officina Stellare per il futuro è proiettata verso la realizzazione di una Space Factory, intesa come luogo dedicato allo sviluppo di nuove tecnologie applicate all’Aerospazio. Con l’obiettivo di agevolare lo sviluppo di tutte le tecnologie abilitanti funzionali al conseguimento di una posizione di leadership, la società si propone inoltre anche come acceleratore e incubatore tecnologico di start-up innovative. Nel 2021, facendo leva sulle numerose collaborazioni, Officina Stellare ha acquisito la partecipazione di due startup innovative: ThinkQuantum e Dynamic Optics, rispettivamente spinoff dell’Università degli Studi di Padova e del CNR. Grazie alla fiducia degli investitori è stato possibile inoltre dedicare un’ampia area dell’azienda all’Academy di Officina Stellare, un luogo nel quale poter accogliere studenti, ospitare iniziative legate al mondo dell’astronomia e dello Spazio, e dove verranno presto attivati master di alta formazione.

Segui la pagina di Officina Stellare nell’Italian Space Industry Online Catalogue, con contenuti aggiornati e link ai canali ufficiali dell’azienda: https://italianspaceindustry.it/ listing/officina-stellare-spa/

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Faremo grandi Cose di Marco Di Clemente

Il processo di miniaturizzazione tecnologica, vale a dire la costante tendenza alla riduzione di dispositivi meccanici, ottici ed elettronici, si afferma come paradigma dominante nell’età moderna. Basti pensare che il primo computer elettronico, costruito nel 1946 dall’Università della Pennsylvania, occupava lo spazio di un appartamento, pesava 30 tonnellate, consumava 200 kW ed aveva una potenza di calcolo irrisoria se confrontata con quella di un moderno smartphone.

Come già avvenuto in diversi settori tecnologici, quali appunto quello dell’elettronica di consumo (cellulari, televisori o altri dispositivi di uso comune), anche nello spazio si assiste in anni recenti ad un processo di riduzione significativa delle dimensioni dei satelliti, a parità o quasi di prestazioni rispetto ai satelliti tradizionali. Come è avvenuta tale rivoluzione? Tutto ciò è reso possibile grazie all’avanzare delle moderne tecnologie e alla capacità di miniaturizzazione che beneficia dei progressi nell’elettronica, permettendo di realizzare unità e sottosistemi di bordo di dimensioni ridotte ma con prestazioni all’avanguardia.

La differenza nelle dimensioni non impedisce quindi ai piccoli satelliti di compiere quasi le stesse operazioni dei satelliti tradizionali: possono scattare foto, girare video, ricevere e trasmettere dati d’ogni genere e per tale motivo stanno rivoluzionando i settori dell’osservazione della Terra, delle telecomunicazioni e dell’esplorazione. La necessità di progettare satelliti di dimensioni e massa ridotte è nata principalmente dalle problematiche legate alla capacità massima di lancio per un lanciatore e dall’obiettivo di contenere e ottimizzare i costi di invio in orbita e di realizzazione di una missione spaziale, ma pone sfide tecnologiche significative perché questa tipologia di satellite richiede innovative tecnologie in tutti i sistemi principali quali quelli di gestione della potenza, propulsione, controllo d’assetto, comunicazione ed elaborazione dati.

La necessità di progettare satelliti di dimensioni e massa ridotte è nata principalmente dalle problematiche legate alla capacità massima di lancio 32 | SPAZIO 2050

La realizzazione di piccoli satelliti non può quindi prescindere da sviluppi tecnologici che permettano di realizzare sistemi miniaturizzati ma comunque efficienti e l’attenzione dell’Agenzia spaziale italiana negli anni passati è stata diretta proprio in tale direzione, al fine di abilitare la realizzazione delle missioni basate su nano, mini e piccoli satelliti.

In tale contesto, giova ricordare ad esempio lo sviluppo di Ssms (Small Spacecraft Mission Service), un sistema di lancio che associato al vettore Vega, permette di lanciare un elevato numero di satelliti con un singolo lancio.

