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CubeSat, l’Asi al lavoro per il futuro del settore

I nanosatelliti stanno cambiando profondamente sia il mercato sia l’industria spaziale, grazie ai loro costi contenuti e ai tempi di sviluppo rapidi rispetto a quelli dei satelliti tradizionali. Sin dal loro esordio questi satelliti hanno giocato un ruolo importante nella ‘democratizzazione dello spazio’ consentendo anche a Pmi, Università, Centri di Ricerca e Paesi emergenti di lanciare il proprio satellite. Generazioni di scienziati e ingegneri hanno ricevuto una formazione pratica senza precedenti grazie ai CubeSat che negli anni si sono però evoluti da semplici tool educativi verso l’impiego in molteplici applicazioni spaziali. Con l’impiego in costellazioni i CubeSat sono di fronte ad una nuova rivoluzione che li porterà ad essere impiegati con sempre maggior successo in alternativa o in sinergia con i satelliti tradizionali in settori di grande rilevanza scientifico-applicativa come remote sensing, surveillance tracking, astrofisica, space weather, esplorazione robotica del sistema solare, etc.

Proprio in considerazione del crescente interesse verso l’impiego di micro e nanosatelliti in missioni sempre più sfidanti e della rapida evoluzione tecnologica di queste piattaforme, l’ASI nella sua recente macro-organizzazione, ha puntato molto su questo settore, attraverso l’istituzione di una unità organizzativa dedicata e l’avvio di un programma di sviluppo per tecnologie e missioni nanosatellitari da realizzarsi sia attraverso la partecipazione al programma opzionale Gstp (General Support Technology Programme) dell’Esa che con fondi nazionali. 

La prima iniziativa di questo programma è stata il Bando “Future missioni per CubeSat” che ha visto una partecipazione al di sopra di ogni aspettativa: 22 partecipanti fra Centri di Ricerca e Università e 78 aziende, prevalentemente Pmi. Le aziende hanno partecipato singolarmente e in forma congiunta e collaborativa come incoraggiato dal bando, presentando un totale di 49 proposte per missioni ad elevato contenuto di innovazione. 

Vi presentiamo i quattro progetti già finanziati dall’Agenzia Spaziale Italiana che spaziano dalla dimostrazione in orbita di tecnologie innovative, all’osservazione di impatti lunari, all’ispezione in orbita di debris spaziali, fino all’esplorazione di oggetti celesti nello spazio profondo.

Il progetto Sroc ha come obiettivo lo sviluppo e la dimostrazione in orbita di tecnologie innovative legate a GNC (hardware e software), sistemi di visualizzazione ottica, meccanismi per docking e operazioni autonome, anche attraverso algoritmi di intelligenza artificiale. Il CubeSat volerà a bordo della navetta Space Rider. Considerando i rischi tecnici e programmatici associati alla missione, non solo quelli intrinsechi legati allo sviluppo delle tecnologie critiche, ma anche quelli legati all’interazione con Space Rider, è stato identificato anche un profilo di missione ridotto che non prevede il docking finale ma il disposal del CubeSat a fine vita, assicurando un rientro autonomo secondo le normative vigenti.

Lumio (Lunar Meteoroid Impacts Observer) è una missione che ha lo scopo di osservare, quantificare e caratterizzare gli impatti dei meteoroidi sul lato nascosto della Luna tramite il tele-rilevamento di flash luminosi dovuti agli impatti. Questo processo è necessario per complementare le osservazioni raccolte dalla Terra al fine di formulare il primo modello completo ed accurato del flusso di meteoroidi in ambiente lunare. Lumio propone tecnologie miniaturizzate molto avanzate quali la micro-propulsione, il trasponder miniaturizzato in banda X, il sistema di controllo dei pannelli solari, la navigazione ottica autonoma, il processamento di immagini a bordo e una camera payload miniaturizzata. Quest’ultima, chiamata Lumio-Cam, è in grado di rilevare flash luminosi nello spettro del visibile e nel vicino infrarosso.  La missione utilizza un’orbita sofisticata: Lumio è posizionato su un’orbita attorno al punto Lagrangiano L2 Terra-Luna, da cui si può osservare il lato lontano del nostro satellite in modo permanente.

La missione e.Inspector ha come obiettivi pricipali quelli di: acquisire immagini di un debris spaziale di proprietà ESA attualmente in orbita, da distanza ravvicinata, al fine di ricostruirne dinamica e forma; utilizzare le immagini per la verifica e validazione della catena di guida e navigazione relativa basata su immagini, sia software che hardware, al fine di consolidare le architetture di sensori e di algoritmi da utilizzare nelle future missioni di IOS ; dimostrare l’efficacia dell’impiego di nano-satelliti per attività spaziali di alto profilo e acquisire immagini sufficienti alla ricostruzione della dinamica e della forma dell’oggetto target del recupero e della rimozione da parte di una missione sucessiva per facilitarne e supportarne le operazioni di avvicinamento e aggancio. La missione e.Inspector, progettata attorno ad un target baseline – l’adapter Vespa di Vega – è comunque concepita per raggiungere un’ampia banda orbitale, consentendo un cambio di target anche in prossimità del lancio, fornendo alla missione un alto grado di robustezza e flessibilità.

M-argo sarà il primo CubeSat ad effettuare una missione nello spazio profondo stand-alone, operando in prossimità di un asteroide per un periodo di circa 6 mesi, verificando la presenza di risorse in-situ con un imager multispettrale, determinando la forma e la massa dell’asteroide attraverso un laser altimetro ed esperimenti di radio-scienza attraverso il transponder in banda X. Durante la fase di crociera verrà inoltre dimostrata la capacità di navigazione ottica autonoma che permetterà la riduzione del costo delle operazioni per future missioni.

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