CubeSat, la tecnologia spaziale (quasi) a portata di mano

di Mario Rotigni

La tecnologia CubeSat non è affatto nuova, i primi lanci risalgono alla fine degli anni ’90. La recente
prima missione nello spazio profondo, fuori dall’orbita terrestre, ha riacceso l’attenzione su questa
tecnologia spaziale. Diamo un’occhiata da vicino.

La tecnologia CubeSat non è probabilmente il Personal Satellite suggerito da qualcuno ma sicuramente e’ in grado di coinvolgere nelle tecnologie spaziali un numero di persone molto maggiore rispetto alle tecnologie spaziali “tradizionali”. L’attenzione dei media e’ stata recentemente richiamata sulla tecnologia CubeSat da alcune missioni che vedono i nano satelliti cooperare con satelliti tradizionali. Nei suoi sette mesi di viaggio dalla Terra a Marte, il NASA InSight Lander, recentemente sceso su Marte, e’ stato accompagnato da due piccoli veicoli spaziali, chiamati MarCO A e MarCO B. MarCO e’ l’acronimo per Mars Cube One, la prima missione marziana dei satelliti Cubesat ed in realta’ anche la loro prima missione fuori dall’orbita terrestre. Nel 2022 e’ pianificata un altra missione lontana dall’orbita terrestre che vedra’ coinvolto un CubeSat di fabbricazione italiana, LiciaCube (Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids). LiciaCube documentera’ l’impatto intenzionale della sonda NASA Dart con l’asteroide Didymos, nel suo tentativo di deviarne l’orbita. Questa tecnica, definita “deflessione dell’orbita” potrebbe un giorno essere utilizzata per eliminare o ridurre la minaccia di collisioni con oggetti celesti.

Forse ingiustamente meno conosciuto è il CubeSat e-st@r-II in orbita dall’aprile del 2016 e tuttora operativo. Secondo CubeSat progettato e costruito dal team CubeSat del Politecnico di Torino, lanciato in orbita da una missione ESA, e-st@r-II è un esperimento per collaudare un sistema di controllo dell’assetto. La disponibilità di un preciso sistema di orientamento estende evidentemente le possibilità applicative dei satelliti CubeSat. La soluzione proposta da e-st@r-II è basata su un azionamento magnetico per eseguire manovre in orbita ed orientare il satellite in funzione delle necessità della missione da svolgere. L’attività del team CubeSat è coordinata da una docente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino. 

L’idea CubeSat non e’ una nuova tecnologia, e’ stata infatti definita alla fine degli anni ’90. Si tratta di veicoli spaziali basati su moduli di piccole dimensioni che spesso utilizzano componenti non esplicitamente prodotti per applicazioni aerospaziali. Queste caratteristiche aggiunte ad una certa standardizzazione di alcune parti ed al fatto che lo sviluppo e’ tipicamente condotto da studenti universitari e non da aziende commerciali, contiene molto i costi delle missioni. Il lancio viene ospitato da missioni tradizionali, sfruttando la capacita’ in eccesso eventualmente disponibile. Centinaia di CubeSat sono stati lanciati in orbita terrestre negli ultimi venti anni, con le missioni piu’ disparate. La missione affidata ai due MarCO e’ stata fungere da ripetitore radio per inviare immediatamente a Terra dati ed informazioni circa l’esito della discesa ed atterraggio della sonda InSight. Questo ha evitato il ritardo di circa un’ora che sarebbe stato invece necessario trasmettendo gli stessi dati al satellite in orbita marziana Mars Reconnaissance Orbiter, il quale avrebbe poi ritrasmesso a Terra. I due MarCO non erano quindi strettamente necessari per il successo della missione principale ma sono stati il banco di prova per il supporto di CubeSat a future missioni fuori dall’orbita terrestre.

Lo standard Cubesat definito inizialmente da due universita’ californiane (California Polytechnic State University e Stanford), prevede unita’ base cubiche con lato di 10cm e massa fino a 1,33kg. Satelliti piu` grandi possono essere composti da piu’ unità base, con un massimo tipicamente di sei, la configurazione effettivamente usata per i due MarCO. L’intento originale di CubeSat, pienamente realizzato, era offrire accesso allo spazio alle università a condizioni sostenibili, pur in presenza di budget molto ridotti. Attorno all’ambiente scientifico si è creato un ecosistema composto da aziende, agenzie governative, scuole di differente ordine e grado. Tutto questo ha reso possibile progettare ed eseguire missioni spaziali per un’audience di dimensioni