Detriti spaziali una nuova squadra di sentinelle

di Valeria Guarnieri

Sono telescopi di nuova concezione, con tecnologia italiana, che sorveglieranno il cielo alla ricerca di detriti spaziali: sono i quattro telescopi della costellazione Flyeye, destinati appunto all’attività di monitoraggio e tracciamento dello space debris che costituisce un pericolo concreto per i satelliti operativi per varie tipologie di servizi.

Uno dei quattro telescopi è fnanziato dai fondi allocati per il Piano triennale delle Attività dell’Agenzia spaziale italiana, mentre gli altri tre sono fnanziati tramite i fondi del Pnrr e Fondo Complementare assegnati all’Asi. Il contratto per avviare la fornitura delle quattro ‘vedette’ è stato sottoscritto tra Asi e Ohb Italia S.p.A. il 16 settembre 2022, dopo un intenso lavoro degli ufci tecnici e amministrativi dell’agenzia che hanno gestito un iter complesso in tempi molto rapidi.

I telescopi saranno installati in diferenti località, due nell’emisfero settentrionale (Italia e Messico Tbc) e due in quello meridionale (Australia e Argentina), in modo da incrementare la capacità di monitoraggio e mitigazione del rischio di collisione con i satelliti. Le stime attuali calcolano che vi siano oltre 750mila detriti di dimensioni maggiori di 1 centimetro nell’orbita terrestre: nonostante le ridotte dimensioni, questi frammenti possono danneggiare le infrastrutture satellitari che ofrono tanti servizi fondamentali nella nostra vita quotidiana, dalla meteorologia alle telecomunicazioni.

Ciascun telescopio Flyeye ha un campo di vista di circa 45 gradi quadrati ed è dotato di 16 camere ottiche che imitano la complessa struttura dell’occhio di una mosca, consentendogli la copertura di tutta la volta celeste visibile più volte ogni notte. I telescopi hanno un’elevata dinamica con una velocità di riposizionamento di +/- 5 secondi e mostrano una precisione di puntamento di 10 arcsec.

I loro strumenti sono in grado di tracciare lo space debris nell’orbita Hleo (High Low Earth Orbit, tra mille e 2mila chilometri) e in quella Meo (Medium Earth Orbit, tra 2mila e 34mila chilometri); le loro osservazioni permetteranno di calcolare le traiettorie degli insidiosi frammenti in modo da poter individuare quelli potenzialmente pericolosi per i satelliti e gestire eventuali manovre per pervenire collisioni.

«La rete dei telescopi Flyeye, integrata con gli altri sensori nazionali dedicati all’osservazione dei detriti, è il primo tassello fondamentale per la realizzazione di un sistema di Space Trafc Management nazionale» ha dichiarato Marco Castronuovo, Responsabile dell’Ufcio STM dell’Asi.

Infne, l’infrastruttura Flyeye sarà dotata di un software avanzato che ne consentirà l’utilizzo in maniera automatica e coordinata e permetterà la creazione di un catalogo che conterrà le orbite aggiornate di tutti gli oggetti in orbita (oltre una determinata soglia di dimensioni) nella fascia orbitale Hleo/Meo.

Il primo osservatorio sarà situato presso il Centro spaziale dell'a si a Matera, in Italia a a

È prevista la realizzazione di 4 'sentinelle’, collocate in diversi luoghi del pianeta. Due saranno costruite nell’emisfero settentrionale, in Italia e in Messico (Tbc). Le altre due sorgeranno nell’emisfero meridionale, in Argentina e Australia. L’obiettivo è aumentare le capacità di monitoraggio e mitigazione del rischio legato allo space debris

di Redazione

Flyeye è un telescopio di nuova concezione, tutta italiana, sviluppato da Ohb Italia e rivolto alla mitigazione del rischio derivante da asteroidi in rotta di collisione con la Terra e da detriti spaziali fuori controllo. Il termine “Flyeye” trae origine dalla sua capacità di imitare la complessa struttura dell’occhio di una mosca. L’ampio campo visivo viene scomposto in 16 sottocampi che sfruttano l’intera apertura dello specchio primario e indirizzano il fascio visivo ad altrettante camere ottiche. Il telescopio è dotato di una elevata velocità di riposizionamento (+/- 5 sec.), unita ad una precisione di puntamento di 10 arcsec.

