Qualità da grandi satelliti a prezzi da piccoli satelliti per l’orientamento attraverso le stelle
Oltre 60 anni fa, i russi hanno lanciato con successo Sputnik 1, il primo satellite artificiale mandato in orbita attorno alla Terra. Da quel momento, i satelliti sono divenuti indispensabili per le telecomunicazioni, l’osservazione della Terra, il posizionamento globale, la sicurezza e non solo. Vi sono attualmente circa 2 000 satelliti in orbita intorno alla Terra e tale numero potrebbe quintuplicarsi nel corso del prossimo decennio, in gran parte a causa della forte espansione dei satelliti di piccole dimensioni (noti come «SmallSat» e aventi una massa inferiore ai 500 kg) e delle loro costellazioni. Gli SmallSat, rispetto ai satelliti di dimensioni maggiori, consentono costi associati alle missioni estremamente inferiori e tempi di sviluppo e di implementazione molto più brevi. Il progetto ARGO, finanziato dall’UE, ha sviluppato una tecnologia di importanza cruciale per questo mercato caratterizzata da prestazioni e robustezza allo stesso livello di quelle dei satelliti di grandi dimensioni, ma con un prezzo di vendita inferiore che gli operatori degli SmallSat adoreranno.
Applicazioni ad alta tecnologia di metodi non tecnologici
Determinare l’orientamento di un satellite nello spazio (l’individuazione dell’assetto) è fondamentale per garantire un controllo e un’esecuzione efficienti di qualsiasi tipologia di missione. Tale operazione viene effettuata per orientare i pannelli solari verso il sole, per guidare i telescopi per l’osservazione della Terra e per direzionare le antenne verso le stazioni terrestri o altri satelliti in orbita. Gabriella Caporaletti, coordinatrice del progetto e amministratrice delegata di EICAS Automazione SpA, spiega: «I sensori stellari rappresentano di gran lunga la soluzione più precisa, offrendo un’accuratezza all’incirca di due ordini di grandezza superiore rispetto alla seconda migliore opzione attualmente disponibile. Le telecamere digitali installate a bordo del satellite impiegano la più antica tecnica conosciuta per l’orientamento: come gli antichi marinai, esse osservano le costellazioni, riconoscono le loro forme e stabiliscono l’orientamento del satellite in base alla volta celeste».
Prestazioni elevate, prezzi ridotti
Prima di ARGO esistevano due categorie di sensori stellari: la prima consisteva di dispositivi molto costosi e ultra precisi da integrare in veicoli spaziali di grandi dimensioni e con costi che si aggiravano sul milione di EUR, mentre la seconda era rappresentata da soluzioni a basse prestazioni e costi ridotti compresi tra i 100 e i 150 000 EUR. ARGO 1.0 il primo prodotto sviluppato nell’ambito del progetto ARGO, è un sensore stellare dotato di più telecamere destinato agli SmallSat. «In confronto agli altri sensori stellari in circolazione, ARGO migliora la precisione nella misurazione dell’assetto, le condizioni di lavoro ammissibili e la robustezza e l’autonomia del sistema. Inoltre, esso semplifica i requisiti hardware e apre la strada a concezioni di sistemi di controllo orbitali automatici a un solo sensore che non si avvalgono di giroscopi, il tutto con costi accessibili per il mercato degli SmallSat», afferma Caporaletti. Le varie telecamere possono essere installate in qualunque punto del veicolo al fine di ottenere una copertura del cielo ottimale. La telecamera principale è l’unica installata in modo rigido al carico utile; l’assetto delle altre telecamere viene misurato in rapporto ad essa e viene continuamente aggiornato sulla base di una fusione intelligente dei dati relativi alle misurazioni stellari. La fusione intelligente delle misurazioni dei dati grezzi provenienti dalle diverse telecamere e dall’auto-calibrazione in volo consente di incrementare in modo estremo la precisione e la robustezza.
L’unico limite è il cielo
ARGO 1.0 è stato collaudato sino al livello di maturità tecnologica 9 ed è stato inoltre selezionato quale uno dei sette carichi utili per la prima missione di dimostrazione in orbita (IOD, in-orbit demonstration) di STRIVING, un servizio commerciale che consente a terzi di collaudare e convalidare le proprie tecnologie. La seconda architettura di ARGO, meno pesante, più compatta e destinata alle costellazioni di satelliti, volerà a bordo della missione IOD GOMX-5, gestita da GomSpace e dall’Agenzia spaziale europea (ESA). Più di 16 000 SmallSat potrebbero essere mandati in orbita nel periodo compreso tra il 2018 e il 2030. ARGO si sta preparando a soddisfare tale domanda con una struttura produttiva per la commercializzazione del suo sensore stellare a livello globale.
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