Oltre Proba: il futuro dei piccoli satelliti

Il "Congresso delle 4 s" un appuntamento biennale per tutti gli addetti ai lavori che offre una panoramica sullo stato dell’arte nel campo dei piccolo satelliti. Oltre alla presentazione degli ultimi risultati, il convegno è l’occasione per scambiarsi idee sulle missioni a venire e per cercare di vedere nel futuro di questo settore che, partito come area di nicchia, si sta facendo sempre più spazio.

“Una conferenza sullo stesso tema si tiene ogni mese di agosto a Logan nello Utah, (USA)”, sottolinea Luca Maresi, co-organizzatore dell’incontro e Systems Engineer del Technology Planning and Advanced Concepts dell’ESA. “Quest’anno la conferenza di Logan ha celebrato il ventennale a dimostrazione dell’ormai lunga storia di questo settore, nel quale l’Europa si è affacciata solo di recente.”

Satelliti piccoli ma maturi

Nati come iniziative universitarie per dare l’opportunità di far volare strumenti scientifici di ricercatori e studenti, negli ultimi anni i piccoli satelliti hanno ricevuto grande attenzione non solo da un numero crescente di istituti di ricerca, ma anche da aziende del settore e Agenzie Nazionali che ne intravedono le possibili applicazioni.

"Per specificare quando un satellite possa essere considerato piccolo," sorride Maresi, "gli addetti ai lavori se la cavano con battute come un satellite è piccolo se pesa meno della documentazione che è servita a progettarlo" oppure "se può essere sollevato da uno studente.”

In realtà non c’è un accordo circa la soglia che distingue i satelliti piccoli dagli altri, ma tutti concordano che i piccoli satelliti debbano avere un comune denominatore: semplificare al massimo la progettazione e usare componenti a basso costo.

“Questo ha forzato l’uso di componenti commerciali e di standard già utilizzati in altri settori, rendendo i piccoli satelliti più economici e veloci da realizzare,” spiega Maresi. “Nel corso degli anni la comunità aerospaziale dei piccoli satelliti ha imparato a capire quali componenti commerciali hanno le caratteristiche che ne permettano il funzionamento anche se esposti alle radiazioni, costruendo un vero e prezioso know-how.”

Oggi i piccoli satelliti sono diventati la porta attraverso la quale si deve passare per realizzare missioni complesse che richiedano prestazioni ottenibili solo con nuove tecnologie oppure per realizzare una missione in tempi brevi. Inoltre il loro basso costo li rende interessanti per le applicazioni che richiedano molti satelliti, come piccole costellazioni o satelliti che operano in formazione di volo (Formation Flying).

Tecnologie per Applicazioni commerciali

Gli sviluppi emersi nel corso dell’VII Small Satellite Systems and Services Symposium sono tali da far ritenere che i piccoli satelliti possano giocare un ruolo rilevante nel settore spaziale in un futuro certamente non remoto.

“L’Air Force Research Lab degli USA”, aggiunge Frederic Teston, responsabile tecnico della conferenza e Project Manager di Proba, “sta facendo uno sforzo significativo per progettare e assemblare un satellite di dimensioni ridotte in pochi mesi, mentre il piano di sviluppo dell’Agenzia Spaziale Francese (CNES) in cooperazione con Astrium e Alcatel, prevede la produzione in serie di piccoli satelliti sia scientifici che per la difesa, tutti basati sulla piattaforma Myriad.”

La rapida produzione di satelliti di serie a basso costo appare carica di conseguenza sia per le applicazioni scientifiche che per quanto riguarda le applicazioni civili e militari.

“È facile pensare a un servizio di “satelliti a richiesta” per operazioni di soccorso civile, in occasione di disastri naturali,” sostiene Maresi. “Una costellazione satellitare ad-hoc potrebbe produrre immagini ad alta risoluzione e trasmetterle in tempo reale agli operatori che si trovano sul territorio. D’altra parte,” conclude, “sviluppare satelliti in tempi brevi e a costi ridotti appare di grande rilievo anche per servizi di difesa, di ricognizione e sorveglianza e anche per telecomunicazioni direttamente sul teatro delle operazioni.”

Missioni scientifiche in formazione di volo

Le tecnologie per i piccoli satelliti sono in rapido sviluppo e permettono di costruire sistemi con prestazioni molto avanzate ed un elevato grado di miniaturizzazione. I ricercatori sono allo studio anche per sfruttare al massimo le opportunità scientifiche offerte dalle nuove tecnologie.

I piccoli satelliti si prestano molto bene a missioni che operano in formazione di volo (Formation Flying). Si tratta di missioni nelle quali le misure sono realizzate da due o più satelliti, da lanciarsi contemporaneamente, che abbiano la capacità di controllare la distanza reciproca con una grande precisione, che in futuro potrà addirittura essere dell’ordine alcuni micron.

Le applicazioni scientifiche della formazione di volo sono innumerevoli: dalla realizzazione in orbita di sistemi ottici molto sofisticati, come per esempio telescopi di grande lunghezza focale o interferometri, che permetterebbero misure impensabili fino a qualche anno fa. Tra le applicazioni più interessanti troviamo il “planet hunting” per il censimento dei pianeti che orbitano intorno a stelle vicine.

Due satelliti in formazione di volo possono costituire i due elementi di un coronografo. Un sistema del genere avrebbe una risoluzione molto migliore degli strumenti costruiti fino ad ora. Ciò permetterebbe di approfondire la conoscenza della dinamica della corona solare.

Altre applicazioni di grande interesse sia scientifico che applicativo sono le missioni che utilizzano la misura delle perturbazioni della distanza tra due satelliti per misurare con grande precisione il campo gravitazionale e quindi fornire informazioni preziose ai geologi sulla densità della crosta terrestre.