Una delle principali sfide tecnologiche riguarda la gestione della potenza di bordo: i satelliti utilizzano principalmente pannelli solari per convertire la luce in energia elettrica ma il problema principale è legato alla limitata superficie disponibile su cui applicare le celle solari. In tale contesto, l’Asi sta finanziando lo sviluppo di batterie agli ioni di litio che hanno un ra-

Celle solari ad alta efficienza, leggere e flessibili.

Celle solari, Crediti: Cesi Camera ottica miniaturizzata del satellite ArgoMoon .

Crediti: Optec

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bassa, la banda X e Ka per satelliti in spazio profondo.

In questo contesto l’Asi, sfruttando l’esperienza e le capacità uniche al mondo nel settore dei transponder radio di spazio profondo, ha avviato progetti di sviluppo, in collaborazione con l’Esa, per la realizzazione di una versione miniaturizzata dello stesso transponder che sarà utilizzato nelle missioni di prossima realizzazione.

Nel settore della propulsione vanno considerate le limitazioni per quanto riguarda la pressurizzazione dei serbatoi, la quantità di energia chimica stipata e l’utilizzo di materiali pericolosi, e pertanto ci sono sfide non trascurabili nella realizzazione di sistemi miniaturizzati efficienti.

Anche in questo caso vale il concetto di adoperare tecnologie già consolidate per satelliti più grandi, ottimizzate e miniaturizzate ad-hoc per i piccoli satelliti. In tale settore, è stato sviluppato e qualificato da Asi con successo un sistema propulsivo a gas freddi, che garantisce una elevata affidabilità, e sono in sviluppo sistemi a propulsione elettrica versatili ed a basso costo in grado di garantire capacità di manovre orbitali, controllo del puntamento e de-orbiting alla fine della vita operativa. Un altro elemento importante riguarda la strumentazione scientifica installata a bordo dei satelliti che dipende naturalmente dal tipo di missione e di scopo previsti.

La sfida maggiore, in questo caso, riguarda la miniaturizzazione di tecnologie, già consolidate per satelliti maggiori, legate alla realizzazione delle ottiche, nel caso di camere di osservazione, dell’elettronica di prossimità dove viene installato il detector e di tutta la struttura che deve comunque mantenere caratteristiche di stabilità termica e meccanica.

Anche in questo caso gli sviluppi tecnologici in corso mirano a realizzare sistemi a basso consumo con prestazioni elevate che permettono comunque di conseguire dall’orbita bassa immagini ad alta risoluzione.

teo energia/massa molto elevato e quindi si prestano perfettamente per l’utilizzo su satelliti miniaturizzati, celle solari ad alta efficienza, leggere e flessibili, sistemi di movimentazione dei pannelli solari che riescono quindi ad ottimizzare la potenza di bordo ruotando il pannello stesso in direzione perpendicolare al Sole. In ambito telecomunicazioni, le bande di maggior interesse sono la UHF ed S per quanto riguarda l’orbita

Propulsore elettrico Regulus-50 Crediti: T4i

In conclusione, la miniaturizzazione è da un lato una sfida tecnologica, dall’altro una reale opportunità di innovazione. Degli sviluppi che ne derivano, realizzati nel settore dei piccoli satelliti e opportunatamente dimostrati attraverso missioni di validazione tecnologica in orbita, potranno beneficiare anche le missioni tradizionali, realizzando quindi una sinergia tra ‘grande’ e ‘piccolo’.

Asi, grazie al proprio programma di sviluppo tecnologico, oltre ad aver raccolto tale sfida è in grado di supportare duraturi sviluppi abilitanti per tutto il settore dei piccoli satelliti. La strada è tracciata, faremo grandi cose.

