Operazioni in orbita, il gen. Bianchi racconta la nuova frontiera della sicurezza satellitare

Le funzionalità denominate Rendez-vous and proximity operations (Rpo) non sono nuove e hanno giocato un ruolo importante in molti programmi di volo spaziale umano negli ultimi sessanta anni di attività spaziali, come quelle in orbita lunare, che ha permesso gli sbarchi sulla Luna o in orbita terrestre, con l’assemblaggio della Stazione spaziale internazionale. Queste funzionalità ora integrate nel In-orbit servicing (Ios) mirano a soddisfare un ampio portafoglio di diverse applicazioni, come il rifornimento di carburante, l’estensione della vita, ispezioni e riparazioni (senza considerare l’uso aggressivo delle tecnologie per interruzione/sabotaggio di specifiche missioni) nonché rimozione attiva dei detriti e offrono nuove interessanti prospettive per il settore spaziale con un impatto forse dirompente sulla catena del valore dell’industria spaziale.

Come noto lo Ios solleva una serie di problemi, in termini di questioni legali e regolamentari, legate alla responsabilità, alle questioni assicurative e alla proprietà degli oggetti in orbita e questioni relative alla proprietà intellettuale; problemi tecnologici e di standardizzazione per lo sviluppo di soluzioni multiuso, flessibili e interoperabili anche con sistemi legacy e che potrebbero supportare nuove missioni, in particolare nel settore della esplorazione spaziale; questioni di sostenibilità legate alla condotta sicura delle operazioni Rpo come la rimozione dei detriti; aspetti di sicurezza e difesa, legati soprattutto all’utilizzo delle soluzioni Ios in ambito militare per applicazioni di aggressione quali distruzione/interruzione/sabotaggio da parte avversaria.

Comunque il grande passo dello Ios fu fatto con il lancio del Mission extension vehicle (Mev-1) che ha segnato un progresso concreto sia in ambito tecnologico che commerciale essendo stata questa la prima missione Ios di tipo commerciale. Sviluppato da SpaceLogistics Llc, una filiale di Northrop Grumman derivante dall’acquisizione di Atk, il Mev-1 è basato su un veicolo di manutenzione progettato per fornire estensione di vita fino a 15 anni. Nel 2016, Intelsat firmò un contratto con Orbital Atk per la prima missione Ios commerciale. Il contratto prevedeva un servizio di estensione della vita utile di cinque anni dell’Intelsat 901 (I-901), posizionato in Geo già dal 2001 , per un prezzo stimato intorno ai 70 milioni di dollari.

Il Mev-1 fu lanciato in ottobre 2019 da Baikonur su un razzo Proton-M e iniziò la fase Rpo con l’I-901 nel Febbraio 2020 in un’orbita cimiteriale posta a 300 chilometri sopra Geo, per tenere conto del rischio associato a questa operazione e di possibili incidenti con altri satelliti Geo operativi. Il 25 febbraio del 2020 il Mev-1 ha completato la fase Rpo in modo autonomo con avvicinamento, cattura e attracco al motore apogeo liquido dell’I-901, un dispositivo propulsivo presente sulla stragrande maggioranza dei satelliti Geo legacy. Con l’attracco è iniziato il trasferimento del satellite in un nuovo slot orbitale, in conformità con le normative orbitali, nella funzionalità “stack di veicoli combinati” raggiungendo l’obiettivo di estensione della durata di vita di ulteriori 5 anni. Le nuove generazioni del Mev combinano le capacità descritte con un payload robotico, sviluppato da Darpa (Defense advanced research projects agency) e in grado di montare in maniera permanente sul satellite Geo un piccolo propulsore , ed estendere cosi la vita per ulteriori anni. Il satellite di seconda generazione Mrv (Mission reparable vehicle), veicolo commerciale sempre di SpaceLogistics , nato per fornire assistenza a varie tipologie di clienti una volta lanciato, rimarrà in orbita per dieci anni, spostandosi nello spazio da un lavoro di riparazione a quello successivo; nel 2025 il Mrv dotato di braccio robotico, tenterà di fissare un sensore elettro-ottico all’anello adattatore di lancio di un satellite militare americano in orbita Geo. Questo anello, che originariamente collegava il satellite al suo razzo durante il lancio, fornirà il punto di attacco per il payload ottico conferendo al satellite target, una migliorata consapevolezza del dominio spaziale, dei suoi dintorni e della cintura Geo.

