Gli ingegneri europei si stanno preparando a riparare i satelliti nello spazio. I loro "carri attrezzi orbitanti" sono in grado di riparare, revisionare e rifornire hardware prezioso a centinaia di chilometri sopra le nostre teste. Euronews ha ascoltato le informazioni fornite da Thales Alenia Space ed Exotrail sulle loro ultime innovazioni.
Oggi gli operatori satellitari hanno pochissime opzioni quando il loro hardware spaziale finisce il carburante, i pannelli solari sono danneggiati o i codici di errore ne impediscono il funzionamento.
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Alcuni problemi software possono essere corretti da terra e gli ingegneri possono trovare soluzioni per alcuni intoppi hardware, ma in genere, quando un satellite ha bisogno di manutenzione, non c'è un servizio di riparazione spaziale a portata di mano da chiamare.
Di conseguenza, molti vecchi satelliti finiscono per essere parcheggiati nelle cosiddette orbite cimitero o, nei casi peggiori, vanno alla deriva e ruotano fuori controllo, mettendo a rischio altri dispositivi spaziali e aumentando la quantità di detriti spaziali.
Con il numero di veicoli spaziali in rapido aumento, gli ingegneri europei stanno lavorando sulla meccanica robotica per far volare i satelliti più vecchi più a lungo o per spingere i satelliti in disuso fuori da percorsi orbitali importanti.
"È come un carro attrezzi su una strada", dice Stéphanie Behar-Lafenêtre, project manager di Thales Alenia Space per la missione European Robotic Orbital Support Services (EROSS), finanziata dall'Unione Europea.
L'obiettivo è lanciare un piccolo satellite di fabbricazione europea con un braccio robotico in una missione di prova nel 2028.
Cosa realizzerà EROSS?
Durante la missione, EROSS si incontrerà con il satellite bersaglio, effettuerà un'ispezione in volo e dimostrerà la sua capacità di catturare e rifornire il veicolo spaziale. Thales Alenia Space sta anche lavorando a connettori universali di tipo USB che consentirebbero al robot di assemblare più facilmente i componenti nello spazio.
Entro i primi anni 2030, la visione è che i carri attrezzi spaziali in stile EROSS saranno utilizzati per i clienti paganti.
"L'idea è che si chieda semplicemente un servizio di traino verso un altro luogo o per riparare qualcosa o per fare rifornimento. L'idea è quella di fornire servizi a componenti spaziali che di solito non sono destinati a questo", ha dichiarato a Euronews Next.
L'ultimo punto è di fondamentale importanza. La maggior parte dei satelliti attualmente in orbita intorno alla Terra non è mai stata progettata per essere sottoposta a manutenzione. Sono stati costruiti con l'aspettativa che, una volta lanciati, avrebbero funzionato in modo indipendente fino all'esaurimento del carburante o a un guasto critico.
Ma al giorno d'oggi, con quasi 15.000 satelliti operativi in orbita e diverse migliaia di macchine defunte ancora nello spazio, è chiaro che l'assistenza in orbita è matura per essere sviluppata, compresi i sistemi di ingegneria in grado di catturare e riparare i veicoli spaziali "non cooperativi".
Jean-Luc Maria, CEO e co-fondatore di ExoTrail, inquadra lo sviluppo come un passaggio naturale tra i tempi in cui i satelliti erano strumenti per l'esplorazione e la scoperta e oggi, quando i satelliti sono infrastrutture essenziali per la vita sulla Terra.
"Quando si raggiunge una massa critica di questa infrastruttura, iniziano a sorgere nuove esigenze che favoriscono la gestione di questa infrastruttura", ha dichiarato l'ingegnere francese a Euronews Next. È semplice: proprio come le autostrade e le torri di telecomunicazione hanno bisogno di personale addetto alle riparazioni, anche i satelliti ne hanno bisogno.
Ma come si fa a prendere un satellite che non collabora?
Le sfide tecniche per la manutenzione della maggior parte dei satelliti in orbita sono immense. Per cominciare, "dobbiamo cercare di identificare e afferrare qualcosa che non ha assolutamente nulla da afferrare", ha detto Behar-Lafenêtre. Per la missione EROSS, la navicella robotica punterà all'anello metallico che originariamente collegava il satellite al suo razzo per il lancio.
Pur non essendo universale né standardizzato, questo anello è presente su circa tre quarti dei veicoli spaziali ed è sempre progettato per essere robusto.
"Una volta afferrato, è possibile trainarlo", ha detto Behar-Lafenêtre.
"Quindi si può assumere il controllo dell'assetto e dell'orbita, ma si può anche spostarlo da un punto all'altro dell'orbita. Si può assumere qualsiasi funzione che il veicolo spaziale non è in grado di svolgere da solo", ha aggiunto.
Alcune costellazioni hanno previsto una futura assistenza, come i satelliti Web Eutelsat One, che sono stati lanciati con una piastra magnetica laterale.
"È un ottimo esempio", ha detto Maria. "Sappiamo che potenzialmente saremmo in grado di progettare una contropiastra da attaccare al satellite OneWeb che, a un certo punto, dovrà essere sottoposto a manutenzione".
ExoTrail è già in procinto di offrire servizi di terzi alle società satellitari con un dispositivo che chiama "spacevan".
Questo dispositivo, che ha volato per la prima volta con SpaceX nel 2023, trasporta piccoli satelliti lontano dal razzo e li consegna a un'orbita molto specifica, proprio come un fattorino che consegna pacchi a case e aziende.
