L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha compiuto un altro passo importante sulla strada verso la sostenibilità nello spazio con la sua prima missione di manutenzione in orbita, chiamata RISE. È stato firmato un contratto da 119 milioni di euro con D-Orbit come appaltatore principale co-finanziatore. RISE è una missione di manutenzione commerciale in orbita che dimostrerà di poter effettuare il rendez-vous e l’attracco in sicurezza a un satellite geostazionario. Dopo aver verificato che soddisfa tutti gli standard di prestazione, D-Orbit avvierà servizi di estensione della vita commerciale per i satelliti geostazionari.
La missione RISE dell’ESA segna un promettente passo avanti verso il miglioramento dei servizi e delle tecnologie in orbita, come il rifornimento, il recupero e l’assemblaggio, tutti elementi essenziali per creare un’economia circolare nello spazio.
Estensione della vita in orbita
Una parte essenziale del programma Space Safety dell’ESA è dedicata a liberare e mantenere le orbite della Terra dai detriti spaziali. A lungo termine, l’agenzia aspira a stimolare una vera economia circolare nello spazio, riducendo al minimo l’impatto dei voli spaziali sulla Terra e sulle sue risorse, ove possibile. Come parte dell’approccio Zero Debris dell’ESA, le nuove missioni ESA saranno progettate per operazioni e smaltimento sicuri per fermare la creazione di nuovi detriti entro il 2030. Ma perché fermarsi qui?
“La manutenzione in orbita è la continuazione logica dell’approccio sostenibile dell’ESA allo spazio. L’estensione della durata dei satelliti consente agli operatori spaziali di generare più dati e ricavi dalle risorse spaziali esistenti, migliorando notevolmente sia la sostenibilità che la nostra competitività nello spazio“, afferma Josef Aschbacher, Direttore generale dell’ESA.
La firma del contratto con D-Orbit riflette l’impegno dell’ESA a consolidare il ruolo dell’Europa come leader responsabile nella sostenibilità spaziale investendo in capacità chiave di manutenzione in orbita.
La missione RISE dell’ESA è costruita, gestita e cofinanziata da D-Orbit in aggiunta ai 119 milioni di euro e dimostrerà la capacità di agganciare un satellite geostazionario, di manovrarlo e quindi di rilasciarlo. Dopo aver verificato che il processo ha avuto successo, il coinvolgimento dell’ESA termina poiché il satellite rimane in orbita per un totale previsto di otto anni, fornendo servizi commerciali a satelliti geostazionari attivi.
“Durante la fase di sviluppo, stiamo collaborando strettamente, sfruttando la nostra esperienza con nuove tecnologie pionieristiche e approcci innovativi nello spazio. Una volta completata la dimostrazione, D-Orbit continuerà a gestire il veicolo spaziale per i propri sforzi commerciali”, afferma Holger Krag, responsabile della sicurezza spaziale presso l’ESA. “L’ESA sta supportando l’istituzione di un servizio in orbita fornito dall’Europa, assicurando che l’industria spaziale europea sarà in prima linea in questo nuovo entusiasmante mercato”.
Verso una varietà di servizi in orbita
“È qualcosa che non faremmo mai sulla Terra: rifornire la nostra auto, guidarla finché non si svuota e poi abbandonarla ovunque si trovi. Eppure, è così che ha funzionato gran parte dei voli spaziali finora. Questo è costoso ed è una delle cause principali dei detriti spaziali, che a sua volta ha anche un impatto negativo sul costo della futura esplorazione spaziale”, afferma Andrew Wolahan, responsabile del progetto RISE presso l’ESA. “Ora che siamo in grado di farlo, vogliamo allontanarci dai satelliti monouso e usa e getta e invece, man mano che le tecnologie continuano a svilupparsi, iniziare a estendere la durata dei satelliti e a fornirgli assistenza proprio dove si trovano, in orbita attorno alla Terra”.
Mentre RISE attracca e assume il controllo dell’assetto e dell’orbita del suo target, il veicolo spaziale client manterrà la propria potenza, le comunicazioni con la Terra e il payload pienamente funzionanti. Ciò apre le porte all’estensione della durata di vita dei satelliti geostazionari operativi che per qualche motivo, come l’esaurimento del propellente o un guasto parziale, non riescono a controllare la loro posizione in orbita, ma sono altrimenti in grado di continuare la loro missione.
