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Un satellite automatico per rimuovere detriti spaziali e navicelle “defunte”

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ESA’s proposed e.Deorbit mission, shown left, using a robotic arm to catch a derelict satellite – the baseline capture method for what would be the world’s first active space debris removal mission, in 2024. The Agency’s member state ministers in December 2016 strongly supported a ‘maturation phase’ for e.Deorbit, to foster the various advanced technologies required to make the mission feasible, from autonomous guidance to advanced images processing, along with a suitable capture mechanism. The mission would first rendezvous with a large, drifting ESA satellite, then capture and secure it safely ahead of steering the combination down for a controlled burn-up in the atmosphere. As well as the baselined robot arm, additional capture technologies are being investigated, including a net and harpoon. In any case, grappling the derelict satellite would have to be done in a very rapid and precise manner to prevent e.Deorbit and its target rebounding. The mission, being developed through ESA’s Clean Space initiative – tasked with safeguarding terrestrial and orbital environments – will be proposed for final agreement at ESA’s next Council at Ministerial Level, in 2019. It will place European industry at the forefront of the world’s active debris removal efforts and multipurpose space tugs. Copyright ESA–David Ducros, 2016

La missione e.Deorbit proposta dall’ESA per abbattere un satellite abbandonato sta rinascendo con un ruolo più ampio. Un veicolo che svolge una varietà di ruoli, incluso il rifornimento, il ricondizionamento o il riavvio di satelliti già in orbita.

L’iniziativa Clean Space

L’iniziativa Clean Space dell’ESA ha iniziato a sviluppare la missione nel 2013, organizzata attorno al compito apparentemente semplice di catturare e di deorbitare in sicurezza un satellite di proprietà dell’ESA, posizionato in un’orbita bassa, altamente trafficata. L’obiettivo era il satellite di osservazione della Terra Envisat, che dopo 10 anni di monitoraggio del nostro pianeta era andato in avaria l’anno precedente.

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Gli astronauti dello Space Shuttle avevano catturato satelliti erranti durante gli anni ’80, ma non esistevano precedenti per la cattura robotica autonoma di un obiettivo non cooperativo.

Catturare i satelliti in orbita

Sono iniziati i lavori per identificare le nuove tecnologie che avrebbero dovuto essere sviluppate, compreso il tipo di meccanismo di cattura da utilizzare: dalle armi robotiche alle reti o persino un arpione. Inoltre, era necessario un sistema di navigazione e controllo abbastanza preciso da poterlo intercettare in sicurezza e assicurare, nonostante fosse un bersaglio grande e imprevedibile.

Ciò è avvenuto come parte degli studi iniziali di “fase A” di due società parallele, seguiti da studi dettagliati di “Fase B1” per definire il progetto preliminare.

Insieme alle tecnologie innovative in discussione, queste attività della fase B1 hanno fatto un po’ di storia dell’ESA a pieno titolo, poiché i primi studi di questo tipo si basavano sull’ingegneria dei sistemi basata su modelli. Utilizzando cioè modelli software dettagliati del satellite, piuttosto che la documentazione scritta tradizionale.

Uno spazzino in orbita

In seguito a questi studi è stata presa la decisione di ampliare la portata della missione. Ci sono volute così tante tecnologie avanzate per rendere possibile un tale atto di rimozione attiva dei detriti che è possibile applicarlo in modo ricorrente.

Di crescente interesse industriale, questo sarebbe un “coltellino svizzero” di un satellite con l’agilità, la capacità e l’autonomia per eseguire tutti i tipi di compiti complessi nello spazio, come il rifornimento di satelliti di alto valore che raggiungono la fine della loro vita, aggiungendo nuove attrezzature o legandosi a esse per spostarle su nuove orbite.

La rimozione attiva dei detriti è considerata particolarmente preziosa per l’imminente posizionamento delle megaconstellazioni di satelliti, quando centinaia o addirittura migliaia di loro si posizioneranno in orbite basse per offrire telecomunicazioni a bassa latenza o copertura per l’osservazione della Terra.

Qualsiasi satellite guasto che spezzi i ranghi potrebbe minacciare l’intera costellazione attorno ad esso, quindi i veicoli dedicati alla manutenzione nello spazio, potrebbero svolgere un ruolo di “cane pastore”.

La rimozione dei satelliti esausti

Un veicolo per il servizio spaziale potrebbe potenzialmente essere utilizzato per abbattere i satelliti abbandonati. Un ritorno al pensiero originale alla base di e.Deorbit. Già nel 2012, l’approccio iniziale è stato quello di invitare le aziende a prendere in considerazione Envisat per questo servizio, ma era stata vista come una sfida troppo rischiosa.

“Oggi abbiamo i fondi per sviluppare tecnologie pertinenti ma non per rimuovere effettivamente un satellite defunto”, spiega Luisa Innocenti, alla voce Clean Space. “Abbiamo chiesto all’industria di presentare proposte per rimuovere un oggetto ESA defunto, un nuovo percorso verso un business potenzialmente molto remunerativo.”

 

 

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