Questo è ciò che Maria chiama i suoi "primi servizi", una sorta di ride-sharing nello spazio per le consegne dell'ultimo miglio. Ora si sta puntando a qualcosa di più ambizioso: in particolare, capacità complete di rendezvous e docking che consentiranno ispezioni, estensione della vita, rifornimento di carburante e, infine, riparazioni orbitali.
Un altro segmento di mercato chiave a cui Exotrail punta è il deorbiting, che consiste nello spingere deliberatamente il satellite di un cliente verso una zona vuota dell'oceano. Il mese scorso ha annunciato una partnership con la società spaziale giapponese Astroscale per dimostrare un'eliminazione precisa dei satelliti entro il 2030.
Qual è il panorama legale e c'è un mercato?
Se le sfide tecniche sono immense, anche il panorama legale è poco chiaro. Se due satelliti si scontrano durante la manutenzione, chi è responsabile? Se un veicolo di assistenza francese si aggancia a un satellite giapponese, quale legge si applica? Si tratta di questioni che Francia, Giappone e altri Paesi stanno attivamente lavorando per risolvere attraverso quadri di riferimento come la legge spaziale dell'UE e accordi bilaterali.
C'è poi la questione di chi pagherà l'assistenza in orbita e di quanto sia grande il mercato. "È difficile stimare il mercato perché è come l'uovo e la gallina", ammette Behar-Lafenêtre. "Bisogna sempre dimostrare di essere in grado di farlo, in modo che qualcuno sia interessato ad acquistare il servizio".
Il mercato iniziale più chiaro sembra essere molto lontano dalla Terra, a oltre 35.000 chilometri sopra le nostre teste, in orbita geostazionaria. È qui che gli operatori di telecomunicazioni hanno flotte obsolete che preferirebbero mantenere piuttosto che sostituire.
Con le nuove mega-costellazioni in orbita bassa che offrono soluzioni alternative per le telecomunicazioni, l'orbita geostazionaria è diventata meno attraente per il lancio di nuovi veicoli spaziali, rendendo i servizi di estensione della vita utile di particolare interesse economico.
L'assistenza in orbita ha implicazioni significative per la difesa, che potrebbero offrire una forte domanda di mercato. La capacità di ispezionare, avvicinare e manipolare i satelliti in orbita è una killer app nel mondo militare.
"In sostanza, si tratta di qualcosa di duale", ha riconosciuto Maria. Russia, Cina e India hanno dimostrato capacità avanzate in questo campo. La Cina ha spostato un satellite geostazionario di migliaia di chilometri nel 2022, mentre l'India ha dimostrato l'aggancio nello spazio pochi mesi fa.
Siamo in un "lungo viaggio
Ma non è tutto rose e fiori. La NASA ha sperimentato il problema dell'uovo e della gallina con la sua missione OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing), che ha cancellato nel 2024 dopo che i costi sono lievitati e il mercato commerciale per il rifornimento di satelliti non preparati non si è concretizzato.
Nel frattempo, i Mission Extension Vehicles di Northrop Grumman operano in orbita geostazionaria dal 2020, prolungando la vita dei satelliti Intelsat. Il Mission Robotic Vehicle di prossima generazione, il cui lancio è previsto per quest'anno, utilizzerà una robotica avanzata per installare le "capsule di estensione della missione" ed eseguire ispezioni, riparazioni e persino la rimozione dei detriti.
Oltre a Thales Alenia Space ed Exotrail, diverse aziende europee stanno sviluppando capacità di assistenza.
ClearSpace, una startup svizzera, ha un contratto con l'Agenzia spaziale europea (ESA) per la sua prima missione attiva di rimozione dei detriti spaziali nel 2027. Il loro sistema utilizza due satelliti che lavorano in tandem per la prima missione commerciale di rimozione attiva dei detriti nell'orbita terrestre bassa. Nel corso di questo decennio, l'obiettivo è anche quello di dimostrare che la loro tecnologia è in grado di agganciarsi a un satellite in orbita geostazionaria e di prolungarne la vita.
Un altro attore chiave è l'italiana D-Orbit, che ha iniziato con il suo ION Satellite Carrier, simile nel concetto allo "spacevan" di ExoTrail, e ora sta puntando a creare una "economia spaziale circolare", utilizzando i detriti spaziali come risorsa. Nel 2024 ha firmato un accordo con l'ESA per una missione chiamata RISE, che dimostrerà la sicurezza del rendezvous e del docking con un satellite geostazionario per estenderne la vita utile nel 2028.
Il futuro dell'assistenza in orbita dovrebbe essere più chiaro entro il 2030. Ed entro un decennio, una tecnologia che sembra fantascienza potrebbe diventare parte integrante della gestione del traffico spaziale europeo.
Tuttavia, Maria insiste su un controllo della realtà. "Abbiamo bisogno di un approccio graduale", ha detto.
Catturare un satellite non cooperativo che sta rapidamente andando fuori controllo nello spazio è ancora possibile solo nei film di Hollywood. "Tutto sommato, sarà un viaggio lungo, probabilmente, per tutte le aziende", sorride.
Tuttavia, un semplice carro attrezzi spaziale europeo è in arrivo, e con esso la capacità di rifornire e salvare veicoli spaziali del valore di centinaia di milioni di euro, prolungando la vita delle infrastrutture critiche che collegano il nostro mondo.