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Tecnologie spaziali per un pianeTa più sosTenibile di Redazione

Le tecnologie spaziali sono, oramai, parte integrante della nostra vita e stanno abilitando una nuova e crescente economia, la Space Economy, considerata, assieme alle tecnologie digitali, uno dei più promettenti motori per la crescita economica del nostro Paese. Thales Alenia Space, joint venture tra Thales (67%) e Leonardo (33%), è l’azienda manifatturiera leader nel settore spaziale a livello globale che da oltre quarant’anni fornisce soluzioni ad alta tecnologia per Telecomunicazioni, Navigazione, Osservazione della Terra, gestione ambientale, ricerca scientifica e infrastrutture orbitali, che ha avuto il privilegio di avere un ruolo in primo piano nelle maggiori missioni spaziali a livello mondiale ed è, oggi, un attore imprescindibile dell’avventura spaziale in un percorso in costante evoluzione.

Oggi più che mai, la tecnologia spaziale si sta dimostrando un valido strumento per migliorare la nostra 34 | SPAZIO 2050

Il satellite di terza generazione Mtg -I. Crediti: Thales Alenia Space.

vita sulla Terra, per monitorare, analizzare e fornire soluzioni sia a livello globale che su piccola scala.

Negli ultimi anni, l'Osservazione della Terra ha subito un'evoluzione particolarmente rilevante con un grande impatto su tutti i diversi domini della sostenibilità.

Osservare la Terra dallo Spazio ci aiuta a comprendere meglio quello che sta accadendo sul nostro pianeta, in termini di solo cambiamento climatico, analisi dei mari e degli oceani, monitoraggio dei poli, ma anche diminuzione del suolo e deforestazione, senza tralasciare aspetti più locali, come quelli legati all’agricoltura di precisione.

Attualmente le camere pulite di Thales Alenia Space ospitano tre satelliti chiave nell’ambito dell’osservazione e monitoraggio del nostro pianeta che stanno per partire per le loro rispettive missioni: Mtg – I, il sofisticato satellite Meteosat di Terza Generazione, frutto della collaborazione tra l'Agenzia Spaziale Europea (Esa) ed Eumetsat il cui lancio è previsto entro l’anno, Swot (Surface Water and Ocean Topography) realizzato in collaborazione con l'agenzia spaziale statunitense Jet Propulsion Laboratory (JPL) della Nasa per conto delle agenzie spaziali francese e americana, anch’esso con lancio entro l’anno e Sentinel 1 C del Programma Copernicus con lancio previsto entro il 2023.

Le tecnologie spaziali contribuiscono dunque, in diversi modi, ad un pianeta più sostenibile, con meno emissioni e maggiore ottimizzazione delle risorse. In questa corsa contro il tempo, l’enorme mole di dati che otteniamo grazie alle costellazioni satellitari di osservazione, è probabilmente, insieme alle tecnologie Digital Twin, lo strumento scientifico più potente a disposizione e lo Spazio è certamente un punto di osservazione privilegiato.

SPACE FOR LIFE CREDIAMO NELLO SPAZIO COME NUOVO ORIZZONTE DELL’UMANITÀ PER COSTRUIRE UNA VITA SULLA TERRA MIGLIORE E SOSTENIBILE.

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Gli Starlink e la nuova frontiera della banda larga satellitare di Giuseppina Pulcrano

