Il media briefing, moderato da Karina de Castris dell'ufficio relazioni con i media dell'ESA, è stato incentrato sul lancio in orbita della costellazione dimostrativa di CELESTE-LEO/PNT di ESA. I primi due satelliti sono programmati per il decollo il 24 marzo a bordo del razzo Electron Rocket dell’azienda Rocket Lab dal sito di lancio di Maya, penisola a nord est della Nuova Zelanda.
Pietro Giordano, responsabile di sistema della missione Celeste in ESA, ha illustrato il processo di dimostrazione in orbita della missione. L’idea che ha portato alla missione Celeste è in poche parole quella primariamente di fornire servizi di navigazione simili a quelli forniti da sistemi come Galileo o EGNOS, ma da un’orbita diversa da quelle oggi utilizzate. Ad oggi le costellazioni GNSS (GPS, Galileo, Beidou) forniscono servizi da orbita MEO (Medium Earth Orbit) mediamente intorno ai 24.000 km di quota, mentre le future costellazioni di satelliti in orbita bassa (LEO – Low Earth Orbit) forniranno servizi da una quota tra i 500 ed i 1000 km. I satelliti dimostratori che saranno lanciati a breve hanno l’obiettivo sia di dimostrare questa capacità sul campo con simulazioni ed analisi, ma anche di rendere disponibili nuovi servizi associati a nuove frequenze.
La fase di dimostrazione in orbita di CELESTE è stata approvata dal Consiglio ministeriale dell'ESA del 2022. La flotta è in fase di sviluppo attraverso due contratti paralleli guidati rispettivamente da GMV (Spagna) con OHB (Germania) come partner principale, e da Thales Alenia Space (Francia) come prime contractor e da Thales Alenia Space (Italia) come responsabile del segmento spaziale. I due consorzi coinvolgono oltre 50 entità provenienti da più di 14 paesi. Il lancio previsto per il 24 marzo prossimo è dei primi due satelliti, IOD1 ed IOD2 (In Orbit Demonstration), primi esemplari della costellazione di tipo dimostrativo. Avranno la capacità di trasmettere in 2 diverse bande.
Com’è noto, ad oggi i sistemi GNSS forniscono segnali in banda L. I satelliti di CELESTE utilizzeranno sia la banda L ma anche la banda S. La banda S è una banda esistente allocata dalla ITU per segnali di navigazione, ma che l’Europa attualmente non sta utilizzando. Più esattamente, ad oggi abbiamo due zone di banda S. Una di queste è allocata dalla ITU per la navigazione da molti anni, ma utilizzata esclusivamente da un sistema indiano per uso “locale” e non utilizzata a livello globale. Il principale vantaggio nel suo uso da orbita bassa è dovuto al fatto che permette di utilizzare un paiload molto più piccolo. L’altra zona di banda S viene utilizzata per applicazioni 5G-NTN (5G- Non Terrestrial Network). Come si sa ci sono aziende, come STARLINKS oppure IRIS, che stanno sviluppando sistemi di comunicazione che tuttavia lavorano in banda K (quindi a frequenze molto più alte).
Altre aziende invece puntano sul cosiddetto direct device, ovvero la capacità di comunicare direttamente con uno smartphone. Con CELESTE si punta ad utilizzare questa seconda banda S e gli stessi protocolli del 5G NTN per fornire servizi di navigazione, con il grande vantaggio di poter utilizzare per i servizi di navigazione i terminali utente già diƯusi per le comunicazioni. Un semplice piccolo esempio: la possibilità di ricevere messaggi di emergenza, in un contesto in cui la rete cellulare non sia disponibile (magari in una zona sperduta di montagna). In tal caso il device può instaurare un collegamento satellitare diretto che fornisce non solo la parte di comunicazione, ma anche il posizionamento del soggetto da soccorrere. E’ un esempio di peculiarità dei servizi forniti da satelliti in orbita bassa.
In generale, i sistemi multi-banda come CELESTE consentono l’adozione di nuovi servizi che non sarebbero possibile con la sola adozione della banda L. Per meglio capire, utilizzando bande di frequenza più basse, quindi lunghezze d’onda maggiori, è possibile penetrare strati di vegetazione, come anche le pareti degli edifici e, quindi, iniziare ad abilitare servizi di navigazione indoor. Parallelamente, spostarsi su bande di frequenza più alte e quindi lunghezze d’onda più piccole (come in banda C) significa maggior accuratezza nelle misure e quindi nella precisione del dato di localizzazione e navigazione (si pensi applicazioni che vanno verso la navigazione autonoma dei veicoli, quali automobili, natanti, droni, etc.). Interessante ricordare che i due satelliti in fase di lancio sono di tipo “cube-sat”, quindi relativamente piccoli, ma con grandi capacità, grazie al gran lavoro di sviluppo condotto dall’industria europea in capo a solo un paio d’anni.
Nello step successivo è previsto di giungere al posizionamento in orbita di due costellazioni, ognuna da quattro satelliti e con altre capacità in aggiunta alla trasmissione di segnali in banda l in banda S: segnali in banda C (ancora più alta) ed in banda UHF (frequenze più basse). Il lancio previsto per il 24 marzo ha l'obiettivo fondamentale di dimostrare la tecnologia, ma anche l'obiettivo di preparare le fasi successive: in particolare, testare apparati pre-operazionali, che si avvicinino sempre di più al prodotto che verrà utilizzato operativamente. Inoltre, uno degli scopi fondamentali dell’intero programma è l'industrializzazione, quindi la capacità di sviluppare satelliti e sistema in breve tempo ed in grandi quantità. CELESTE è dunque uno step fondamentale, molto importante per preparazione del futuro sistema operativo che l'Europa potrà implementare nei prossimi anni.