In futuro, non solo l’estensione della durata di vita, ma anche il rifornimento, l’assemblaggio, il recupero e il riciclaggio saranno tutte attività regolari nello spazio. Le tecnologie richieste vengono sviluppate in tutto il mondo e molte stanno rapidamente maturando.
Il ciclo di vita della missione
Si prevede che RISE verrà lanciata nel 2028, dando il via a una missione intensa di 8 anni in orbita geostazionaria. Per iniziare, il satellite verrà trasferito in un’orbita di stazionamento appena sopra l’orbita geostazionaria regolare a un’altitudine di quasi 36.000km. Dopo rigorosi test dei suoi sistemi e prove in orbita, sarà il momento di iniziare la fase dimostrativa della missione, dimostrando che il satellite è all’altezza del compito.
RISE salirà fino al cosiddetto cimitero geostazionario, circa 100km più in alto, dove i satelliti vengono “parcheggiati” dopo aver raggiunto la fine della loro missione. Ci vorrebbero molte migliaia di anni perché le loro orbite si degradino naturalmente e si abbassino abbastanza da interferire con i satelliti attivi, mantenendoli al sicuro e da parte.
RISE si incontrerà con il satellite client attivo, adattandosi a velocità e traiettoria nell’orbita cimitero. Anche se gli operatori del satellite client si aspettano RISE, il loro satellite è “impreparato” in quanto non era stato originariamente progettato per essere agganciato a un altro. RISE attraccherà al satellite geostazionario agganciandosi all’anello che originariamente aveva attaccato il satellite al suo lanciatore. Una volta saldamente nella sua presa, RISE cambierà assetto e orbita, dimostrando di avere la capacità di manovrare con precisione il veicolo spaziale client.
Quindi, RISE lascerà andare di nuovo il satellite, una parte altrettanto pericolosa del processo, e si posizionerà in un’orbita di parcheggio tra l’orbita cimitero e quella geostazionaria per attendere, pronto per la sua prima avventura commerciale una volta completata la valutazione.
Il suo primo client potrebbe essere un satellite per telecomunicazioni che sta esaurendo il carburante ma ha la capacità di continuare a connettere persone in tutto il mondo con un piccolo aiuto da RISE.
Costruire RISE con D-Orbit
Ci vuole un tipo speciale di satellite per poter prendere il controllo di un altro. I satelliti geostazionari possono essere grandi quanto uno scuolabus e pesare più di 6.000 chilogrammi. Spesso devono supportare carichi utili di comunicazione pesanti che richiedono grandi pannelli solari per alimentarli. I satelliti geostazionari sono anche costruiti in modo estremamente robusto per resistere al duro ambiente di radiazioni dell’orbita geostazionaria. Mentre RISE non è grande quanto i satelliti che servirà, ha comunque le dimensioni di un minivan quando è nascosto nel suo lanciatore, pesando circa 3.000kg al lancio, di cui circa 800kg sarà propellente.
La quantità di tecnologia all’avanguardia a bordo di RISE è grande quanto la sfida di attraccare a un satellite in orbita e di operare in prossimità di un altro veicolo spaziale. Il veicolo spaziale RISE sarà dotato di attrezzature specializzate all’avanguardia per l’attracco a un satellite, come sistemi robotici complessi, sensori per misurare la distanza dal target e computer in grado di controllare autonomamente il satellite durante l’attracco.
Sarà la prima volta che una missione di manutenzione in orbita verrà costruita e gestita da un’azienda europea, aggiungendo un vantaggio competitivo con i nuovi sviluppi nei sistemi di attracco robotici e lo sviluppo di processi per il rendez-vous nello spazio.
Il futuro delle missioni di manutenzione in orbita in Europa è promettente in quanto rivoluzioneranno il modo in cui gestiamo e manteniamo le nostre risorse spaziali. Queste missioni non solo estenderanno la vita operativa dei satelliti, ma svolgeranno anche un ruolo cruciale nella mitigazione dei detriti spaziali, garantendo un ambiente spaziale più sicuro ed efficiente per le generazioni future.
“Estendere la vita di un satellite è un inizio molto impegnativo ed entusiasmante per lo sviluppo della manutenzione in orbita, per noi e per l’Europa. E sarà solo il primo passo verso servizi ancora più interessanti”, afferma Andrew. “In futuro, speriamo di vedere missioni simili in diversi tipi di orbite e che possano svolgere servizi sempre più estesi. In realtà, vogliamo fare nello spazio tutto ciò per cui portereste la vostra auto in officina o alla stazione di servizio. Siamo entusiasti di intraprendere questa avventura insieme a D-Orbit”.