Gli asteroidi, pur contenendo informazioni uniche sull'origine del sistema solare, sono detriti che rappresentano una potenziale minaccia per il nostro pianeta. Attualmente si conoscono oltre 20.000 oggetti vicini alla Terra ( Near earth objects), di cui circa 800 sono potenzialmente pericolosi. Flyeye permette di implementare un servizio di protezione della Terra ad ampio raggio, unico nel suo genere, scansionando il cielo visibile almeno due volte per notte. L’avvistamento degli asteroidi avviene con una settimana di anticipo rispetto al possibile impatto in virtù delle osservazioni ottiche di elevatissimo dettaglio. Il telescopio riesce infatti ad intercettare in orbita un oggetto delle dimensioni di una pallina da tennis del diametro di 8cm che si muove alla velocità di 8km/sec a circa 1000Km di distanza dalla superfcie del globo. Il primo prototipo di telescopio Flyeye è stato realizzato per Esa-European space agency, con il fattivo supporto di Asi-Agenzia spaziale italiana, del quale si sta completando in questi giorni la Factory acceptance test. Al contempo è stato acquisito un contratto relativo alla realizzazione dell’osservatorio presso la base di Geodesia Spaziale dell’Asi a Matera. Questa struttura ospiterà temporaneamente il telescopio per il completamento del ciclo di accettazione e per la prima fase osservativa, in attesa di essere trasferito presso la sua destinazione fnale in Sicilia.

Nell’ambito dello Space surveillance & tracking (Sst), monitoraggio spaziale ai fni della sicurezza, Ohb Italia ha inoltre frmato con l’Agenzia spaziale italiana, alla fne dello scorso anno, la fornitura di altri quattro telescopi Flyeye: di questi uno è fnanziato con fondi del Piano triennale attività (Pta) dell’Asi mentre gli altri tre attraverso i fondi del Pnrr (Piano nazionale ripresa e resilienza) assegnati all’Agenzia secondo le previsioni di intervento contenute nel piano Next generation Eu.

Le nuove sentinelle dello Spazio saranno installate in Europa, Australia, Nord America e Sud America e permetteranno di incrementare le attività di monitoraggio e mitigazione del rischio di collisione di asset spaziali con altri veicoli spaziali operativi o detriti spaziali. La rete dei telescopi Flyeye sarà inoltre dotata di un software avanzato che consentirà di operare in modalità automatica e coordinata, permettendo la realizzazione di un catalogo che traccerà, oltre una certa soglia di dimensioni, tutti gli oggetti orbitanti nella fascia orbitale H-Leo/Meo.

L'implementazione della rete Flyeye consente all'Italia di suggellare le sue capacità sistemiche e di essere leader mondiale nell'osservazione ottica per la Space surveillance & tracking. Oggi i detriti spaziali sono una delle principali minacce agli strumenti operanti nello Spazio, i quali se danneggiati avrebbero conseguenze impattanti sul nostro pianeta. L’infrastruttura satellitare già in orbita è essenziale per i servizi su cui tutti noi facciamo afdamento nella nostra quotidianità, dalla meteorologia e dalle comunicazioni al trasporto globale di merci e passeggeri. Si stima che siano più di 750.000 i detriti di 1 cm attualmente presenti in orbita terrestre, che possono danneggiare gravemente le performance dei satelliti in esercizio. Ciò rende facile apprezzare la notevole importanza che rivestono i telescopi di terra Flyeye al fne di mantenere un ambiente orbitale più sicuro e protetto.