la ricetta di Elon Musk per la connettività via satellite ad alta velocità

Arthur C. Clarke settantasette anni fa immagina l’uso di ripetitori in orbita geostazionaria per estendere la copertura di sistemi di trasmissione terrestre. Passano circa 20 anni dall’articolo, pubblicato su Wireless World, per i primi lanci di successo dei satelliti Nasa Syncom II e III. Oggi l’internet via satellite ha superato la più visionaria delle idee dello sceneggiatore di 2001: Odissea nello spazio. Streaming, giochi, videochiamate e servizi internet sono forniti da satelliti miniaturizzati, in orbita bassa, tra 300 e 1000 chilometri dalla Terra. Parliamo degli Starlink di Elon Musk, il cui servizio è disponibile anche in Italia. Nei primi giorni di novembre, l’abbonamento è passato da 70 a 50 euro al mese, più 410 euro per l'hardware. Il pacchetto comprende un periodo di prova al termine del quale si conferma l’abbonamento o si restituisce il tutto. La rete Starlink è attiva su tutti e cinque i continenti con quasi un milione di abbonati. La flotta opera a 550 chilometri di altezza e ha raggiunto, con il lancio del 65° lotto dello scorso 28 ottobre, le complessive 3.558 unità in volo. Obiettivo di Musk: arrivare a più di 40.000 unità nei prossimi anni. Le antenne in orbita, non più grandi di mezzo metro, sono montate sui singoli satelliti di 260 chilogrammi circa. Garantiscono una connessione satellitare a banda larga tra Terra e Spazio, autonoma dall’infrastruttura terrestre. L’architettura di connessione funziona grazie a una ritrasmissione bidirezionale spazio/terra che utilizza il Starlink Gateway Site, un centro di terra che comunica con l’unità di volo. Il cliente riceve a casa il kit: antenna, una base, un router, un cavo starlink largo 2,9 cm e lungo 22 metri, un cavo di alimentazione. L’ antenna36 | SPAZIO 2050

phased array- è composta da un singolo pannello solare, capace di orientarsi in modo autonomo. Studiata per essere utilizzata in qualsiasi ambiente terrestre, vanta una capacità di scioglimento della neve fino a 40 mm/ora e una resistenza alle temperature tra i - 30° gradi C a 50°C. Il consumo energetico medio è compreso tra i 50 e i 75 Watt: una lampadina a basso consumo di 1000 W per un’ora, costa circa 20 centesimi di euro. Dotati di sistema di anticollisione autonomi, sono in grado di evitare impatti con altri satelliti o con detriti spaziali. Un sistema che riduce il rischio di errori umani, assicurando una eccezionale affidabilità. I sensori di navigazione rilevano in modo autonomo la posizione delle stelle, l’altitudine e l’orientamento di ciascun satellite. Dotati di laser ottici spaziali, ancora in fase di test, questi satelliti trasmettono dati senza passare per le stazioni locali a terra. La connessione via satellite della SpaceX non si limita agli Starlink ma comprende anche gli Swarm, satelliti operativi per i servizi l’Internet of Thinghs (IoT). Gli Swarm della SpaceX si distinguono per la dimensione: sono in assoluto i più piccoli satelliti presenti nello spazio, con

Starlink network architecture

L’immagine mostra l’architettura del sistema di comunicazione via internet di Starlink. La comunicazione è bidirezionale: l’unità di volo comunica con il centro di terra e con il cliente. Crediti: 3G4G5G

dimensioni che non superano gli 11 x 11 x 2,8 cm. Sono pensati per occupare poco ingombro per la messa in orbita, abbattendo anche i costi di lancio rispetto alla maggior parte dei satelliti. Un risparmio che la SpaceX rivendica nelle sue politiche commerciali. Di fatto è la sola azienda al mondo autonoma nei sistemi di lancio e di rientro per umani e per satelliti.

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A che cosA servono i cubesAt? di Giulia Bonelli

i servizi offerti dalla nuova frontiera dei nanosatelliti

Piccoli, agili, economici, versatili e altamente innovativi. Sono i nanosatelliti, o cubesat, satelliti delle dimensioni di una scatola da scarpe o anche meno, che negli ultimi anni stanno rivoluzionando il modo di concepire l’accesso allo spazio.

Ma a che cosa servono questi satelliti in miniatura? Dall’Internet of Things alla connessione globale, dall’In-Orbit Servicing ai sistemi di sorveglianza, dagli esperimenti in microgravità per la farmacologia e la scienza dei materiali, all’esplorazione robotica 38 | SPAZIO 2050

I nanosatelliti, o cubesat, negli ultimi anni stanno rivoluzionando il modo di concepire l’accesso allo spazio. Crediti: Nasa

del Sistema solare in supporto alle grandi missioni: moltissimi sono i servizi offerti dai nanosatelliti, e altrettante le possibili ricadute tecnologiche sul nostro pianeta.