Andrea Gallon, direttore di programmi di Gallileo e Aerocoms di Thales Alenia Space, ha fornito qualche dettaglio tecnico ulteriore su CELESTE. Presso il sito di Maya si stanno ultimando tutte le attività preparatorie sul lanciatore ed incapsulamento dei satelliti sul lanciatore di Rocket Lab previsto il 17 marzo. Il 24 marzo, meteo permettendo, si eseguirà il lancio che sarà notturno (da noi sarà di mattina, con 12 ore di fuso orario di diƯerenza) ed il satellite, una volta lanciato, sarà rilasciato in orbita e stabilirà il primissimo contatto con la stazione norvegese di Svalbard, con le acquisizioni delle telemetrie ed i primi comandi verso i satelliti. Seguiranno le operazioni fondamentali per il raggiungimento dell’assetto nominale, il dispiegamento dei pannelli solari per il caricamento completo delle batterie ed infine il dispiegamento delle antenne dei paiload. Completate queste attività saranno raggiunte le precondizioni per avviare i test finali ed entrare subito dopo nella fase operativa della missione. La fase operativa prevede prima l’accensione del pailod in banda L e successivamente quello in banda S. Fatto questo per i sei mesi successivi seguiranno tutte le attività di test sui segnali previste in questa missione dimostrativa.
Come già anticipato, questa missione è solo un primo step destinato a dimostrare le funzionalità dei pailod installati sui satelliti. Seguirà poi, come previsto già contrattualmente, il lancio il prossimo anno di altri quattro satelliti che costituiranno una micro-costellazione destinata ad attività di sperimentazione per la validazione degli aspetti applicativi dei servizi forniti da CELESTE. Saranno satelliti sempre di categoria “small”, ma più grandi di quelli dimostrativi che sono ora in partenza, con una piattaforma del tutto diversa (circa 80 kg per unità, di 80 cm di ingombro massimo), potenza elettrica raddoppiata, estensioni di bande utilizzate (banda C ed UHF).
Tutti e sei i satelliti di cui stiamo parlando saranno posizionati su orbite circolari, polari, eliosincrone. E’ una caratteristica molto importante, perché consentirà a questi satelliti, pur essendo in orbita bassa, di accedere globalmente a tutta la superficie terrestre, quindi potranno essere “visti” da ogni punto della Terra. Inoltre, essendo in orbita eliosincrona i pannelli solari potranno essere costantemente esposti verso il Sole durante tutta la vita del satellite. Questa caratteristica oƯre grandi vantaggi dal punto di vista dei bilanci energetici e della continuità dei servizi. ESA ha iniziato ad allocare i fondi per la fase successiva a questa preparatoria e dimostrativa, che avrà il focus sulla industrializzazione di tutti i satelliti della costellazione, per avviare la fase finale di distribuzione dei servizi operativi reali alla comunità degli utenti.
Importante sottolineare l’integrazione con il sistema GALILEO secondo un concetto multilayer in cui GALILEO resterà il backbone di tutto il sistema di navigazione oƯerto dall’Europa, mentre CELESTE ed altri satelliti in orbita bassa integreranno ed estenderanno i servizi di GALILEO, fornendo in aggiunta anche maggior robustezza e resilienza rispetto ad eventuali disturbi elettromagnetici, involontari o volontari (jamming), che potrebbero provenire da altre sorgenti sia da terra che dallo spazio. Bisogna ricordare che GALILEO permette all’Europa di avere indipendenza rispetto ad altri sistemi e sappiamo benissimo quanto l'economia europea e quella mondiale siano dipendenti del sistema di navigazione. Diciamo che un solo giorno di mancanza di navigazione potrebbe portare centinaia di miliardi di impatto a livello mondiale.
Pertanto, CELESTE ha anche l'obiettivo di raƯorzare la resilienza del sistema di navigazione europeo. I sistemi di navigazione in orbita alta, nonostante forniscano servizi impeccabili, hanno delle limitazioni: in particolare, sappiamo che attività di jamming possono colpire sistemi come GALILEO o GPS. Questa pericolo si è registrato anche nella guerra in Ucraina, con cadute di performance – ad esempio – per la navigazione aerea su talune zone interessate dal conflitto. CELESTE vuole coprire esattamente questo gap ed aiutare il sistema GALILEO ad essere più robusto e resiliente di fronte a queste problematiche.
In conclusione è importante ricordare che ESA non è l’unico soggetto al mondo a lavorare su sistemi satellitari che forniscono di servizi da orbita bassa. Ad oggi esistono soluzioni sia commerciali che istituzionali, in particolare negli Stati Uniti e in e in Cina. Per la strategia europea è fondamentale mantenere la leadership dal punto di vista della navigazione. Ad oggi GALILEO è riconosciuto da tutti come miglior sistema al mondo per la navigazione. Questo non vuol dire che che le cose continuino così. E’ necessario continuare ad innovare e l'obiettivo dell'ESA insieme all’industria europea è di continuare a proporre nuove soluzioni e presentare nuovi concetti come si sta facendo con CELESTE. Al contempo si sta sviluppando la capacità di produrre e lanciare satelliti in breve tempo. Questo ulteriore aspetto è fondamentale, perché esiste ormai un certo time-to-market rispetto ad attività commerciali che si stanno sviluppando al di fuori dell'Europa e per essere continuare ad essere competitivi è necessario puntare anche a questo obiettivo, che si ritiene possa essere raggiunto nei prossimi anni attraverso le opportune sinergie con l’industria europea.
Report di Gianluca Pititto, Direttore Responsabile Rivista GEOmedia
Fonte: ( CELESTE - Agenzia Spaziale Europea )
