Operazioni spaziali in orbita all'orizzonte
Le unità di sostituzione orbitale (ORU,orbital replacement unit), componenti modulari in orbita per sistemi spaziali che sono progettati per essere sostituibili o aggiornabili, comprendono kit di deorbitazione, moduli di stoccaggio dell'energia e interfacce di attracco autonome impiegati in svariati tipi di operazioni, quali attività di gestione, riconfigurazione e manutenzione dei satelliti. Tuttavia, secondo Javier Vinals, coordinatore del progetto ORU-BOAS, sostenuto dall'UE: «Se da un lato le ORU permettono di migliorare la flessibilità, ridurre i costi e incrementare la sostenibilità delle operazioni spaziali, dall'altro permangono sfide associate da superare come il conseguimento dell'interoperabilità, della modularità e di un sufficiente livello di maturità tecnologica.» ORU-BOAS ha affrontato queste problematiche attraverso lo sviluppo di tre concetti di ORU, allineando le progettazioni alle esigenze relative alla specifica missione. Tra queste figurano un’alimentazione a lunga durata per il supporto vitale e i sistemi critici, una movimentazione robotica e interfacce standardizzate che consentono di velocizzare le riparazioni e ridurre i rischi, nonché ORU autonome, leggere e intelligenti per garantire operazioni nello spazio profondo caratterizzate da limitate opzioni di rifornimento.
Componenti modulari per sistemi spaziali
ORU-BOAS si basa sui requisiti e sulle infrastrutture sviluppati dal progetto gemello EROSS IOD, che studia l'impiego di robot autonomi per la manutenzione in orbita. Inoltre, l’iniziativa ha integrato le lezioni apprese dallo sviluppo dell'interfaccia SIROM(si apre in una nuova finestra) e dalle tecnologie CubeSat(si apre in una nuova finestra), che stanno già fornendo componenti efficaci in termini di costi e collaudati in volo. L’équipe di ORU-BOAS ha sviluppato la piattaforma ORU, un vettore modulare fissato meccanicamente a veicoli spaziali o stazioni che ospita carichi utili quali batterie, pompe o controller garantendone la sicurezza. Tra i carichi utili figurano anche il kit di deorbitazione, ovvero l'hardware che controlla il rientro e lo smaltimento sicuro a fine missione, compresi propulsori, serbatoi di propellente e apparecchi avionici, oltre a un modulo di stoccaggio dell’energia ad alta potenza e interfacce standard per l’attracco e il trasferimento di dati e potenza. I componenti sono stati sviluppati utilizzando un'architettura open source che offre maggiore interoperabilità, scalabilità e flessibilità, supportando al contempo l'integrazione plug-and-play di diversi carichi utili e semplificando gli aggiornamenti e la manutenzione. «Questo approccio aperto incoraggia inoltre l'innovazione e riduce i costi grazie al riutilizzo e alla standardizzazione dei componenti», aggiunge Vinals, che lavora come responsabile di progetto presso l’azienda Sener Aerospace(si apre in una nuova finestra), che ha ospitato ORU-BOAS. I test hanno previsto la convalida funzionale dei carichi utili presso le strutture di Sener in Spagna e simulazioni di attracco robotizzato effettuate nelle strutture del Centro aerospaziale tedesco(si apre in una nuova finestra). I risultati hanno confermato il successo dell'attracco anche a una distanza relativa minima (tra due elementi molto vicini tra loro) e hanno convalidato le prestazioni del sottosistema, risolvendo con successo i problemi identificati. «Lo sviluppo dei nostri tre concetti, congiuntamente alla nostra architettura modulare convalidata, apre la strada alla realizzazione di future missioni di assistenza in orbita e alla costruzione di satelliti modulari, per assicurare una maggiore flessibilità e sostenibilità delle missioni spaziali», osserva Vinals.
Servizi migliorati e gestione ambientale più efficiente
I risultati ottenuti da ORU-BOAS sostengono le ambizioni dell'UE in materia di operazioni spaziali, che puntano a una maggiore innovazione e un migliore accesso alle stesse. Essi rendono inoltre possibile una maggiore sostenibilità, ad esempio riducendo i detriti spaziali mediante una migliore manutenzione, un problema crescente alla luce delle attuali stime, secondo le quali al momento orbiterebbero intorno alla Terra 36 000 particelle di detriti di dimensioni superiori ai 10 centimetri. «Il prolungamento della vita dei satelliti e il rapido aggiornamento di strutture come quelle per l'osservazione della Terra andranno a beneficio dei cittadini fornendo servizi migliori e una gestione dell'ambiente più efficace», spiega Vinals. Il team continua a far progredire i componenti del progetto integrando le ORU in missioni operative come l’iniziativa ISOS della Commissione europea(si apre in una nuova finestra), affinando le progettazioni in base ai requisiti specifici della missione.
