Space Rider è il veicolo spaziale riutilizzabile dell’ESA in fase di sviluppo. Avrà circa le dimensioni di due minivan e consentirà molti tipi di missioni, che vanno dalla ricerca farmaceutica alla produzione in orbita, visitando piattaforme orbitali e altro ancora. Dopo una permanenza in orbita terrestre per un massimo di tre mesi, Space Rider tornerà attraverso l’atmosfera per atterrare con precisione su un basamento o pattino (skid) dopo una discesa in parapendio. Dopo una campagna di test di caduta di due mesi nel 2024, il team di Space Rider è tornato al poligono di prova del Salto di Quirra (PISQ, Poligono Interforze del Salto di Quirra), in Sardegna, in Italia, per altre due settimane di test. La campagna di ‘drop-test’ tenutasi a giugno di quest’anno includeva l’algoritmo del controllo del volo che guida Space Rider da solo verso un punto di atterraggio predefinito.
La campagna di questo test di caduta aveva due obiettivi: la qualifica dei paracadute utilizzati per rallentare il veicolo spaziale durante la discesa; testare il software che controlla il parafoil, guidando il modulo di rientro dello Space Rider verso il suo preciso sito di atterraggio. I modelli dello Space Rider sono stati sganciati da un elicottero CH-47 Chinook dell’Esercito Italiano da altitudini comprese tra 1 e 2,5 km, presso il poligono di prova militare italiano del Salto di Quirra, un’area di addestramento e sperimentazione in Sardegna. E’ quanto si legge in un articolo ESA.
Paracadute a catena
Quando Space Rider tornerà dall’orbita, viaggerà oltre sei volte più veloce della velocità del suono e si scalderà a temperature intense superiori a 1600ºC quando il modulo di rientro della sonda inizierà a colpire le molecole nella nostra atmosfera. Per rallentare e atterrare in modo sicuro e protetto, Space Rider è dotato di una sequenza di aperture di paracadute: un paracadute circolare che si apre appena sotto la velocità del suono per la prima frenata e un paracadute pilota che viene utilizzato per trascinare fuori il grande parafoil a 5 km di altitudine, che guiderà Space Rider a un atterraggio di precisione.
Sono stati eseguiti tre test di caduta del sistema di discesa, durante i quali questi paracadute sono stati dispiegati e verificati con successo. I test hanno dimostrato che i paracadute possono ridurre la velocità secondo necessità e hanno verificato la sequenza di estrazione e gonfiaggio dell’intera catena del paracadute, dal drogue, o parafreno, al parafoil, il profilo alare flessibile.
Atterraggio autonomo a circuito chiuso
Sono stati eseguiti con successo anche tre test di caduta a circuito chiuso, su un altro modello di test. Il modello di prova di caduta a circuito chiuso consisteva di un pallet metallico dotato di dispositivi di misurazione, avionica di controllo, due verricelli per tirare le linee di sterzo del parafoil, un contenitore per riporre gli scivoli imballati e una zavorra di cemento per il modello, per soddisfare la simulazione del peso del modulo di rientro dello Space Rider.
Una volta sganciato dall’elicottero, questo modello di prova è sceso autonomamente fino a toccare il suolo, affidandosi esclusivamente ai suoi sensori e attuatori di bordo, senza alcun controllo da terra. Sebbene “salto” significhi anche “balzo” in italiano, la campagna di test ha dimostrato che Space Rider sarà in grado di atterrare dolcemente con una precisione di fino a soli 150 metri: questo ambizioso obiettivo rappresenta un risultato notevole per l’Europa e rappresenta una prima mondiale in relazione all’atterraggio di precisione con parafoil. Il modello ha volato per 12 minuti da 2,5 km di altezza dal suolo, con una velocità verticale controllata di 4 m/s, atterrando a 2 m/s, controllato dal sistema di parafoil.