C’è un cartoon di successo della Walt Disney Pictures, Wall•E che, nella sua scena introduttiva, mostra una futuristica orbita terrestre letteralmente invasa da rottami. Vecchi satelliti non più funzionanti o resti di missioni spaziali divenuti, negli anni, Space debris… rottami.

Un futuro distopico che potrà essere evitato con le missioni di In-Orbit Servicing (Ios); una sorta di pitstop orbitale per satelliti con l’obiettivo di garantire continue e costanti operazioni robotiche per estenderne, teoricamente all’infnito, la vita operativa: rifornimento di propellente, riparazione o sostituzione di componenti, trasferimento orbitale e rientro atmosferico assistito. Non è fantascienza ma si avvia già oggi a essere realtà; l’Agenzia spaziale italiana (Asi), infatti, ha frmato con Thales Alenia Space (joint venture tra Thales 67% e Leonardo 33%) – mandataria di un Raggruppamento Temporaneo d’ Imprese (Rti) di cui fanno parte le aziende Leonardo, Telespazio, Avio e D-Orbit – un contratto del valore complessivo di 235 milioni di euro per la progettazione, lo sviluppo e la qualifca di una missione dimostrativa dedicata proprio ai servizi di sorveglianza dell’ambiente spaziale (Space Situational Awarness) e gestione del trafco spaziale (Space Trafc Management).

In alto, concept preliminare della missione dimostrativa di In-Orbit Servicing.

Lo sharing vede Thales Alenia Space Italia con circa il 55% dell'aggiudicazione totale rispetto al valore complessivo del progetto, Avio con il 15%, Leonardo con il 12%, D-Orbit con il 10% e Telespazio con il 3% mentre il restante 5% è stato aggiudicato a subappaltatori del Consorzio.

Il contratto fa parte delle risorse investite dal Governo italiano tramite il Piano nazionale di ripresa e resilienza (Pnrr), attraverso il quale l’Asi ha potuto fnanziare una serie di importanti programmi nazionali, come la Space Factory, evidenziati nel resoconto del quadriennio Asi 2019-2023.

«L’In-Orbit Servicing – spiega Enrico Cavallini, Responsabile dei contratti di Asi – riguarda il portfolio di servizi che è possibile fornire agli asset orbitali in senso ampio. In dettaglio; la missione dimostrativa nazionale ha l’obiettivo di sviluppare le capacità tecniche, tecnologiche e operative di un ampio insieme di servizi orbitali, al fne di consentire all’industria nazionale del settore aerospaziale un posizionamento di primo piano in ambito internazionale e preparare, nel medio e lungo periodo, i servizi orbitali del futuro e la logistica spaziale. A questa si afanca lo sviluppo del Multi-purpose Green Engine, un motore ‘verde’ di nuova generazione sviluppato attraverso tecniche di manifattura additiva e approcci di prototipazione rapida per le applicazioni di logistica spaziale ad ampio spettro, da quelle di ultimo stadio e kick-stage di lanciatore di classe media, a quelle di modulo orbitale per l’In-Orbit Servicing e Space Rider. L’Asi è il soggetto attuatore d’implementazione del progetto, nell’ambito dei fnanziamenti di Pnrr e Fondo

Complementare, più specifcatamente Missione 1 – Componente 2 ‘Digitalizzazione, Innovazione e Competitività del Sistema Produttivo’ – Intervento 4.4 ‘Tecnologia Satellitare ed Economia Spaziale’ – ‘In-Orbit Economy’, conferitogli dall’amministrazione titolare, il Ministero per le Imprese ed il Made in Italy che vede a sua volta due linee di investimento sinergiche: la missione dimostrativa di In-Orbit Servicing e il motore Multi-purpose Green Engine (Mpge)».

Le operazioni in orbita saranno eseguite da un braccio robotico sviluppato da Leonardo, in collaborazione con I’Istituto italiano di tecnologia (Iit) e l’Istituto nazionale di fsica nucleare (Infn) e la partecipazione della pmi Sab Aerospace.