Fino a qualche decennio fa, applicazioni di questo genere erano inimmaginabili. Basti pensare che i cubesat nascono come una sorta di giocattolo altamente tecnologico, inizialmente concepito per scopi didattici. Siamo negli Stati Uniti, verso la fine degli anni ’90, Bob Twiggs e Jordi Puig-Suari, due professori rispettivamente all’Università di Stanford e all’Università Politecnica della California, decidono di utilizzare in classe dei piccoli prototipi di satelliti: i primissimi cubesat.

In quegli anni anche l’Italia, nelle aule dell’Università di Roma La Sapienza, sperimenta con il Professor Filippo Graziani un programma di realizzazione di cubesat universitari, poi finanziati dall’Agenzia Spaziale Italiana. In circa vent’anni le capacità italiane si sono consolidate, arrivando a progetti all’avanguardia come il nanosatellite LiciaCube dell’Asi, testimone oculare dello scontro tra la sonda Dart e l’asteroide Dimorphos. O ancora ArgoMoon, cubesat sempre italiano, a bordo dello Space Launch System parte della prima missione del programma Artemis verso la Luna.

Ma al fianco delle missioni scientifiche e tecnologiche, le applicazioni forse meno conosciute eppure altrettanto interessanti sono legate ai servizi offerti dai nanosatelliti. Non serve andare troppo lontano: basti pensare ad esempio all’Internet of Things, popolata dagli ‘oggetti intelligenti’ che sempre più stanno entrando nella nostra vita di tutti i giorni: computer, smartphone e tablet, ma anche gli oggetti che ci circondano all’interno delle nostre case, al lavoro, nelle città, e che sempre più spesso sono interconnessi. Le costellazioni di nanosatelliti possono fornire un utilissimo aiuto in questo settore, poiché in grado di fornire una connessione globale a basso costo consentendo l’accesso internet anche alle zone più remote, non coperte dai servizi Tlc ‘standard’. Un passo importante quindi verso la riduzione di quel “divario digitale” attribuibile per la maggior parte alla mancata disponibilità economica da parte dei paesi in via di sviluppo di dotarsi di una struttura Tlc in grado di fornire un accesso ad Internet affidabile ed economico.

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In-Orbit Servicing del futuro: Iperdrone

Tornando all’Internet of Things, le applicazioni pratiche dell’impiego dei cubesat in questo ambito vanno dal controllo di infrastrutture nazionali come autostrade, ferrovie, ponti, dighe al monitoraggio ambientale. A tal proposito, il servizio di Internet of Things basato su costellazioni di nanosatelliti potrebbe anche essere un valido aiuto per contrastare la crisi climatica che stiamo vivendo.

Ad esempio, fornendo informazioni per migliorare i sistemi di irrigazione e risparmiare le risorse idriche.

Questi servizi sono tanto più efficienti quanto più riescono a contare su costellazioni numerose, negli ultimi anni infatti la tendenza emergente è quella delle così dette megacostellazioni di nanosatelliti, relativamente poco costose rispetto a quelle realizzabili con satelliti di taglia superiore e più facili da dispiegare in orbita con un numero ridotto di lanci. Diverse quelle già attive, fra le quali quella della compagnia Spire Global, che offre una rete di oltre 90 cubesat per applicazioni che vanno dalle previsioni metereologiche ai sistemi di sorveglianza marittima e di air trafficking.