Lo Ios è quindi, senza dubbio, una nuova area di business per l’industria, in grado di fornire soluzioni di chiaro interesse per gli operatori commerciali, utile a migliorare le capacità dei satelliti esistenti e ottimizzare il ritorno sugli investimenti. In buona sintesi lo sviluppo di soluzioni Ios avrà un impatto sulla struttura della catena del valore dell’industria spaziale.

Anche nel contesto militare le capacità Ios potranno avere un dirompente effetto sui concetti di impiego e di progettazione dei futuri sistemi spaziali militari. Utilizzando le leggi della meccanica orbitale, i satelliti vengono lanciati in specifiche orbite, funzionali a raggiungere gli obiettivi delle loro missioni, prevalentemente incentrate sulla Terra. Sebbene questi satelliti si muovano a grandi velocità rispetto alla Terra, dal punto di vista della meccanica orbitale, in realtà sono considerati statici, a energia costante, relativamente immutabili e/o altamente prevedibile nel loro comportamento, cosa che, in ambito militare, rappresenta una vulnerabilità . In queste operazioni spaziali che si tende a chiamare posizionali, la missione di un satellite guida la selezione della sua orbita, la progettazione della carrozza, la tipologia di veicolo di lancio nonché le infrastrutture di supporto a terra che hanno il primario compito di raggiungimento e mantenimento della posizione stabilita; questa è ovviamente una postura legata al fatto che il satellite è realizzato per l’assolvimento della specifica missione e si presuppone opererà in un ambiente relativamente libero dalle minacce, almeno da quelle provocate dall’uomo.

I satelliti progettati per queste missioni, in un ambiente con conteso, generalmente dispongono della propulsione sufficiente per mantenere la loro posizione e forse per condurre un limitato numero di operazioni a basso consumo energetico. Le operazioni spaziali posizionali hanno dominato l’inizio dell’era spaziale dove l’esplorazione e lo sfruttamento dello spazio erano estensioni della competizione strategica tra Stati Uniti e Unione sovietica. In questi primi decenni spaziali una sorta di capacità di manovra era tecnologicamente costosa e poco efficace. Un eventuale azione avversa ai satelliti in orbita era considerata preludio alla guerra nucleare poiché i satelliti erano risorse strategiche a supporto della verifica dei trattati e l’effettuazione di manovre spaziali sostenute o rifornimento di materiali di consumo ai sistemi in orbita, erano necessità assolutamente improbabili.

Lo scenario strategico spaziale è chiaramente mutato in maniera significativa ed irreversibile e, come in altri domini, le minacce emerse negli anni stanno facendo nascere la convinzione che, chi sarà capace di interpretare le operazione spaziali in maniera dinamica, guadagnerà e manterrà un vantaggio rispetto ai propri avversari. Il generale Shaw ( già vice comandante della Us Space force) infatti, ritiene che il pensiero posizionale kepleriano, che considera le manovre come eventi rari e costosi per la vita del satellite (quindi da evitare), non sia più adeguato alla realtà del moderno dominio spaziale .

Le mura dei castelli, le trincee, le linee Maginot, i punti logistici fissi, le difese aeree statiche e i rifugi rinforzati per gli aerei dei conflitti passati, hanno mostrato i grandi limiti del pensiero posizionale; lo sviluppo della logistica e di associate specifiche tecnologie hanno cambiato in maniera sostanziale gli scenari in tutti i domini in cui vengono effettuate operazioni militari. Nel mondo aeronautico, le tecnologie associate al rifornimento aereo furono esplorate negli anni tra le due guerre mondiali e perfezionate negli anni Cinquanta per estendere il raggio d’azione, la durata delle operazioni , e quindi la capacità complessiva degli aerei da combattimento. Utilizzando le parole del generale Shaw , il rifornimento in volo militare fu progettato e realizzato, non certo per estendere la vita operativa del carrello, ma per superare il limite del combustibile imbarcato e rendere l’assetto aereo militare a raggio e manovrabilità estesa.