La missione dimostrativa in orbita bassa (Leo) sarà pronta al lancio entro il 2026 e testerà le tecnologie abilitanti per queste future missioni di servizio orbitali, eseguendo diverse operazioni robotiche su satelliti già in orbita.

«Il sistema – precisa Rocco Maria Grillo dell’unità trasporto spaziale e In-Orbit Servicing dell’Asi - sarà composto da due satelliti (un servicer che realizza i servizi e un satellite target) e dei relativi servizi di controllo e gestione a terra, che dovranno svolgere, in maniera del tutto autonoma e attraverso i necessari standard di sicurezza, una serie di operazioni in orbita, secondo un proflo di capacità incrementale. In particolare, il Servicer che sarà realizzato da Thales Alenia Space Italia, sarà l’infrastruttura orbitale che efettuerà le manovre di servicing. Telespazio, insieme ad Altec, sarà invece responsabile della progettazione, dello sviluppo e della validazione del segmento di terra e del centro di controllo della missione». Avio svolgerà le attività di progettazione e sviluppo del Modulo di Supporto Orbitale e di Propulsione del Servicer.

La società D-Orbit progetterà e realizzerà la piattaforma satellitare target – che si basa sulla piattafor- ma ION (InOrbit Now) di proprietà dell’azienda – e il sistema di rifornimento e di refuelling verso il satellite target. Leonardo svilupperà il braccio robotico per le manovre di capturing per la fase fnale di avvicinamento, attracco e separazione del servicer con il target». La seconda linea programmatica dell’In-orbit servicing riguarda lo sviluppo del Multi-purpose Green Engine (Mpge), un motore a propellente liquido “green”, che potrà essere utilizzato nelle future applicazioni di In-Orbit Servicing e di Space Logistics. Il costo complessivo delle attività relative al motore è pari a circa 55 milioni di euro e prevede lo sviluppo di due diferenti versioni dello stesso. Una prima concepita per essere impiegata come ultimo stadio di lanciatore e una seconda per attività di In-Orbit Servicing.

L’Mpge sarà infatti caratterizzato da un’ampia versatilità d’impiego (da cui la defnizione multi-purpose) sia come modulo propulsivo di sistemi spaziali per servizi in orbita di futura generazione, anche in confgurazioni riutilizzabili come Space Rider, sia come motore dello stadio orbitale di lanciatori classe Vega. «Questo propulsore, della classe del chilo-newton (ovvero 100 kg di spinta) - racconta Roberto Bertacin, anch’egli dell’Unità Trasporto Spaziale e In Orbit Servicing di Asi – è caratterizzato dall’utilizzo di una combinazione ossidante-combustibile allo stato liquido. Grazie a un’intrinseca capacità di regolazione, potrà equipaggiare gli stadi orbitali dei lanciatori Vega oppure essere operato come modulo propulsivo per piattaforme spaziali orbitanti. A diferenza delle attuali combinazioni di propellenti liquidi non criogenici, in grado di mantenere il proprio stato fsico a temperature ambiente e prestazioni per missioni operative di diversi mesi o anni, il motore farà ricorso a composti caratterizzati da tossicità estremamente inferiore. Questa caratteristica, grazie ad una notevole riduzione dei rischi per la salute umana e degli impatti ambientali, consentirà di semplifcare le procedure di caricamento (ridimensionando i livelli di sicurezza da esse richiesti) e di ridurre tempi e costi associati. Una volta caratterizzate e verifcate le capacità prestazionali del motore, inoltre, il ventaglio delle possibili applicazioni potrà essere certamente ampliato includendo anche profli di missione Deep Space (caratterizzate da lunghe fasi di crociera, grazie alla versatilità intrinseca del motore, alla sua capacità di riaccensione e alla cosiddetta ‘storabilità’ della combinazione di propellenti utilizzati».