Ci sono poi tutti i servizi offerti dal settore sempre più in espansione dell’In-Orbit Servicing, che comprende un gran numero di attività orbitali come i cosiddetti servizi di life-extension di satelliti giunti al limite della propria capacità energetica, i servizi di refuelling o di deorbiting, o ancora i servizi di active debris removal (Adr). Questi ultimi sono forse i più urgenti, nell’ottica di un utilizzo sempre più massiccio dell’orbita bassa - con un conseguente aumento della ‘spazzatura spaziale’. Secondo lo Space Environment Report 2022 dell’Esa, ci sono attualmente circa 30mila pezzi di detriti spaziali in orbita bassa. La missione Clearspace 1 dell’Esa, che dovrebbe diventare operativa nel 2026, ha come obiettivo proprio quello di intercettare un grosso debris spaziale, catturarlo per poi rientrare in maniera controllata in atmosfera. In questa attività il satellite dall’Agenzia Europea sarà assistito da un nanosatellite, denominato e-Inspector, supportato dall’Agenzia Spaziale Italiana nell’ambito di uno dei programmi di sviluppo tecnologico dell’Esa. Questo cubesat avrà il compito di ispezionare il detrito fornendo informazioni utili per la sua rimozione proprio alla sonda madre Clearspace 1.

I cubesat della costellazione Spire Global.

Crediti: Esa

Un ‘drone spaziale’, in grado di svolgere manovre in orbita molto precise rispetto a un target virtuale predefinito con requisiti di safety compatibili anche con la ISS. È Iperdrone, un nanosatellite dell’Agenzia Spaziale Italiana il cui lancio è previsto nel 2023 che ha l’obiettivo di validare in orbita tecnologie propedeutiche all’In-Orbit-Servicing fra cui, in primis la capacità di ispezione, ad esempio della ISS o di altri sistemi in orbita bassa, incluso lo stadio alto del lanciatore dopo la separazione, ed in un secondo momento rendezvous e docking. In futuro, una versione avanzata di Iperdrone potrebbe portare anche allo sviluppo di sistemi di rientro non distruttivo in atmosfera.

Questo permetterebbe di portare in orbita payload di vario genere, ad esempio anche esperimenti scientifici in microgravità, che potrebbero poi essere riportati a terra proprio come oggi accade per i carichi destinati alla ISS. Fornendo così un’alternativa altrettanto valida e molto più economica.

Questi e molti altri sono i servizi offerti dalla tecnologia cubesat, che permettono di rendere più accessibili, versatili ed economiche le applicazioni già attualmente in uso grazie ai satelliti tradizionali. Contribuendo così anche alla grande sfida della democratizzazione dello spazio.

La futura missione Clearspace 1 dell’Esa per la rimozione dei detriti spaziali. Sarà affiancata dal cubesat dell’Asi e-Inspector.

Crediti: Esa

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In dIfesa deglI asset spazIalI di Andrea Cardellicchio Head of Commercial Development – Linea di Business Satellite Systems and Operations di Telespazio

Sovraffollamento delle orbite, fenomeni naturali, attacchi da parte di nazioni ostili. Sono questi pericoli che minacciano gli asset spaziali, gli stessi da cui dipendono servizi irrinunciabili per la qualità della vita sulla Terra e per la sicurezza dei suoi abitanti.

Le orbite spaziali più importanti sono già oggi congestionate da una crescente spazzatura spaziale. Secondo l’Agenzia Spaziale Europea il numero di detriti regolarmente tracciati dalle reti di sorveglianza spaziale è di circa 31.600, ma quello stimato è nell’ordine delle centinaia di milioni.

Numeri così elevati aumentano la possibilità di collisioni, imponendo: costi operativi più elevati e una minore vita utile dei satelliti a causa delle frequenti manovre per evitare le collisioni; rischio di perdere importanti risorse spaziali e servizi associati; rischio per gli esseri umani nello spazio. L’avvento di mega-costellazioni per le comunicazioni a banda larga e la cosiddetta democratizzazione dello spazio, abbassando le barriere di accesso, sta contribuendo a peggiorare la situazione.

L'affollamento fisico delle orbite con satelliti e detriti può portare a una reazione a catena, nota come sindrome di Kessler, un fenomeno in cui la quantità di spazzatura in orbita raggiunge un punto tale da creare sempre più detriti spaziali e rendere difficile o impossibile l’accesso allo spazio, minando definitivamente la sostenibilità di questa risorsa.

