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SpaceX, dai satelliti Starlink una possibile alternativa al Gps?

Secondo una ricerca finanziata dall’esercito degli Stati Uniti, la costellazione sarebbe in grado di fornire servizi di navigazione globali e fino a 10 volte migliori del Global Positioning System

16 Ott 2020

Veronica Balocco

SpaceX come alternativa al Gps? Lo ipotizza una ricerca finanziata dall’esercito degli Stati Uniti, che ha analizzato le possibili implicazioni future del sistema inaugurato da Elon Musk. Secondo lo studio, la crescente mega costellazione potrebbe avere uno scopo secondario: diventare l’alternativa a basso costo, altamente precisa e più sostenibile, al GPS. SpaceX ha già lanciato più di 700 satelliti Starlink, e migliaia di altri si prevede vadano online negli anni a venire. La loro missione principale è fornire Internet ad alta velocità in tutto il mondo, estendendolo a molte località remote fino ad oggi prive di un servizio affidabile.

Ora, tuttavia, la ricerca dell’Us Army va oltre. E afferma che un nuovo metodo potrebbe utilizzare i satelliti Starlink esistenti in orbita terrestre bassa (Leo) per fornire servizi di navigazione quasi globali.
In un documento non sottoposto a revisione, Todd Humphreys e Peter Iannucci del Radionavigation Laboratory presso l’Università del Texas ad Austin, affermano di aver ideato un sistema che utilizza gli stessi satelliti, trasportando “sulle spalle” i segnali Gps tradizionali, per fornire una precisione della posizione fino a 10 volte migliore del Gps, in un sistema molto meno soggetto a interferenze.

Il problema da risolvere: dal Gps tradizionale segnali deboli sulla Terra

Il Global Positioning System è costituito da una costellazione di circa 30 satelliti in orbita a 20mila chilometri sopra la Terra. Ogni satellite trasmette continuamente un segnale radio contenente la sua posizione e l’ora esatta da un orologio atomico molto preciso a bordo. I ricevitori a terra possono quindi confrontare il tempo impiegato dai segnali di più satelliti per arrivare e calcolare la loro posizione, in genere entro pochi metri.
Il problema con il Gps è che quei segnali sono estremamente deboli nel momento in cui raggiungono la Terra e sono facilmente sopraffatti da interferenze accidentali o di “guerra elettronica”. In Cina, misteriosi attacchi Gps hanno “falsificato” navi in posizioni inesistenti, mentre i segnali Gps sono regolarmente bloccati nel Mediterraneo orientale.

L’esercito americano fa molto affidamento sul Gps. L’anno scorso, il US Army Futures Command, una nuova unità dedicata alla modernizzazione delle sue forze, ha visitato il laboratorio di Humphreys per parlare di una startup chiamata Coherent Navigation che aveva co-fondato nel 2008. Coherent, che mirava a utilizzare i segnali dei satelliti Iridium come alternativa approssimativa a Gps, è stato acquisito da Apple nel 2015.

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“Sapendo che l’esercito ha una relazione con SpaceX, mi sono posto una domanda – ha affermato Humphreys -: perché non utilizzare i satelliti Starlink di SpaceX come io ho usato i Satelliti Iridium?”. “Risultato: l’esercito ci ha dato un anno per esaminare il problema”.
Il concetto di utilizzare i satelliti Leo per la navigazione non è nuovo. In effetti, alcuni dei primi veicoli spaziali statunitensi lanciati negli anni ’60 erano satelliti di transito in orbita a 1.100 chilometri, che fornivano informazioni sulla posizione per navi e sottomarini della Marina. Il vantaggio di una costellazione Leo è che i segnali possono essere mille volte più forti del Gps. Lo svantaggio è che ogni satellite può servire solo una piccola area sottostante, quindi una copertura globale affidabile richiede centinaia o addirittura migliaia di satelliti.

Nessun lancio: basterà aggiornare i software dei satelliti Starlink esistenti

Costruire una rete completamente nuova di satelliti Leo con orologi ultra precisi sarebbe un’impresa costosa. La startup Xona Space Systems della Bay Area prevede di fare proprio questo, con l’obiettivo di lanciare una costellazione di almeno 300 satelliti Pulsar nei prossimi sei anni.

L’idea di Humphreys e Iannucci è diversa: userebbero un semplice aggiornamento software per modificare i satelliti di Starlink in modo che le loro capacità di comunicazione e i segnali Gps esistenti possano fornire servizi di posizione e navigazione.
Gli studiosi affermano che il loro nuovo sistema può persino, controintuitivamente, fornire una precisione migliore per la maggior parte degli utenti rispetto alla tecnologia Gps su cui si basa. Questo perché il ricevitore Gps su ogni satellite Starlink utilizza algoritmi che si trovano raramente nei prodotti di consumo, per individuarne la posizione entro pochi centimetri. Queste tecnologie sfruttano le proprietà fisiche del segnale radio Gps e la sua codifica per migliorare l’accuratezza dei calcoli di posizione.

Un sistema molto più difficile da bloccare o falsificare

Il nuovo sistema, che Humphreys chiama navigazione Leo “fusa”, utilizzerà calcoli istantanei dell’orbita e dell’orologio per localizzare gli utenti (si stima) entro 70 centimetri. La maggior parte dei sistemi Gps su smartphone, orologi e auto, per confronto, ha una precisione di pochi metri.
Ma il vantaggio chiave per il Pentagono è che la navigazione Leo “fusa” dovrebbe essere molto più difficile da bloccare o falsificare. Non solo i suoi segnali sono molto più forti a livello del suolo, ma le antenne per le sue frequenze a microonde sono circa 10 volte più direzionali delle antenne Gps. Ciò significa che dovrebbe essere più facile captare i veri segnali satellitari piuttosto che quelli di un jammer. “Almeno questa è la speranza”, dice Humphreys.

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