Tra i punti di forza delle missioni di In-Orbit Servicing, infne, anche il ricorso all’utilizzo dell’Intelligenza Artifciale che potrà garantire una maggiore automazione e una più efcace resilienza del programma.

«Ad oggi – conclude Cavallini - l’utilizzo dell’Intelligenza Artifciale sugli asset satellitari è un’opportunità di spin-in da settori non-spazio a quelli spazio e di sviluppo specifco per le attività spaziali delle capacità di elaborazione ed utilizzo dei dati generati ed acquisiti nell’ambiente spaziale o dall’ambiente spaziale, particolarmente importante sia a bordo del satellite che a terra. È chiaro che l’introduzione e l’utilizzo di tale tecnologia richiede gli opportuni sviluppi e controlli di robustezza, resilienza e qualità, al pari degli algoritmi ad oggi in uso, in special modo quando l’utilizzo di algoritmi di Intelligenza Artifciale avviene per funzioni o attività critiche rispetto alla missione. Al pari di ogni sviluppo tecnologico, considerato funzionalmente essenziale per lo sviluppo delle capacità di In-Orbit Servicing (e.g. la robotica), è prevista una logica di sviluppo incrementale degli algoritmi d’Intelligenza Artifciale all’interno del programma di In-Orbit Servicing che verranno afancati a quelli standard e verifcati durante la missione per poterne caratterizzare la performance tecnica e validarli durante le attività dimostrative previste per la missione» 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, affnché siano di ispirazione per tutto il comparto.

di Silvia Ciccarelli

lite Carrier, un veicolo orbitale che ha già completato undici missioni in meno di tre anni. Ion è progettato per trasportare un lotto di satelliti da un'orbita all'altra e inserirli nella traiettoria operativa, un servizio "ultimo miglio" estremamente efcace in termini di time to market poiché consente di posizionare i satelliti in pochi giorni anziché mesi, accelerando i cicli innovativi e la generazione di proftti per i clienti. Al termine della missione, ogni veicolo Ion torna nella disponibilità di D-Orbit, fornendo ulteriori servizi, come test in orbita di hosted payload di proprietà oppure di clienti terzi.

Tra i vari primati di D-Orbit vi è quello di essere la prima impresa spaziale al mondo certifcata B-Corp. Come tale si impegna a produrre benefci per tutti gli stakeholder: clienti, società, lavoratori, fornitori, comunità e ambiente, perseguendo al contempo obiettivi di proftto. L’impegno ad integrare la responsabilità sociale e la sostenibilità nelle attività industriali è un elemento di costante attenzione e allo stesso tempo stimolo all’innovazione.

Nel futuro più immediato l’intenzione è quella di crescere nel segmento dell’in-orbit servicing, nel frattempo la fotta in continua crescita di D-Orbit sta introducendo servizi avanzati come il cloud computing in orbita, che permette di processare i dati direttamente nello spazio.

Ogni satellite dispone di una quantità limitata di risorse e le complesse manovre di inizio e fne missione ne consumano una parte signifcativa. Un guasto inaspettato, oltre a concludere in anticipo la missione, crea un detrito che continuerà a orbitare in modo in controllato per decine di anni. A causa dei rischi di collisione gli operatori satellitari efettuano frequenti manovre di emergenza, aumentando i costi operati vi e creando interruzioni di servizio. Lo Spazio ha un problema di sostenibilità che, se non si porrà rimedio, è destinato a peggiorare.

D-Orbit, con sede centrale a Como e ufci in Porto gallo, Regno Unito e Stati Uniti, è un’impresa New Space di medie dimensioni che può vantare diversi round di investimenti privati ed è impegnata nella realizzazione di un'infrastruttura logistica spaziale con l’ambizione di afrontare in modo efcace e com petitivo le sfde della sostenibilità nello spazio. Fonda ta nel 2011 da Luca Rossettini e Renato Panesi, D-Orbit sta trasformando l’industria spaziale puntando ad un modello di business focalizzato sulla sostenibilità. Il primo pilastro di questa infrastruttura è Ion Satel-

I diversi contratti acquisiti nell’ambito del Pnrr saranno un’importante occasione per sviluppare e consolidare le varie linee di business, favorendo collaborazioni con le eccellenze industriali nazionali del settore.