I detriti, però, non sono l’unica minaccia per satelliti e altri asset fondamentali. Più il nuovo dominio spaziale diventa strategico per la difesa, più diventa conteso, con i diversi schieramenti che sviluppano capacità per danneggiare i beni spaziali in diversi modi.

Fra queste elenchiamo minacce cinetiche con attacco diretto a un satellite o a una stazione terrestre; armi anti-satellite lanciate da terra (Direct Ascent ASAT); armi ASAT co-orbitali, manovrate verso il bersaglio previsto o in prossimità di esso e attacchi alle stazioni terrestri; minacce non cinetiche che provocano effetti sui satelliti anche senza contatto (laser, microonde 40 | SPAZIO 2050

ad alta potenza, ecc.); minacce elettroniche come interferenze con le comunicazioni da o verso i satelliti (jamming, spoofing, ecc.); minacce cyber che impattano gli stessi dati satellitari e i sistemi che ne utilizzano, trasmettono e controllano il flusso; minacce derivanti da satelliti di ispezione che avvicinano i nostri asset per ottenere informazioni o dettagli costruttivi.

Ai danni volontari, causati dall’uomo, vanno poi aggiunti quelli accidentali, provocati da fenomeni naturali. Nell’agosto del 1972, una serie di potenti tempeste solari causò un blackout dei satelliti e dei sistemi di comunicazione a terra. Fortunatamente in quel periodo non c'erano esploratori umani al di fuori del campo magnetico protettivo della Terra. Se gli astronauti avessero incontrato queste tempeste dall'interno dei loro moduli, le massicce dosi di radiazioni avrebbero causato un avvelenamento acuto. Per un astronauta impegnato in una passeggiata spaziale l’evento sarebbe stato fatale.

Episodi come questo svelano il ruolo cruciale che le informazioni di Space Weather giocano nelle attività extraterrestri. Le mutevoli condizioni del sistema solare hanno infatti un impatto sulle risorse spaziali e sui servizi associati, ad esempio: disturbi alle comunicazioni radio e satellitari, effetti sulla salute degli equipaggi di voli ad alta quota/alta latitudine, interferenze radar, effetto sulla ionosfera e conseguenti impatti sui servizi di navigazione, impatto sull'elettronica di bordo dei satelliti.

Tutte le minacce citate fin qui trovano un argine nella Space Domain Awareness, l’insieme di atti-

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vità volte a controllare l'ambiente spaziale, compreso il monitoraggio dei fenomeni naturali e il tracciamento degli oggetti in orbita. Le componenti principali della SDA sono: Space Traffic Management, attività mirate a evitare collisioni tra satelliti e detriti; Space Intelligence, protezione dei satelliti che forniscono servizi essenziali e raccolta di informazioni volte ad avere un vantaggio competitivo nel dominio spaziale; Space Weather, rilevamento, previsione e valutazione dei fenomeni solari e meteorologici.

L'approccio integrato di Telespazio contro queste minacce si basa su una consolidata esperienza in attività di Space Situational Awareness. Fin dagli anni Sessanta, infatti, Telespazio ha condotto attività di gestione dei satelliti, che implicano la prevenzione delle collisioni e al rilevamento delle anomalie. Oltre a collaborazioni con istituzioni italiane, francesi ed europee, Telespazio è impegnata in progetti che coinvolgono tutte e tre le componenti della SDA, tra cui importanti progetti europei come H2020 Spaceways e EDIDP INTEGRAL. Tutte le attività elencate fin qui non sarebbero possibili senza una sorgente di dati affidabile e continua. Ad oggi le tecnologie più utilizzate sono radar e telescopi che da terra raccolgono informazioni sugli oggetti nello spazio. Telespazio ha investito in Northstar, la start up che per prima ha considerato la possibilità di raccogliere queste informazioni direttamente nello spazio, superando così le limitazioni geografiche e di condizioni atmosferiche. La costellazione

Northstar sarà lanciata nel primo semestre del 2023 e Telespazio sarà il distributore esclusivo di dati e servizi per le istituzioni e difese europee.

