Spazio, carri attrezzi per satelliti: ingegneri europei sviluppano veicoli capaci di assistere, riparare e rifornire hardware prezioso a centinaia di chilometri dalla Terra.
Oggi gli operatori satellitari hanno pochissime opzioni quando il loro hardware nello spazio resta senza carburante, quando i pannelli solari si danneggiano o quando dei codici di errore ne bloccano il funzionamento.
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Alcuni problemi software possono essere corretti da terra e gli ingegneri a volte trovano soluzioni alternative per certi guasti hardware. In generale però, quando un satellite ha bisogno di manutenzione, non esiste nessun comodo servizio di riparazioni spaziali da chiamare.
Di conseguenza, molti vecchi satelliti vengono parcheggiati in quelle che vengono chiamate orbite cimitero oppure, nel peggiore dei casi, derivano e iniziano a ruotare fuori controllo, rappresentando un rischio per gli altri hardware in orbita e aumentando la quantità di detriti spaziali.
Con il numero di veicoli spaziali in rapido aumento, gli ingegneri europei stanno lavorando a meccanici robotici in grado di mantenere in servizio i satelliti più vecchi più a lungo o di spingere quelli fuori uso fuori dalle orbite più preziose.
"È come un carro attrezzi in autostrada", spiega 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 nel 2028 un piccolo satellite europeo dotato di un braccio robotico, in una missione dimostrativa.
Durante la missione il veicolo si avvicinerà al satellite bersaglio, effettuerà un'ispezione volando intorno e poi dimostrerà di saper catturare e rifornire il veicolo. Thales Alenia Space sta lavorando anche a connettori universali tipo USB che permetteranno al robot di assemblare più facilmente componenti direttamente nello spazio.
All'inizio degli anni Trenta l'idea è che carri attrezzi spaziali sul modello di EROSS siano operativi per clienti paganti.
"L'idea è che ci si possa semplicemente rivolgere a un servizio per farsi trainare in un'altra posizione, per riparare qualcosa o per fare rifornimento. In sostanza, fornire servizi a componenti spaziali che oggi, di norma, non sono pensati per questo", ha spiegato a Euronews Next.
Quest'ultimo punto è fondamentale. La maggior parte dei satelliti oggi in orbita attorno alla Terra non è stata progettata per essere servita in volo. Sono stati costruiti con l'aspettativa che, una volta lanciati, avrebbero funzionato in autonomia fino all'esaurimento del carburante o a un guasto critico.
Oggi però, con quasi 15.000 satelliti operativi in orbita e diverse migliaia di macchine ormai inattive ancora nello spazio, è evidente che la manutenzione in orbita è un settore maturo per lo sviluppo, anche con sistemi in grado di agganciare e riparare veicoli spaziali "non cooperativi".
Jean-Luc Maria, amministratore delegato e cofondatore di ExoTrail, vede questa evoluzione come un passaggio naturale rispetto ai tempi in cui i satelliti erano strumenti di esplorazione e scoperta, verso l'oggi, in cui sono un'infrastruttura essenziale per la vita sulla Terra.
"Quando si raggiunge una massa critica di questa infrastruttura, emergono nuovi bisogni legati alla sua gestione", ha spiegato l'ingegnere francese a Euronews Next. "È semplice: così come autostrade e tralicci per le telecomunicazioni hanno bisogno di squadre di manutenzione, lo stesso vale per i satelliti".
Agganciare i satelliti impreparati
Le sfide tecniche legate alla manutenzione in orbita della maggior parte dei satelliti sono enormi. Per cominciare, "dobbiamo cercare di identificare e afferrare qualcosa che non è per niente pensato per essere afferrato", dice Behar-Lafenêtre. Per la missione EROSS il veicolo robotico punterà all'anello metallico che collegava il satellite al razzo al momento del lancio.
Anche se non è un elemento universale né standardizzato, questo anello è presente su circa tre quarti dei veicoli spaziali ed è sempre progettato per essere molto robusto.
"Una volta agganciato, è possibile trainare il satellite", spiega Behar-Lafenêtre.
"In questo modo si può prendere il controllo dell'assetto e dell'orbita. E lo si può spostare da un punto all'altro della stessa orbita. Si può insomma rilevare qualsiasi funzione che il veicolo non è più in grado di svolgere da solo", aggiunge.
Alcune costellazioni hanno già previsto futuri interventi di servizio, come i satelliti Eutelsat OneWeb, lanciati con una piastra magnetica laterale.
"È un ottimo esempio", commenta Maria. "Sappiamo che potenzialmente potremmo progettare una contro-piastra da agganciare al satellite OneWeb che, a un certo punto, avrà bisogno di assistenza".
ExoTrail è già sulla strada di offrire servizi a terzi alle società satellitari con un dispositivo che chiama "spacevan".
Questo veicolo, che ha volato per la prima volta con SpaceX nel 2023, porta in orbita piccoli satelliti, li separa dal razzo e li rilascia ciascuno sulla propria orbita precisa, come un corriere che consegna pacchi a case e aziende.
