Immagine principale: Cubesats rilasciato dalla Stazione Spaziale Internazionale. Credito: ESA / NASA-A. Gerst

Gli smartphone non hanno solo cambiato il mondo, stanno cambiando anche lo spazio. Negli ultimi vent'anni, abbiamo visto come i produttori si sono sfidati a gareggiare per progettare componenti più veloci, più snelli e di qualità superiore da utilizzare nei telefoni più recenti. Ma si scopre che il boom delle parti mobili è utile anche per il business dei satelliti.

Da quando sono stati proposti per la prima volta nel 1999, una comunità è cresciuta attorno all'idea di costruire satelliti che sono significativamente più piccoli e meno costosi da lanciare, costruiti in parte da componenti di nuova commoditizzazione. L'idea è che questi "cubetti" possano essere inviati nello spazio, potenzialmente dozzine alla volta, trasportando sulle altre missioni spaziali come un carico utile secondario.

Il 12 giugno 2013 un missile Atlas è esploso dalla Base Aerea di Vandenberg in California trasportando diversi satelliti. Il più grande era un satellite per le comunicazioni militari di sette tonnellate - e il più piccolo era un paio di cubi che pesavano meno di 2 kg ciascuno, chiamati AeroCube 5a e 5b.

Un 'cellulare con fotocamera nello spazio'

Lanciata dalla Aerospace Corporation, la missione principale dell'AeroCubes era quella di testare una nuova tecnologia di comunicazione, ma dopo il loro lancio Dee W Pack di The Aerospace Corporation ne ha trovato un altro uso. Ha usato le loro telecamere a bordo per dimostrare che i cubi possono essere in grado di scattare foto della Terra come satelliti a grandezza naturale.

“Mi è venuto in mente che le piccole telecamere che avevamo su alcuni nostri AeroCube - i nostri cubi aerospaziali - potevano essere utilizzate di notte,” Pack dice. Essendo stato ispirato dall'incredibile fotografia notturna di un collega alla National Oceanic and Atmospheric Administration, e pensando all'imponente fotografia che l'astronauta Donald Pettit aveva gestito dalla Stazione Spaziale Internazionale, voleva vedere come si misuravano i cubetti.

L'immagine a sinistra è stata scattata da un astronauta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale; i due a destra sono stati presi dai cubetti AeroCube

A livello tecnico, le telecamere di bordo probabilmente non sono nemmeno così specifiche come la fotocamera del telefono: “Sono telecamere megapixel, ma non sono all'altezza degli standard attuali perché sono stati costruiti qualche anno fa e sono dotati di obiettivi molto economici”, Pack spiega. “Il trucco è nel puntamento del satellite in modo da poter esporre la piccola videocamera per circa 0,2 o 0,3 secondi e ottenere un'esposizione un po 'più lunga in modo che l'immagine non stria”.

Ma questa capacità limitata non significa che le telecamere a cubetti non possano essere utili, anche se paragonate alla fotografia dal VIIRS molto più costoso, una telecamera a infrarossi a grandezza naturale a bordo su un satellite di dimensioni normali. In effetti, per alcune applicazioni la fotocamera dell'AeroCube è ancora migliore: non solo è a colori, ma i satelliti si trovano in un'orbita più bassa e possono catturare immagini del terreno con una risoluzione di circa 100 m per ogni pixel, piuttosto che 740m di VIIRS. Ciò significa che puoi vedere le singole strade, che è esattamente ciò di cui hai bisogno se vuoi monitorare, ad esempio, la crescita urbana o l'inquinamento luminoso.

Immagini aggiornate

Un'altra interessante applicazione attualmente in lavorazione è "occultazione GPS". L'idea è che si possa usare un cubesat per ricevere i segnali GPS che hanno viaggiato attraverso l'atmosfera terrestre e misurare come i segnali sono stati rifratti potrebbe consentire agli scienziati di fare previsioni meteorologiche ancora più precise.

Forse il vantaggio più evidente dell'utilizzo dei cubetti, tuttavia, è qualcosa che i normali satelliti non possono replicare a buon mercato: "frequenza di aggiornamento". I satelliti geostazionari, che mantengono una posizione fissa rispetto alla Terra, possono orbitare solo sopra l'equatore, che non è utile per la fotografia aerea o altri tipi di osservazioni. I satelliti che la fotografia della Terra deve essere in orbite meno regolari, il che significa che non saranno sempre al di sopra degli stessi luoghi - ecco perché Google Maps aggiorna solo le sue immagini ogni pochi anni. Ma questo è solo un problema se hai solo una fotocamera enorme e costosa.

