Scritto: Giovedì, 23 Maggio 2019 20:13 Ultima modifica: Domenica, 16 Giugno 2019 14:12

Starlink & co: la moltitudine di satelliti che verrà


Presto lo spazio intorno alla Terra diventerà ancora più affollato grazie a costellazioni di satelliti dedicate a collegamenti Internet superveloci (e non solo).

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L'impressionante carico di 60 satelliti impacchettati verticalmente (due per ogni ripiano) in una camera pulita, prima della sistemazione dentro i "firings" del Falcon-9 L'impressionante carico di 60 satelliti impacchettati verticalmente (due per ogni ripiano) in una camera pulita, prima della sistemazione dentro i "firings" del Falcon-9 Credits: Space-X

 Questa mattina abbiamo goduto dello spettacolare lancio dei primi 60 satelliti del sistema StarLink di Space-X, ma questo è solo l'inizio. Altre aziende stanno per scendere sul campo della connettività satellitare, con l'obiettivo di fornire una rete veloce sia in termini di larghezza di banda che di latenza, anche nei luoghi più remoti del pianeta, dove le fibre ottiche e le reti 4G e 5G non arrivano.

 Cominciamo con il sistema di Elon Musk, lo Starlink per l'appunto; si tratta di un progetto avviato nel 2015 e che prevede di schierare una flotta immensa, 11900 satelliti su tre diverse quote; le prime due costellazioni di 4425 satelliti dovranno partire entro i prossimi 8 anni. Si tratta di satelliti che, pur essendo tecnologicamente avanzati, sono relativamente piccoli e poco costosi, anche perché il grande numero permette di realizzare una "economia di scala", concetto praticamente inedito in campo spaziale dove, in genere, per ogni veicolo si realizzano pochi esemplari sui quali ricadono gli enormi costi di sviluppo; il costo complessivo e' comunque elevato (stimato in circa 10 miliardi di dollari) ma competitivo con i costi per allestire una analoga rete capillare terrestre; esso richiederà qualcosa come 200 lanci con il Falcon-9, con un ritmo di almeno un lancio al mese; sembra una cosa piuttosto difficile da realizzare, ma Elon Musk ci ha insegnato che per lui quasi nulla è impossibile e sbaglia chi lo sottovaluta (un errore che anche il sottoscritto ha fatto un paio di volte nel passato!). A dire il vero, è stato lo stesso patron di Space-X a frenare gli entusiasmi alla vigilia del lancio di oggi, affermando che il suo sistema potrebbe essere poco competitivo rispetto a quelli analoghi della concorrenza e precisando che il numero finale di satelliti potrebbe essere inferiore, comunque almeno 800 (numero necessario per fornire un servizio minimo funzionante).

mosaico

Credits: Space-X

 In ogni caso, il piano completo prevede di posizionare i primi 1600 satelliti su orbite a 550 chilometri dalla Terra, su 32 diversi piani orbitali aventi un'inclinazione di 53°; poi un secondo gruppo di 2825 satelliti verrà posto a 1100-1300 chilometri con diverse inclinazioni (anche quasi polari); l'ultima costellazione di ben 7500 satelliti, eventualmente, verrebbe rilasciata a 340 chilometri, una quota decisamente bassa (inferiore a quella della stazione internazionale), che richiederà frequenti correzioni e reboost. Per fare questo, i satelliti sono dotati di un motore a ioni ad effetto Hall, spinto da gas Kripton. La necessità di volare a quote così basse deriva dal bisogno di assicurare una bassa latenza del segnale, cioè tempi ridotti di attesa nella connessione.

 Un'altra tecnologia innovativa impiegata è quella delle antenne fisse a "schiera di fase" che riescono a indirizzare uno o più segnali elettronicamente, sfruttando i ritardi di fase nei segnali emessi da una serie di dipoli. Questa tecnologia, nata per usi militari, in realtà è sempre più utilizzata in campo astronautico: il satellite Gaia la usa per comunicare con la Terra evitando le vibrazioni create da una antenna orientabile e le due nano-sonde MaRCo (che hanno accompagnato Insight nei pressi di Marte) la usavano in modalità passiva per risparmiare spazio usando una superficie piatta anziché parabolica; in questo scopo lo scopo è quello di aumentare l'affidabilità e quindi la vita operativa dei satelliti rimuovendo organi meccanici in movimento. Ogni satellite, di forma piatta rettangolare, ha una massa di 227 kg, è dotato di grossi pannelli solari estensibili (vedi prima figura qui sopra) e opera a diverse frequenze, tra 10 e 30 GHz; più precisamente, i primi due gruppi opereranno nelle cosiddette bande Ka e Ku mentre la terza nella banda V a pi alta frequenza.

 Naturalmente, c'è molta preoccupazione per i pericoli legati a possibili collisioni con produzione di pericolosi detriti. Secondo quanto dichiarato da Space-X, però, il pericolo verrà mitigato dalla capacità di ciascun satellite di rilevare autonomamente la possibilità di collisione e manovrare per evitarlo, sempre con il motore a ioni. Inoltre, al momento di rientrare sulla Terra a fine vita, il 95% dei componenti sono disegnati per bruciare nell'atmosfera.

 Secondo quanto stabilito dall'organismo FCC (Federal Communications Commission), che regola i lanci spaziali, Space-X dovrà mettere in orbita il 50% dei 4425 satelliti delle prime due costellazioni entro Marzo 2024 e il rimanente entro Marzo 2027; per la terza costellazione, quella più numerosa, Space-X ha fatto richiesta ed è ancora in attesa di autorizzazione.

 Un breve accenno al diretto concorrente di Musk, Jeff Bezos di Amazon, che ha presentato il progetto "Kuiper" con un totale di 3236 satelliti in orbita bassa (a quattro diverse quote tra i 590 km e 1300 km). Ci sono poi altre compagnie statunitensi come OneWeb (che ha già lanciato i primi 6 satelliti su 600, a cui se ne potrebbero aggiungere altri 2000), Boeing (quasi 3000 satelliti), LeoSat Enterprises e persino Facebook. Anche in Europa, Cina e Russia ci sono progetti analoghi.

 Un'ultima considerazione va fatta su un beneficio collaterale che dovrebbe derivare da queste reti satellitari; come noto, i sistemi di posizionamento globale più utilizzati oggi (l'americano GPS e il russo Glonass) garantiscono per usi civili una precisione dell'ordine della decina di metri, che scenderà intorno al metro con la rete europea Galileo (in via di completamento). Ebbene, si è calcolato che, integrando questi sistemi tradizionali con i segnali prodotti dalle nuove reti di connessione satellitare come Starlink, si potrebbe arrivare a precisioni clamorose, dell'ordine del centimetro!

 

Riferimenti:
https://www.spacex.com/
https://transition.fcc.gov/Daily_Releases/Daily_Business/2018/db0329/FCC-18-38A1.pdf
https://www.astronautinews.it/2018/04/spacex-lancera-4425-satelliti-per-le-comunicazioni-a-banda-larga/
https://www.astronautinews.it/2019/05/anche-amazon-avra-la-sua-costellazione-di-satelliti/
http://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/spazio_astronomia/2019/05/19/secondo-rinvio-per-il-lancio-dei-60-satelliti-starlink-_96b3b79b-d12f-4367-b3c3-2646a887f5d9.html

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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