In conclusione, un approccio integrato alla Space Domain Awareness prevede un unico ambiente in cui tutti e tre i pilastri sono rappresentati, molteplici sorgenti di dati sono disponibili e le informazioni sono rapidamente fruibili da utenti e operatori. Tramite l’evoluzione del prodotto ease-ground, già dalla fine del 2022 Telespazio renderà disponibile una prima soluzione per realizzare l’approccio integrato: una piattaforma digitale, completa e scalabile, basata su algoritmi e tecnologie avanzate, che consentono la fusione di dati provenienti da fonti diverse e l’erogazione di servizi di STM, Space Intelligence e Space Weather in un ambiente integrato che sfrutta le più avanzate tecnologie di Intelligenza Artificiale/ Machine Learning ed uso di reti neurali.

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IN VETRINA

Il lIbro Diventare astronauta, la realtà Di un sogno di Paolo D’Angelo

Dal sapore autobiografico il primo romanzo di Paolo Nespoli è un incoraggiamento alla lotta contro le proprie paure

L’unico giorno giusto per arrendersi è il primo romanzo scritto da Paolo Nespoli dopo i tre lavori precedenti dedicati alle sue avventure spaziali. È un libro che, per chi conosce l’autore, per lunghi tratti potrebbe sembrare un’autobiografia, cosa che lui nega.

Il volume racconta la storia di Manlio Santachiara, un astronauta da poco in pensione, e Stella, una ragazza brillante ma inquieta, figlia di Eleonora, una cara amica di gioventù di Manlio.

Il racconto, diviso in tre parti, inizia con l’incontro casuale dei due protagonisti in un piccolo paese della Toscana dove Manlio si reca per tenere una conferenza in una scuola e con la speranza di incontrare Eleonora, la ragazza con la quale aveva stretto una tenera amicizia in gioventù condividendo con lei il sogno di diventare astronauta che aveva sin da bambino.

Eleonora le aveva dato il coraggio e la volontà di crederci ed è sua la dedica “Il giorno giusto per arrendersi è l’ultimo” scritta nel libro che aveva regalato a Manlio al momento della loro separazione. Saputa la triste notizia della morte di Eleonora tanti anni prima e incontrata casualmente la figlia di lei, Stella, Manlio decide allora di assecondare la richiesta che la donna le aveva fatto in una lettera tempo prima, ovvero aiutare la ragazza a trovare la forza e il coraggio per superare le sue insicurezze e i dubbi che la bloccano nel provare a realizzare i suoi sogni.

La parte centrale del romanzo, ambientata a Livorno alcuni mesi dopo, narra i giorni nei quali Manlio guida Stella in alcune prove fisiche a terra, in mare e in aria, le stesse sfide che l’astronauta aveva superato quando 42 | SPAZIO 2050

titolo: L’unico giorno giusto per arrendersi autore: Paolo Nespoli editore: Mondadori anno edizione: 2022 Prezzo: 19,50 euro

era Incursore nell’esercito, durante i vent’anni di addestramento alla Nasa e nei 12 mesi di vita nella Stazione Spaziale Internazionale.

Nella terza e ultima parte il racconto si sposta su quella che è la lotta più difficile da superare, quella di Manlio contro una malattia grave che nel giro di poco tempo gli toglie forze ed energie fisiche e gli spegne impietosamente ogni aspettativa futura.

Ancora una volta la volontà e la determinazione premiano e il messaggio, presente tra le righe di tutto il racconto, è rivolto a tutti soprattutto ai giovani, ed è molto chiaro: bisogna sempre lottare contro le proprie paure e insicurezze, sconfiggere i dubbi e riconoscere le proprie capacità per metterle a frutto senza mai arrendersi. Almeno fino all’ultimo giorno.

READY FOR THE READYFUTURE FOR

THE FUTURE

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