Con oltre 260 dipendenti e un organico in costante crescita D-Orbit è un modello di successo. In poco più di 10 anni è riuscita a fare un salto di scala, con l'ambizione di superare nel prossimo futuro lo status di Pmi. La crescita e l’innovazione passano oltre che per la sostenibilità anche per l’internazionalizzazione: oltre alle sedi estere già esistenti D-Orbit è proiettata verso i mercati emergenti di Asia e America Latina.

di Redazione

Telespazio si sta preparando per il lancio, nel 2025, dei satelliti Eumetsat Metop Second Generation A e B. Questi satelliti rivestiranno una grande importanza per migliorare la precisione delle previsioni meteorologiche, consentendo di osservare la Terra dall'orbita bassa. Telespazio sarà responsabile sia delle operazioni di lancio che delle prime attività in orbita, la cosiddetta fase Leop (Launch and Early Orbit Phase). Nonostante manchino ancora due anni al lancio efettivo, il percorso che porterà i satelliti Metop-SG A e B nell'orbita bassa terrestre è già stato tracciato. Nel mese di maggio, infatti, si è concluso con successo il primo dei tre round di System Validation Tests (SVT) necessari per convalidare tutte le procedure delle operazioni Leop.

Questa fase rappresenta uno dei momenti più critici di una missione spaziale, durante la quale vengono eseguite tutte le attività dal momento della separazione del satellite dal lanciatore fno al raggiungimento dell'orbita operativa. Questa fase è fondamentale per garantire la piena funzionalità del satellite e prolungarne la durata operativa. Ottimizzando il consumo di propellente nella fase di arrivo all'orbita fnale, infatti, è possibile estendere la vita operativa del satellite, garantendo così lunghi anni di servizio a favore degli utenti.

Il Flight Control team di Telespazio, operante dalla control room del Centro spaziale del Fucino, ha condotto con successo i test sul satellite Metop-SG B. Durante i quattro giorni di test, sono state simulate numerose procedure Leop, sia nominali che di contingenza. Le simulazioni hanno incluso la sequenza automatica di inizializzazione, l'apertura dei pannelli solari, l'acquisizione dell'assetto di puntamento verso la Terra e le manovre orbitali. Tutti i test sono stati condotti in remoto, mentre il satellite era ancora al sicuro nella camera pulita del sito di Friedrichshafen di Airbus, l'azienda responsabile della costruzione dei sei satelliti che comporranno la costellazione Metop-SG. In precedenza, nel luglio 2021, gli stessi test erano stati eseguiti sul satellite Metop-SG A, ospitato presso la sede Airbus di Tolosa.

Il prossimo round di System Validation Test è programmato per fne ottobre presso il Centro spaziale del Lario, in provincia di Como, durante il quale sarà inaugurata e testata anche la nuova sala controllo Leop di backup di Telespazio.

Al momento, il lancio del satellite Metop-SG A è previsto per marzo 2025, seguito dal lancio di Metop-SG B nel dicembre dello stesso anno.

Nel mese di dicembre 2022 Telespazio aveva già efettuato con successo le operazioni Leop per la messa in orbita e trasferimento nell’orbita fnale del primo satellite geostazionario Meteosat di Terza Generazione (MTG-1I), lanciato il 13 dicembre dallo spazioporto europeo di Kourou, in Guyana francese. Telespazio è impegnata sin dall’inizio nello sviluppo del programma MTG, con la realizzazione e la gestione del segmento di terra, curando sia l’acquisizione dei dati, sia le operazioni di comando e controllo dei satelliti.