Da oltre mezzo secolo, l’esplorazione robotica del sistema solare avviene tramite sonde tele-guidate da terra. Durante il loro viaggio verso pianeti, asteroidi o comete, le navicelle spaziali sono in frequente contatto con le stazioni di terra in attesa di istruzioni. Qui, i team di ingegneri hanno il compito di ricostruire la posizione dei satelliti e di elaborarne un “piano di volo” affinché questi arrivino a destinazione nei tempi e modi prestabiliti. Questo approccio richiede un impiego ingente di risorse, dal momento che il viaggio nello spazio può durare mesi se non anni.

Negli ultimi anni, la miniaturizzazione dell’elettronica ha consentito la nascita e la diffusione dei nanosatelliti, anche detti CubeSat: sistemi delle dimensioni di una scatola di scarpe in grado di eseguire misurazioni scientifiche alla stregua dei loro genitori, che però pesano centinaia di chili in più. Il vantaggio nell’adottare i CubeSat risiede nel basso costo di sviluppo della piattaforma e nella rapidità di produzione. I CubeSat sono stati adottati dalla NASA, dall’ESA e dalla JAXA, le tre principali agenzie spaziali del mondo, per missioni scientifiche in orbita terrestre. Tuttavia, il loro impiego per l’esplorazione del sistema solare resta ancora un tabù: teleguidare i CubeSat da terra rischierebbe di essere troppo costoso, vanificando i vantaggi della miniaturizzazione. È in questo contesto che si inserisce EXTREMA.

Engineering Extremely Rare Events in Astrodynamics for Deep-Space Missions in Autonomy, o EXTREMA, introduce i “self-driving interplanetary CubeSats”: sonde spaziali miniaturizzate in grado di auto-guidarsi durante tutta la fase di crociera, dalla fuga dalla terra fino all’arrivo a destinazione, senza la necessità di essere controllati dalle stazioni di terra. Il concetto, ideato dal team guidato dal Prof. Francesco Topputo al Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, e che gli è valso la vittoria dell’ERC Consolidator Grant, pone non poche sfide: i nanosatelliti dovranno essere in grado di determinare la propria posizione autonomamente sfruttando l’osservazione di corpi celesti e dovranno elaborare, sempre in autonomia, una legge di guida da attuare con propulsori miniaturizzati. Il progetto introduce elementi di intelligenza artificiale e sfrutta un delicatissimo meccanismo celeste per entrare in orbita attorno a pianeti: la cattura gravitazionale.

I benefici derivanti dall’impiego di tale tecnologia sarebbero notevoli: le università, i centri di ricerca e le aziende potranno finalmente avere l’accesso allo spazio profondo a basso costo, combinando la miniaturizzazione dei satelliti all’abbattimento dei costi per le operazioni. Ciò comporterà una potenziale proliferazione di missioni spaziali e quindi una conoscenza più approfondita del nostro sistema solare. La complessità della tecnologia proposta richiederà un team di ricercatori internazionali che saranno guidati dal Prof. Topputo: in fondo, la natura high-risk/high-gain è un requisito fondamentale per i progetti ERC.

EXTREMA si è aggiudicato il prestigioso riconoscimento ERC Consolidator Grant, che ne finanzierà l’esecuzione con un grant da 2 milioni di euro. “Ho lavorato per anni con l’obiettivo di concretizzare la mia idea. Sono orgoglioso di guidare un team che lavorerà alla frontiera della ricerca nel campo spaziale.”. I progetti ERC sono valutati sulla base sia dell’eccellenza della proposta di ricerca e sia sul curriculum del proponente, o Principal Investigator. Per dare l’idea di quanto sia arduo ottenere un ERC Consolidator Grant, basti pensare che nel 2019 sono state presentare oltre 2453 domande in tutte le discipline, ma solo 301 hanno ricevuto il finanziamento, che corrisponde al12X% del totale, di cui una appunto al Dipartimenti di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano.

Per maggiori informazioni si veda il comunicato stampa dell’ERC al link:

https://erc.europa.eu/news/erc-awards-over-600-million-euro-europes-top-researchers ↗