Le attività sono state possibili grazie a una forte collaborazione tra l’industria e il settore della difesa italiano. Questa campagna di ‘drop-test’ è stata guidata da Thales Alenia Space Italia, contraente principale di Space Rider e responsabile del modulo di rientro, con un forte supporto dei partner industriali Sener, CIMSA, Teseo e Meteomatics. L’Aeronautica Militare e l’Esercito Italiano hanno svolto un ruolo chiave, fornendo un supporto essenziale per la logistica di terra e le operazioni di volo, compreso l’accesso al poligono di prova del Salto di Quirra, per supportare il successo dell’esecuzione delle prove.
Rimangono ancora alcuni passaggi per completare la verifica del test della fase di discesa e atterraggio di Space Rider. Una campagna di test di caduta del sistema, con un mockup completo del modulo di rientro, che avrà lo stesso peso, la stessa forma aerodinamica e gli stessi carrelli di atterraggio del reale modello, dimostrerà la sequenza generale di discesa e atterraggio. Una campagna finale metterà alla prova la stabilità dell’atterraggio esplorando gli scenari peggiori di un arrivo al suolo di Space Rider. Per questo test, un altro modello, dotato di un modello ingegneristico del carrello di atterraggio, sarà accelerato su un banco di prova simile a un ottovolante per essere sganciato sulla superficie del reale sito di atterraggio. Questa campagna garantirà che l’atterraggio non sottoponga i preziosi carichi scientifici a shock eccessivi: non sono consentiti atterraggi bruschi.
Anche questa fase finale sarà condotta con il supporto del Ministero della Difesa italiano, avvalendosi di una nuova struttura di atterraggio presso il poligono di prova del Salto di Quirra. Il sito è stato allestito per ospitare attività come i test dei moduli di rientro suborbitale e le missioni suborbitali. Space Rider è progettato per un rapido tempo di evasione o ‘turnaround’: dopo ogni missione, sarà sottoposto a sei mesi di manutenzione prima di tornare di nuovo nello spazio ed eseguire altri esperimenti.
La nota Thales Alenia Space
“I risultati di questi test sono stati estremamente soddisfacenti, con la distanza dal target mantenuta entro i limiti previsti e senza problemi significativi, segnando un grande successo per il programma. Questo traguardo è stato fondamentale per convalidare il sistema di guida, navigazione e controllo del parafoil, dalla sua attivazione all’atterraggio. Il team è pronto per la fase successiva, il System Drop Test, previsto per la fine del 2025, che validerà l’intero sistema in condizioni reali, integrando tutti i componenti su un mockup che replica la forma e le dimensioni del modulo, con veri sistemi di atterraggio.
Le attività sono state svolte in Italia grazie alla virtuosa sinergia tra Industria e Difesa, che ha messo a disposizione le proprie risorse e il poligono di Salto di Quirra, fondamentale per il successo di questi test. L’utilizzo del PISQ ha rappresentato un elemento determinante, avvicinando il programma alla realizzazione e produzione del modello finale di volo. Space Rider è un laboratorio spaziale senza equipaggio, delle dimensioni di due minivan che sarà in grado di rimanere in orbita per un massimo di due mesi. Il veicolo spaziale è composto da due parti: un modulo orbitale che fornisce tutto il necessario per volare attorno al nostro pianeta e un modulo di rientro che riporta Space Rider e i suoi esperimenti sulla Terra.
La validazione della navigazione autonoma e del sistema di atterraggio rappresenta un avanzamento tecnologico cruciale per la missione rendendo il veicolo Space Rider un passo più vicino al completamento della fase di test. Il prossimo System Drop Test completerà le campagne di test di caduta e lo sviluppo del sistema di guida, navigazione e controllo del parafoil, aprendo la strada al lancio inaugurale di Space Rider. Quest’ultimo passo sarà reso possibile anche grazie al supporto del Ministero della Difesa italiano, che metterà a disposizione una nuova struttura di atterraggio presso il PISQ, situato sulla costa orientale della Sardegna, conosciuta come “WHITE BASE”. Questa base è progettata per ospitare attività di questo genere, il sito è particolarmente adatto sia per i voli dei moduli di rientro suborbitale che per le missioni endo-atmosferiche, come quelle previste dal programma sperimentale Space Rider”, si legge nella nota.
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