Ricevitore software abilitato per Galileo a basso costo, flessibile e sicuro a supporto delle missioni spaziali
Nello spazio, i ricevitori GNSS consentono la navigazione satellitare, la precisa sincronizzazione e l’esatta determinazione dell’orbita e dell’assetto. Il progetto ENSPACE, finanziato dall’UE, ha compiuto un gigantesco passo in avanti nello sviluppo di una soluzione software GNSS che supporta Galileo ed è rivolto in particolare al mercato dei piccoli satelliti, uno dei settori che registra la crescita più rapida nell’era del «Nuovo Spazio». I ricevitori GNSS basati su software rendono possibile un nuovo concetto di spazio. Si tratta di un’attività che il coordinatore del progetto Qascom ha avviato con la NASA nel 2016. L’esperimento si basava sull’uso di una piattaforma radio della NASA definita dal software e chiamata SCaN, fissata all’esterno della Stazione spaziale internazionale (ISS). In primo luogo, il banco di prova SCaN ha predisposto un laboratorio orbitante sulla stazione spaziale per lo sviluppo di una tecnologia radio definita dal software volta a migliorare le sperimentazioni in materia di navigazione e comunicazione. «In ENSPACE, abbiamo sviluppato questo concetto e investito in una nuova soluzione software GNSS che è stata installata su hardware disponibile in commercio ed è anche compatibile con altri componenti system-on-chip», osserva Samuele Fantinato, responsabile dell’Advanced Navigation Unit presso Qascom. «Il nostro obiettivo è fornire un prodotto di riferimento per la navigazione, il posizionamento e la sincronizzazione per le missioni spaziali che richiedono una soluzione software a basso costo, sicura e flessibile», aggiunge Fantinato. Rispetto ai circuiti integrati, la versione software offre grande flessibilità progettuale, rapida adattabilità alle esigenze dello spazio e la possibilità di personalizzare le applicazioni GNSS in base ai requisiti della missione.
Le principali preoccupazioni nello spazio
Nello spazio, i ricevitori GNSS devono funzionare in ambienti molto diversi da quelli dei ricevitori a terra. «Determinare con precisione la posizione del satellite nello spazio è abbastanza facile per quelli che percorrono orbite terrestri basse. Ad altitudini più elevate, come nelle orbite geostazionarie o nelle missioni interplanetarie, la variabilità del segnale diventa preminente. L’aggiunta di nuove costellazioni potrebbe aumentare la precisione in queste orbite», spiega Fantinato. I membri del progetto hanno proposto nuove tecniche per migliorare la navigazione, il posizionamento e la sicurezza nello spazio. Particelle cariche e raggi gamma rappresentano un’altra preoccupazione per i ricevitori GNSS. La soluzione software GNSS di ENSPACE integra tecniche e ridondanza logica che offrono una precisione di posizionamento più solida in caso di eventi di radiazione. «La sperimentazione ENSPACE ha inoltre dimostrato i vantaggi del posizionamento di istantanee a terra, una tecnica per determinare la posizione del ricevitore GNSS utilizzando un intervallo molto breve del segnale satellitare ricevuto. In questo caso, la tecnologia potrebbe basarsi su un carico utile di navigazione satellitare con hardware e software minimi che raccolgono i segnali campionati trasmessi a terra», osserva Alessandro Pozzobon, Direttore di Qascom. I ricercatori stanno attualmente pianificando evoluzioni delle tecniche per mitigare la vulnerabilità del ricevitore GNSS a interferenze e spoofing. «Fornire un certo livello di autenticazione per affrontare lo spoofing del GNSS garantisce un posizionamento accurato e una navigazione affidabile che vanno oltre i servizi GNSS all’avanguardia», osserva Fantinato. Il ricevitore abilitato per Galileo è integrato nella missione CubeSat BOBCAT-1 che è stata recentemente dispiegata dall’ISS. Dopo averne convalidato le prestazioni nello spazio, i ricercatori lavoreranno per far evolvere ulteriormente la soluzione e trasformarla in un ricevitore GNSS completo. Inoltre, studieranno la possibilità di adattare il ricevitore a lanciatori o satelliti in orbita attorno alla Luna.
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