Un satellite che esaurisce il carburante oggi ha poche possibilità di continuare la propria missione. L’Esa sta lavorando per cambiare questa prospettiva: nei laboratori dell’Estec, nei Paesi Bassi, ha testato come un veicolo di servizio possa avvicinarsi a un altro mezzo spaziale, agganciarlo e collegarsi alle sue porte per il rifornimento e lo scambio di energia e dati.
Le prove si sono svolte a terra, ma affrontano un passaggio decisivo per i futuri servizi in orbita: fare in modo che veicoli costruiti da aziende diverse possano riconoscersi e utilizzare interfacce compatibili. È la condizione da cui partire per rendere possibili interventi di manutenzione e prolungare la vita operativa dei satelliti.
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Dall’avvicinamento agli ultimi centimetri
Il primo passaggio, chiamato rendezvous, consiste nel raggiungere il satellite da servire e regolare la propria traiettoria fino a portarsi nelle sue immediate vicinanze. “Per le missioni di logistica spaziale, un rendezvous richiede che il veicolo di servizio si porti sulla stessa orbita del cliente – un veicolo spaziale che necessita di assistenza o trasporto – ed esegua manovre molto precise per avvicinarsi – spiega Lorenzo Pasqualetto-Cassinis, ingegnere dei sistemi di guida, navigazione e controllo dell’Esa – Nel nostro laboratorio abbiamo testato due sistemi di telecamere che permetterebbero a un veicolo di servizio di avvicinarsi al suo obiettivo, portando i due mezzi da una distanza di centinaia di metri a pochi centimetri, in preparazione all’aggancio”.
La simulazione si è svolta nel laboratorio di guida, navigazione e controllo dell’Estec. Due bracci robotici montati su binari lunghi 33 metri hanno rappresentato il veicolo in avvicinamento e il satellite da raggiungere. Il sistema di navigazione ha individuato sulla superficie del bersaglio marcatori bianchi e neri simili a codici QR, usandoli per determinare la propria posizione relativa. L’allestimento prevedeva una sola fonte di luce, a simulare il Sole.
La fase successiva è stata riprodotta nel laboratorio di robotica orbitale dell’Esa. Qui i modelli dei due veicoli erano fissati su piattaforme che scorrono su un pavimento estremamente liscio grazie a un sottile cuscino d’aria. Partendo da quattro centimetri di distanza, il meccanismo del veicolo di servizio ha afferrato l’interfaccia passiva del satellite bersaglio e ha avvicinato le piattaforme fino a connettere due porte: una destinata al rifornimento, l’altra al trasferimento di energia e dati. Il test ha verificato la sequenza di aggancio e connessione delle interfacce.
Le condizioni da affrontare prima del test in orbita
Alle prove hanno partecipato tecnologie sviluppate da The Exploration Company insieme a Sener, GMV, Almatech, Thales Alenia Space e CDS. Per verificare quanto il sistema sia affidabile, i test hanno considerato anche condizioni che possono complicare l’avvicinamento, dalla completa oscurità ai riflessi del Sole sui marcatori usati dalle telecamere.
“Questo test ci ha permesso di dimostrare le prestazioni dei nostri sistemi – afferma Olivier Faure, responsabile dei progetti futuri e dei programmi di servizi in orbita di The Exploration Company – Il rendezvous deve funzionare in tutte le condizioni: nel buio completo, ma anche quando i marcatori riflettono la luce solare e abbagliano la telecamera. Allo stesso modo, l’aggancio deve funzionare in diverse condizioni dinamiche negli ultimi centimetri, con differenti posizioni e velocità relative rispetto al bersaglio. Le prove sono state determinanti per capire meglio come si comporterà il nostro sistema prima di testarlo nello spazio”.
Interfacce compatibili per la logistica spaziale
La campagna rientra in In-Space Proof of Concept, il programma con cui l’Esa intende dimostrare tecnologie per una futura infrastruttura logistica spaziale. La prima area di lavoro, InSPoC-1, riguarda il rendezvous, l’aggancio e il trasferimento di fluidi o gas tra veicoli. “Il nostro obiettivo è progettare e dimostrare insieme le interfacce che potrebbero consentire un’infrastruttura spaziale aperta, permettendo agli operatori europei di operare e fornire servizi nell’economia orbitale”, spiega Yann Tincelin, responsabile del programma InSPoC dell’Esa.
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