La trasformazione della logistica ha notevolmente migliorato le capacità militari consentendo alle forze di operare in maniera dinamica , flessibile, di essere capaci di mantenere l’iniziativa, ottenere sorprese, rendersi imprevedibile e lo Ios può, senza dubbio, essere la capacità che modifica sostanzialmente le dottrine difesa nel mondo spaziale. La manovra è infatti molto più che un semplice movimento; è un movimento per effetto, una capacità operativa che, nello spazio conteso dovrà necessariamente divenire modus operandi anche nel dominio spaziale .

Lo Ios e le applicazioni logistiche di queste tecnologie diventano enabler delle operazioni dinamiche spaziali, costituendo quindi il corollario di un nuovo pensiero sull’uso degli assetti difesa nello spazio. Gli Stati Uniti con il programma denominato Geosynchronous spatial situational awareness (Gssap) nel 2014 posizionarono alcuni satelliti in Geo con capacità di manovra; ma questa capacità era limitata a muoversi solo per consentire l’acquisizione di una migliore posizione in orbita, per monitorare da vicino altri satelliti e supportare cosi le esigenze di Space domain awareness. Il Gssap è stato quindi solo un timido tentativo di adottare una capacita di manovra in quanto Il sistema fu progettato per manovrare di routine, i satelliti disponevano di serbatoi di carburante sigillati in fabbrica e per ognuno di essi era previsto un veicolo spaziale sostitutivo all’esaurimento del combustibile imbarcato. Fu quindi un primo passo verso una capacità di operazioni spaziali dinamiche ma non aderiva certo alla nuova e più complessa dottrina di impiego annunciata dalla Space force.

In associazione alle tecnologie Ios, per raggiungere l’obiettivo di operazione spaziali dinamiche , dovranno essere elaborate soluzioni operative in grado di consentire che tali capacità possano essere applicate con modalità costo/efficaci. Elaborando oltre, il semplice rifornimento fatto da parte dei satelliti tanker (che abbiamo visto già operano) o l’uso dei jetpack (soluzione preferita per satelliti legacy) in grado di connettersi ai satelliti e fornire l’energia necessaria alla effettuazione delle manovre, potranno essere i passi iniziali di una rivoluzione logistica. Una soluzione ovvia, ma forse troppo vulnerabile in un ambiente conteso, potrà essere quella di creare depositi o porti in orbita a cui i satelliti in debito di combustibile o di riparazione potranno connettersi per l’effettuazione delle operazioni necessarie. Peraltro anche nuove tecnologie di propulsione potranno contribuire alle operazioni dinamiche spaziali perchè in grado di conferire ai satelliti un uso più efficiente del carburante e maggiori rapporti spinta-peso. Le operazioni spaziali dinamiche cambieranno necessariamente anche la natura di capacità spaziali fondamentali, come la Space domain awareness (Sda) ovvero la piena consapevolezza del dominio spaziale, complicandola notevolmente.

L’attuale approccio della Sda si basa sul presupposto che sia possibile mantenere un quadro accurato del dominio spaziale conoscendo le effemeridi dei sistemi in orbita e la loro prevedibile evoluzione. Se queste stime cambiano costantemente a causa delle manovre dinamiche, mantenere un catalogo dei parametri orbitali osservati e stimati, non sarà più adeguato per controllare la natura dinamica dello spazio. Piuttosto che mantenere le tracce dei singoli oggetti, occorrerà modificare l’approccio in favore di una struttura di gestione del traffico più dinamica, sempre augurandosene la fattibilità. Per concludere, con uno sguardo al futuro, possiamo altresì immaginare che l’esigenza difesa per una capacità di operazioni spaziali dinamiche sostenute, insieme alla necessità di dotare gli assetti strategici di intrinseci sistemi di protezioni e controllo , potrebbe divenire la frontiera di distinzione tra satelliti militari e non militari, distinzione che nel settore spaziale non è mai stata visibile e dirimente. Con questi presupposti, la asserita piena dualità delle tecnologie spaziali, potrebbe ridimensionarsi e alla pari di altri domini, portare alla realizzazione di sistemi e tecnologie distinte in funzione del campo di applicazioni.