Alle 9:43 a.m. ora di Pechino (le 3:43 italiane) del 23 giugno 2020, il 55°esimo satellite BDS, l'ultimo della costellazione BDS-3 Beidou, è stato lanciato con successo con un razzo Lunga Marcia 3B dalla rampa LC-2 del Centro Lancio Satelliti di Xighang, nella provincia sud-occidentale dello Sichuan. Con questo lancio la costellazione Beidou è stata completata con sei mesi di anticipo sul previsto. Il lancio è stato trasmesso in diretta dalla televisione di stato cinese, e questo è già un fatto raro, proprio per l'importanza dell'evento. Soltanto il lancio di astronauti cinesi e voli del razzo pesante Lunga Marcia 5 hanno avuto una simile esposizione mediatica in Cina.
Il decollo era stato rinviato il 16 giugno scorso dopo che il razzo aveva mostrato dei problemi tecnici non specificati durante i test pre-lancio. Sia il satellite BDS che il veicolo di lancio di questa missione sono sviluppati, rispettivamente, dal CAST (l'Accademia di Tecnologia Spaziale Cinese) e dal CALT (Accademia di Tecnologia dei Veicoli di Lancio). Entrambe le istituzioni sono affiliate alla Corporazione di Scienza e Tecnologia Aerospaziale Cinese. Questa volo è stato il 336esimo di un veicolo di lancio Lunga Marcia.
Ma che cosa è il sistema Beidou? La Cina ha progettato il Sistema di Navigazione Satellitare Beidou (BDS), come una versione indipendente della rete GPS, in modo da fornire principalmente ai militari, ed in seguito anche ai civili cinesi, un proprio sistema in caso che il governo USA interrompa i segnali GPS nel malaugurato caso di un conflitto. Come la rete GPS, il sistema Glonass russo e il sistema di navigazione europeo Galileo, il Beidou è progettato per un servizio globale.
Nell'illustrazione il sistema Beidou con tutti i satelliti sulle tre orbite al completo. Credit: Beidou.cn
Comparato agli altri sistemi di navigazione globale, BDS utilizza un sistema unico, che comprende 24 satelliti in orbita media terrestre (MEO – circa 21.000 km di altezza), 3 in orbita geosincrona inclinata (IGSO a 36.000 km di quota) e 3 satelliti in orbita geosincrona (GEO) con la stessa altezza degli IGSO ma geostazionari. Il satellite lanciato martedì e l'ultimo di quelli GEO ed ha una massa di circa 4.600 kg ed è basato sul bus satellite DFH-3B. Il BDS, oltre a fornire una posizione con una precisione di 5 metri, permette di inviare brevi messaggi, composti fino a 1.200 caratteri cinesi alla volta, così come immagini. Le funzioni del sistema vengono utilizzate per la ricerca ed il soccorso, per la pesca ed altri campi dove è necessario garantire la sicurezza delle persone. Le frequenze dei segnali di navigazione sono multiple.
Il primo progetto del Beidou (che in cinese significa 'Grande Carro', dal nome dell'asterismo compreso nella costellazione boreale dell'Orsa Maggiore) BDS-1 ebbe l'approvazione governativa nel 1994 e la Cina si trovò subito a dover affrontare grossi problemi tecnologici nella realizzazione dei componenti necessari. Nel 2000 il BDS-1 venne completato e divenne operativo con il lancio di due satelliti, che servirono soprattutto come banco di prova delle tecnologie necessarie ai programmi successivi.
Il secondo passo, BDS-2, iniziò nel 2004 e, alla fine del 2012, erano operativi 14 satelliti, compresi 5 in GEO, 5 in IGSO e 4 in MEO. BDS-2 era in grado di fornire servizi regionali nella zona Asiatica del Pacifico. Prima che il BDS-2 divenisse operativo ufficialmente, la Cina aveva dato inizio allo sviluppo del BDS-3. Solo nel 2018 vennero lanciati 19 satelliti BDS-3. I satelliti della costellazione BDS-3 sono stati migliorati notevolmente rispetto a quelli del BDS-2, sia come segnali che come servizi forniti. La vita operativa dei satelliti BDS-3 è di 12 anni e sono dotati di orologi atomici al rubidio e idrogeno, sviluppati indipendentemente dalla Cina.
Il BDS-3 può essere utilizzato in tutto il mondo per i trasporti, agricoltura, cura delle foreste, pesca, monitoraggio idrologico, previsioni meteo, emergenze ed altri campi ancora. Fin dal 1994 la Cina ha speso un totale di circa 10 miliardi di dollari nel programma Beidou.