Le loro piccole dimensioni significano che decine di cubetti possono essere lanciati in una singola missione spaziale. Credito: NASA

(Immagine: © Nasa)

Dato che i cubetti sono più economici e facili da realizzare, sono più facili da lanciare in massa, quindi potresti avere molti satelliti con molte fotocamere, scattare più foto e ronzare sulle nostre teste più regolarmente.

“Se riesci a mettere in orbita un gran numero di sensori, inizi a [...] arrivare vicino agli aggiornamenti in tempo reale di ciò che sta accadendo in un dato punto del pianeta, e questo ha applicazioni della Scienza della Terra molto interessanti in termini di capacità di monitorare il cambiamento [come ad esempio] in seguito a eventi meteorologici gravi,” dice Chris Baker, che gestisce il programma NASA Small Spacecraft Technology. Indica anche un futuro intrigante in cui CubeSats potrebbe diventare, in effetti, un sistema di allerta precoce.

“Richiede un certo grado di autonomia, ma se la navicella è in grado di rilevare l'inizio di quell'incendio boschivo, può mettere in guardia le risorse sul terreno o potenzialmente avvertire un [satellite] più grande in orbita [dicendo]: "Ehi, c'è qualcosa di interessante qui , ruota la tua fotocamera in questa direzione e scatta una foto ad alta risoluzione in modo da poter dire cosa sta succedendo '.”

Meno costi, meno rischi

La cosa più eccitante, tuttavia, è la conseguenza del secondo ordine dei lanci più economici: innovazione più rapida.

“Fino a poco tempo fa l'industria spaziale era estremamente avversa al rischio,” dice Rafael Jorda-Siquier, CEO di Open Cosmos, una startup spaziale con base a Oxford, che mira a fornire lanci spaziali per un minimo di £ 500.000 (circa $ 650.000 o AU $ 900.000). Dice che, tradizionalmente, la tecnologia spaziale è rimasta bloccata in ciò che chiama a “Circolo vizioso”.

“Più è costosa la tecnologia, più si vuole testare a terra in modo da assicurarsi che funzioni,“ lui dice. “Finisci con un enorme satellite, [che è] molto costoso, completamente ingegnerizzato e in molti casi utilizza la vecchia tecnologia. Nello spazio questo di solito significa che volano tecnologie obsolete e pilotano microchip dagli anni '80.“

Cubesats, tuttavia, può cortocircuitare questo ciclo e consentire che la tecnologia spaziale sia aggiornata più velocemente, poiché sono meno costosi da costruire e ci sono meno soldi a rischio se non funzionano o vanno male.

Un'immagine concettuale della capsula Orion della NASA. La tecnologia testata in cubetti potrebbe essere utilizzata per aiutare a portare gli astronauti su Marte

“Il fatto che alcuni di questi veicoli spaziali deorbitano piuttosto rapidamente è visto da alcuni nel settore come una risorsa, perché hanno già la prossima generazione in attesa del lancio,” osserva Chris Baker della NASA. E la parte migliore? La tecnologia dominata su cubetti potrebbe alla fine aiutarci a portarci su Marte.

“La scala di ciò che è possibile su un piccolo satellite non è in realtà troppo lontana da quale sia la scala richiesta su un veicolo con equipaggio,” dice Baker, che sta pensando alla nuova capsula spaziale Orion della NASA per gli esseri umani, che è attualmente in fase di sviluppo.

“Mentre quella è una grande navicella spaziale, la maggior parte dello spazio è dedicata agli umani. Per esempio, un sistema di comunicazioni che si trova su un cubo, si posizionerebbe sicuramente sui veicoli dell'equipaggio Orion. Quindi c'è il potenziale per le tecnologie che vengono testate su piccoli veicoli spaziali per fornire opportunità precoci e più frequenti di testare le capacità di potenziamento delle missioni per l'esplorazione umana.”

Quindi, forse, quando gli umani finalmente arrivano a Marte, potrebbero essere sulla loro strada grazie a una piccola spinta da alcuni satelliti piuttosto minuscoli.

James O'Malley tweets come @Psythor.

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