ESA, sistemi basati su algoritmi di Intelligenza Artificiale per le manovre anti-collisione dei satelliti in orbita LEO

(Credit, ESA)

NEWS SPACE :- L'Agenzia Spaziale Europea sta realizzando un progetto molto interessante, basato su tecnologie di Intelligenza Artificiale, Machine Learning in particolare, per realizzare un sistema di protezione dei satelliti in orbita dai detriti spaziali.

Si tratta di un sistema di prevenzione delle collisioni che automaticamente valuta il rischio e la probabilità di collisioni nello spazio, migliorando la qualità del processo che porta a decidere se effettuare o no una manovra di variazione di traiettoria per evitare la collisione.

Il sistema potrebbe anche inviare comandi ai satelliti a rischio per far sì che siano questi ultimi a spostarsi.

Questo sistema potrebbe essere installato a bordo dei satelliti e potrebbe direttamente informare delle proprie intenzioni sia gli operatori a Terra che altri satelliti in orbita, cosa essenziale per assicurare che le decisioni automatiche non interferiscano con i piani di manovra di altre missioni.

E con la raccolta di sempre più dati, potrà anche aumentare l'affidabilità di questi sistemi decisionali nel predire l'evolversi di possibili situazioni a rischio di collisione, diminuendo così anche gli errori nel prendere una decisione, oltre che ai costi di gestione.

Un satellite in volo deve tenere conto di tante cose, oggi più che mai anche con i resti di vecchi satelliti non più operativi che ancora posso essere un rischio. Dopo circa 5450 lanci dall'inizio dell'era spaziale nel 1957, il numero stimato di detriti in orbita a Gennaio 2019 è:

• 34.000 oggetti più grandi di 10 cm
• 900.000 oggetti tra 1cm e 10 cm
• 128 milioni di oggetti tra 1 mm e 10 cm [forse qui c'è un errore nella pagina web di ESA, forse il valore dell'estremo superiore è 1 cm e non 10 cm]

Un ambiente quindi sempre più "importante" da monitorare per la prevenzione di collisione. Da ricordare che questi detriti non stanno fermi, per restare in orbita devono muoversi anch'essi, ad una velocità che è quella orbitale tipica dei satelliti, pari a circa 27.000 km/h.

Sono piccoli, sì, ma sono come proiettili.

AD oggi,  normalmente gli operatori in orbite molto trafficate dedicano un po' del loro tempo a proteggere i propri veicoli spaziali da potenziali collisioni catastrofiche. E questo tramite l'invio di comandi ai propri satelliti per effettuare quelle che si chiamano "collision avoidance manoeuvres", manovre per evitare la collisione, cioè spostarsi dalla traiettoria di un oggetto in rotta di collisione.

Tali manovre dipendono da tutta una serie di dati di sorveglianza spaziale, che devono essere accurati, validati ed opportunamente temporizzati, forniti ad esempio dallo US Space Surveillance Network.

Tipicamente, per un satellite in orbita Terrestre LEO, centinaia di messaggi di allarme sono generati ogni settimana. Per la maggior parte di essi il rischio di collisione diminuisce con il passare della settimana e con la raccolta di maggiori informazioni orbitali, ma per alcuni satelliti il rischio è ritenuto sufficientemente elevato da richiedere ulteriori interventi.

Per l'attuale flotta di satelliti dell'ESA in orbita bassa Terrestre, circa due allarmi alla settimana per satellite richiedono un'analisi dettagliata da parte di un analista. Ciò comporta ore di analisi della distanza tra i due oggetti, delle loro probabili posizioni future, delle incertezze nelle osservazioni e quindi nel calcolo ed alla fine nella probabilità di collisione.

Ed il risultato è che se tale probabilità è maggiore di 1/10.000 allora è necessario agire e viene quindi richiesto il contributo di vari team per preparare una manovra anti-collisione e per inviarla al satellite.

Ed ovviamente tali manovre devono essere verificate per assicurasi che abbiano l'effetto voluto, e non magari avvicinare il satellite all'oggetto pericoloso o addirittura diventare un rischio per un altro oggetto in orbita.

In media l'ESA si trova a dover eseguire più di una manovra anti-collisione all'anno per ogni satellite, la maggior parte delle quali dovuta a detriti spaziali.

E c'è un altra conseguenza importante di tutto questo. Sebbene tali manovre servano a proteggere il satellite, di fatto ne interrompono anche la normale attività, rimandando o sospendendo osservazioni scientifiche o comunicazioni. Inoltre consumano propellente, diminuendo così la durata di una missione.

Ancora. L'orbita Terrestre sta diventando sempre più affollata con l'era del New Space Business. Sono molti i satelliti anche piccoli in orbita, posseduti da privati. La sola SpaceX ha in programma di lanciarne 30.000 per la realizzazione di Starlink, una rete di telecomunicazione per offrire Internet satellitare. E non è la sola. Varie aziende hanno iniziato a lanciare grandi costellazioni di satelliti in orbita LEO, ed altre ancora si appresteranno a farlo. Presto quindi vi saranno molti più satelliti attivi in orbita di quanti ne siano mai stati lanciati in tutta la storia del volo spaziale.

Tali costellazioni porteranno certamente grandi benefici per i cittadini della Terra, ma diventeranno una fonte enorme di disturbo per la sostenibilità a lungo termine dell'ambiente spaziale se non cambiamo il modo in cui operiamo.

Ecco quindi la necessità, mano a mano che l'orbita Terreste diventa sempre più affollata, di affiancare al processo manuale di calcolare i rischi di collisione tra satelliti, sistemi automatici che siano più veloci e sempre più affidabili. Se ne parlerà alla prossima Ministeriale ESA che si terrà a Novembre.

Fonte dati, ESA.