Nella foto, il razzo Lunga Marcia 3B, per l'ultimo satellite BDS, in fase di integrazione. Credit: China Academy of Launch Vehicle
Tornando invece ai 'concorrenti', il GPS (Global Positioning System) è stato sviluppato e gestito dall'Air Force USA a partire dal 1973 e disponeva, originariamente, di 24 satelliti diventando pienamente operativo nel 1994. Ma già nel 1991 gli Stati Uniti aprirono il servizio al mondo civile, con specifiche differenziate da quello riservato all'uso delle forze militari americane. In pratica il segnale veniva 'degradato' intenzionalmente per ridurre la precisione della rilevazione. Nel 2000, grazie ad un decreto del Presidente degli Stati Uniti Bill Clinton, questa limitazione civile è stata eliminata permettendo la precisione attuale di 10-20 metri, anche se permangono differenze sostanziali di utilizzo. Ad esempio, per impedire che i segnali GPS possano venire utilizzati su missili ostili vi è un limite civile a 18km di altezza e 515 m/s di velocità. Attualmente il GPS ha 31 satelliti NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging) attivi, più alcuni dismessi ma riattivabili in caso di necessità. I satelliti sono disposti su sei piani orbitali circolari con inclinazione di 55° sul piano equatoriale ed un'altezza di 21.000 km. Ogni utilizzatore sulla Terra può ricevere, in ogni momento, i segnali di almeno 5 satelliti. A bordo di ogni satellite vi sono orologi atomici al cesio o al rubidio.
Il sistema russo GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) è gestito dalle Forze Spaziali Russe (VKS) ed è diventato pienamente operativo solo nel dicembre 1995. Similmente al GPS, anche il GLONASS è composto da una flotta di 31 satelliti Uragan, 24 operativi e quattro di scorta, disposti su tre piani orbitali con orbite quasi circolari inclinate di 64,8° e quota di 19.100 km, leggemente inferiore a quella dei GPS. A causa della grave crisi finanziaria della Russia degli anni '90, nel 2002 erano rimasti operativi solo otto satelliti e la rete era diventata pressoché inutilizzabile. Con il progressivo miglioramento della situazione economica la costellazione venne aggiornata ed è tornata pienamente operativa dal 2012.
Nell'illustrazione un satellite della costellazione Galileo. Credit: OHB
L'Europa decise, nel maggio 2003, di dotarsi di un proprio sistema di posizionamento globale, battezzato Galileo. La decisione venne presa soprattutto per il fatto che il GPS è sotto totale controllo militare americano e, in caso di crisi, come avvenuto ad esempio con l'attacco all'Iraq, i segnali possono essere disattivati per l'uso civile. L'accordo fra l'Unione Europea (UE) e l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) prevede quindi un sistema principalmente civile ma una possibilità di integrarsi con il GPS americano per migliorare le prestazioni. I trenta satelliti previsti (27 operativi su tre piani orbitali in orbita MEO più 3 di riserva) hanno iniziato ad essere inviati in orbita a partire dal 2011 con un costo stimato totale di 3 miliardi di Euro, comprese le infrastrutture di Terra. I costi sono divisi fra aziende private ed investitori, ESA ed UE. La precisione prevista sarà di un metro per i segnali gratuiti e di 1 cm per quelli a pagamento. Al momento mancano soltanto due satelliti per completare la costellazione Galileo, anche se il servizio è già attivo dalla fine del 2016. Nel 2017 vi sono stati dei problemi ad alcuni orologi atomici dei satelliti e questo ha ritardato il completamento della flotta. Con la precisione migliore saranno possibili anche servizi di mobilità in automatico (aerei, navi e persino auto).
Oltre a questi quattro sistemi globali vi sono altri due sistemi regionali, uno sviluppato dal Giappone (Quasi-Zenith Satellite System – QZSS) e composto da quattro satelliti, operativo dal 2018. Questo sistema amplifica, solo sul territorio giapponese, i segnali GPS, permettendo di ricevere i segnali anche fra i grattacieli di una grande città. Il secondo sistema regionale è l'indiano IRNSS da Indian Regional Navigational Satellite System. Questo sistema è basato su sette satelliti, tre in orbita geostazionaria e quattro in geosincrona inclinata di 29° rispetto all'equatore. Queste particolari orbite permettono ai satelliti di essere sempre visibili dalle stazioni di controllo indiane. La copertura è con una precisione di 20 metri sull'India e si estende per circa 1.500 km tutt'attorno alla penisola. La scelta indiana è stata dettata, soprattutto, dal volere un sistema completamente autonomo e slegato dal GPS americano, che, abbiamo visto, non è garantito in situazioni ostili.
In tutti i più moderni smartphone vengono utilizzati i segnali di più di uno dei sistemi satellitari operativi globali e, già adesso, oltre la metà dei Paesi al mondo utilizzano il BDS cinese.
Fonti:
SpaceflightNow: https://spaceflightnow.com/2020/06/23/china-launches-final-beidou-navigation-satellite/
Beidou: http://en.beidou.gov.cn/WHATSNEWS/202006/t20200623_20692.html
NASASpaceflight: https://www.nasaspaceflight.com/2020/06/china-complete-beidou-constellation-long-march-3b/
XinuaNet: http://www.xinhuanet.com/english/2020-06/23/c_139161923.htm
GOOGLENEWS
