La progettazione modulare dei satelliti al centro delle future operazioni spaziali
L’ecosistema spaziale europeo si sta evolvendo rapidamente e offre numerose opportunità derivanti dalla spinta verso missioni più flessibili, sostenibili ed convenienti. Questo apre la strada soprattutto alle PMI e alle start-up, che potranno contribuire con tecnologie innovative legate alla manutenzione in orbita, all’estensione della vita utile dei satelliti e alla progettazione modulare. Eppure, il percorso non è privo di ostacoli. «Al di là delle difficoltà puramente tecniche, la normalizzazione è ancora limitata e rende più complicata l’interoperabilità tra i sistemi. Inoltre, i nuovi approcci non sono sempre compatibili con le architetture di missione esistenti. Questo complica l’integrazione e il finanziamento, un problema come quello dell’uovo e della gallina», afferma Pierre Letier di Space Applications(si apre in una nuova finestra). Il progetto SCHUMANN(si apre in una nuova finestra), sostenuto dall’UE, coordinato da Letier e incentrato sui componenti satellitari, è stato avviato per promuovere la modularità e la normalizzazione dell’ecosistema spaziale europeo. SCHUMANN ha sviluppato due elementi chiave: un modulo satellitare funzionale per il rifornimento (RTa) e una specifica di progettazione e sviluppo per un kit di costruzione di veicoli spaziali (DSSCK). Inoltre, ha raggiunto un ulteriore obiettivo: sviluppare l’interfaccia hardware HOTDOCK(si apre in una nuova finestra) in una configurazione di rifornimento.
Progettazione satellitare modulare e normalizzata
Un modulo funzionale di un veicolo spaziale (FSM, Functional Spacecraft Module) è un elemento costitutivo standardizzato che fornisce una funzionalità specifica al satellite, come l’alimentazione, la propulsione o la comunicazione. Questi moduli sono normalizzati (hanno forma e interfaccia simili) e progettati per una facile integrazione, sostituzione o aggiornamento, rendendo più flessibili la progettazione e la manutenzione dei satelliti. SCHUMANN ha sviluppato una prova di concetto di un modulo serbatoio rifornibile (RTa, Refuellable Tank) per immagazzinare e trasferire carburante nello spazio, consentendo il rifornimento dei satelliti durante le missioni, che permetterebbe di prolungare la durata delle risorse spaziali attuali. Il modulo è stato sviluppato con componenti di base derivati da precedenti progetti UE, come HOTDOCK (interfaccia hardware) e ESROCOS(si apre in una nuova finestra) (interfaccia software), per garantire la compatibilità con le future missioni di manutenzione europee. Nel frattempo, è stato realizzato il kit di costruzione di un velivolo spaziale (DSSCK, Spacecraft Construction Kit), con linee guida e un software che aiutano gli sviluppatori a progettare moduli in modo normalizzato e compatibile, anche se provenienti da fornitori diversi. A questo fine, SCHUMANN ha sviluppato una piattaforma software chiamata RESONANCE.
Un aiuto delle future missioni e all’estensione del ciclo di vita satellitare
SCHUMANN ha condotto diversi test di convalida, in particolare per il modulo di rifornimento RTa, tra cui test funzionali di trasferimento del carburante, test di vuoto termico e test di vibrazione. Per il software DSSCK sono stati eseguiti test di prova interni e valutazioni esterne utilizzando casi d’uso realistici. «Abbiamo dimostrato le potenzialità delle tecnologie dei veicoli spaziali modulari, tra cui la convalida del trasferimento di fluido dell’RTa a 200 bar senza perdite e l’affidabilità delle connessioni di alimentazione e dati. Il software RESONANCE di DSSCK è stato ben accolto e, con qualche miglioramento, potrebbe ridefinire la progettazione e le operazioni dei satelliti», osserva Letier. Ma soprattutto, SCHUMANN ha migliorato anche gli aspetti meccanici, elettrici e fluidici dell’interfaccia hardware HOTDOCK, convalidando le prestazioni in condizioni rilevanti durante l’integrazione in un modulo serbatoio di rifornimento. «Abbiamo dimostrato la sua versatilità, non solo come dispositivo di cambio utensile per bracci robotici, ma anche come soluzione affidabile per il trasferimento di gas ad alta pressione, insieme a energia elettrica e dati, tra i moduli nello spazio», spiega Letier.
Più sostenibilità, competitività e autonomia nello spazio
«I nostri risultati contribuiscono ad avvicinare l’Europa a un futuro in cui i satelliti non saranno più usa e getta, ma potranno essere aggiornati e riutilizzati, riducendo così i costi e gli sprechi», aggiunge Letier. Questo cambiamento fa parte di una tendenza che sta ridefinendo il modo in cui usiamo i satelliti nello spazio. Il progetto contribuisce inoltre alla competitività europea accelerando i cicli di sviluppo e la velocità di transizione dalla ricerca al mercato. A tal fine, il passo successivo sarà lo sviluppo della maturazione tecnica, con dimostrazioni in orbita. «Sebbene RTa non sia ancora pronto per il mercato, i risultati sono prossimi allo sfruttamento commerciale e stanno già attirando l’interesse del settore. E sulla base del feedback e dell’interesse dei beta tester del DSSCK, vediamo potenzialità ottime per il futuro uso commerciale», conclude Letier.