Maria definisce questa attività i loro "servizi iniziali", una sorta di servizio di passaggi condivisi nello spazio per l'ultimo tratto del viaggio. Ora l'azienda punta a qualcosa di più ambizioso: capacità complete di rendez-vous e attracco che permettano ispezioni, prolungamento della vita operativa, rifornimento e, in prospettiva, vere e proprie riparazioni in orbita.
Un altro segmento di mercato chiave per ExoTrail è il deorbiting, cioè la manovra controllata che spinge il satellite del cliente verso una zona disabitata dell'oceano. Il mese scorso l'azienda ha annunciato una partnership con la giapponese Astroscale per dimostrare, entro il 2030, uno smaltimento dei satelliti così preciso.
Servizi di manutenzione in orbita: ostacoli legali e mercati incerti
Se le sfide tecniche sono enormi, il quadro giuridico non è da meno. Se due satelliti entrano in collisione durante un'operazione di servizio, di chi è la responsabilità? Se un veicolo di servizio francese si aggancia a un satellite giapponese, quale diritto si applica? Sono questioni a cui Francia, Giappone e altri Paesi stanno lavorando per rispondere attraverso strumenti come la EU Space Law e accordi bilaterali.
C'è poi la questione di chi pagherà per la manutenzione in orbita e di quanto sarà davvero grande questo mercato. "È difficile stimarlo, è il classico problema dell'uovo e della gallina", ammette Behar-Lafenêtre. "Bisogna sempre prima dimostrare di essere in grado di fornire il servizio, perché qualcuno sia disposto a comprarlo".
Il primo mercato più evidente sembra trovarsi molto lontano dalla Terra, oltre 35.000 chilometri sopra le nostre teste, in orbita geostazionaria. È qui che gli operatori di telecomunicazioni hanno flotte ormai invecchiate che preferirebbero mantenere invece di sostituire.
Con le nuove mega-costellazioni in orbita bassa terrestre che offrono soluzioni alternative per le telecomunicazioni, l'orbita geostazionaria è diventata meno appetibile per i nuovi lanci. Questo rende i servizi di prolungamento della vita operativa particolarmente interessanti dal punto di vista economico.
La manutenzione in orbita ha anche importanti implicazioni per la difesa, che potrebbero generare una forte domanda. La capacità di ispezionare, avvicinare e manipolare satelliti in orbita è una sorta di "killer app" in ambito militare.
"Per sua natura è una tecnologia duale", riconosce Maria. Russia, Cina e India hanno tutte dimostrato capacità avanzate in questo campo. La Cina ha spostato un satellite in orbita geostazionaria di migliaia di chilometri nel 2022, mentre l'India ha dimostrato un attracco in orbita pochi mesi fa.
«Un lungo viaggio»
Non è però tutto in discesa. La NASA si è scontrata con lo stesso problema dell'uovo e della gallina con la missione OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing), cancellata nel 2024 dopo che i costi erano esplosi e il mercato commerciale per il rifornimento di satelliti non predisposti non era mai davvero decollato.
Nel frattempo i Mission Extension Vehicle di Northrop Grumman operano in orbita geostazionaria dal 2020, prolungando la vita di satelliti di Intelsat. Il prossimo Mission Robotic Vehicle di nuova generazione dell'azienda, il cui lancio è previsto per quest'anno, utilizzerà robotica avanzata per installare "mission extension pods", effettuare ispezioni, riparazioni e persino rimuovere detriti.
Oltre a Thales Alenia Space ed ExoTrail, diverse altre aziende europee stanno sviluppando capacità di servizio in orbita.
ClearSpace, startup svizzera, ha un contratto con l'Agenzia spaziale europea (ESA) per la sua prima missione di rimozione attiva di detriti spaziali nel 2027. Il loro sistema utilizza due satelliti che lavorano in tandem per la prima missione commerciale al mondo di rimozione attiva di detriti in orbita bassa terrestre. Più avanti nel decennio punta anche a dimostrare la capacità di attraccare a un satellite in orbita geostazionaria e prolungarne la vita operativa.
Un altro attore chiave è l'italiana D-Orbit, che ha iniziato con il suo ION Satellite Carrier, concettualmente simile allo "spacevan" di ExoTrail, e ora punta a creare un'"economia spaziale circolare", utilizzando i detriti come risorsa. Nel 2024 ha firmato un accordo con l'ESA per una missione chiamata RISE, che dimostrerà un rendez-vous e un attracco sicuri con un satellite in orbita geostazionaria, per estenderne la vita utile nel 2028.
Il futuro della manutenzione in orbita dovrebbe essere più chiaro entro il 2030. E nel giro di un decennio una tecnologia che oggi sembra fantascienza potrebbe diventare una componente ordinaria della gestione del traffico spaziale europeo.
Maria invita però a mantenere i piedi per terra. "Serve un approccio per gradi", osserva.
Catturare in sicurezza un satellite non cooperativo che ruota rapidamente fuori controllo nello spazio resta, per ora, possibile solo nei film di Hollywood. "In definitiva sarà probabilmente un lungo viaggio per tutte le aziende coinvolte", sorride.
Nonostante tutto, un semplice carro attrezzi spaziale europeo è già in arrivo. Con lui, la possibilità di fare rifornimento e salvare veicoli spaziali dal valore di centinaia di milioni di euro, prolungando la vita di infrastrutture critiche che tengono connesso il nostro mondo.