Spaceflight Inc, azienda di Seattle, ha recentemente annunciato un nuovo servizio per il trasporto di piccoli satelliti in orbita geostazionaria e lunare, tramite un nuovo space tug della gamma “SHERPA”. La prima missione che userà questo nuovo “dispenser” di satelliti si chiama GEO Pathfinder, e verrà effettuata nella seconda metà del 2022. A bordo di Sherpa ci sarà il primo satellite per il rifornimento in orbita geostazionaria della startup Orbit Fab. Questo è un vero e proprio serbatoio per satelliti in GEO, a cui essi potranno attraccare per effettuare rifornimenti e di conseguenza prolungare la loro vita operativa. Una missione a dir poco innovativa.

La missione GEO Pathfinder verrà lanciata a bordo di un Falcon 9, come payload secondario della missione IM-2 di Intuitive Machines. L’obbiettivo di quest’ultima è trasportare il lander Nova-C sulla superficie lunare, una missione facente parte del programma CLPS della NASA. Il lander è sviluppato e gestito da Intuitive Machine e trasporterà 130 kg di esperimenti scientifici sulla Luna. GEO pathfinder sarà anche il primo esperimento di commercializzazione di orbita geostazionaria per degli smallsat, fino ad oggi praticamente assenti di quest’orbita.

Una traiettoria “particolare”

Per raggiungere l’orbita geostazionaria e lunare, Spaceflight sta sviluppando un nuovo space tug dedicato chiamato SHERPA-ES (Escape) che si aggiunge ai tre che l’azienda impiega per l’orbita bassa terrestre (LEO). SHERPA-ES utilizzare un comparto propulsivo bipropellente, non ancora noto. In base a quanto  dichiarato potrà supportare anche delle missioni nello spazio profondo, un’idea molto simile a quella di Rocket Lab con il Photon il quale verrà impiegato per missioni verso Marte e Venere.

L’innovativo approccio di Spaceflight per raggiungere l’orbita geostazionaria passa attraverso un profilo di volo decisamente inusuale. Al fine di raggiungere la suddetta orbita, SHERPA-ES seguirà una trattoria di ritorno libero dalla Luna. Da un punto di vista operativo questo significa che una volta lanciato, SHERPA eseguirà un flyby con la Luna, per poi ritornare indietro in orbita terrestre geostazionaria con poche manovre, quindi un modesto consumo di carburante.

Anche il fattore tempo risulta particolarmente interessante poiché il viaggio di SHERPA-ES dalla Luna all’orbita geostazionaria richiederebbe solo una settimana di viaggio rispetto alle settimane o mesi di una normale trattoria di volo dalla Terra. Nel caso della missione GEO pathfinder saranno necessari 15 giorni totali che oltre ai sette già citati comprendono il tempo necessario per SHERPA-ES di correggere la traiettoria.

Orbit Fab verso il rifornimento in orbita

La missione di Orbit Fab apre completamente un nuovo mercato, e amplia in un colpo solo molte prospettive di sfruttamento dell’orbita geostazionaria, ma non solo. L’obbiettivo di questa Startup californiana è creare delle vere e proprie stazioni di rifornimento in orbita. Queste saranno poi dotate di piccoli satelliti in grado di fare la spola fra i serbatoi e i vari satelliti, trasportando il rifornimento richiesto. Un passaggio in più che aumenta drasticamente la sicurezza di tutta l’operazione.

Per approfondire il trasferimento di carburante in orbita: Fare “benzina” lungo il tragitto sarà il futuro dell’esplorazione spaziale? Intervista a Davide Conte. 

Orbit Fab ha già lanciato la prima missione di dimostrazione a Giugno, un satellite in orbita eliosincrona bassa che ha dimostrato il mantenimento della pressione all’interno del serbatoio. Daniel Faber, CEO di Orbit Fab, ha dichiarato che questo serbatoio è stato progettato per immagazzinare propellente per circa 15 anni, e che quello della prima missione GEO Pathfinder conterrà circa 90 kg di idrazina. Questa è una delle componenti chiave per i propulsori chimici di gran parte dei satelliti attualmente sul mercato, ma Faber ha dichiarato che stanno già progettando la costruzione di serbatoi di Xeno, usato per i propulsori elettrici di molti satelliti moderni e più piccoli.

Il mercato geostazionario

Frequentemente usata da satelliti costosi e di grandi dimensioni, l’orbita geostazionaria (GEO) è da sempre inaccessibile per le piccole aziende e startup che andrebbero incontro a dei costi di lancio particolarmente onerosi. La GEO è infatti un’orbita circolare equatoriale che si trova a oltre 36000km dalla terra e richiede molta energia per essere raggiunta direttamente dai lanciatori.

Per evitare l’utilizzo di lanciatori pesanti, storicamente molto costosi, i satelliti di telecomunicazione raggiungono un’orbita più bassa (GTO), per poi utilizzare una considerevole percentuale di carburante e tempo per raggiungere l’orbita geostazionaria in autonomia. Tuttavia, con la continua diminuzione dei costi di lancio, in particolare da parte di SpaceX, si sta aprendo anche a piccole realtà la possibilità di accendere a quest’orbita. Ad oggi diverse startup iniziano a muoversi verso l’orbita geostazioanaria; un esempio degno di nota è Astranis, startup californiana che punta a fornire connessione internet grazie a dei satelliti (MicroGEO) con una massa di soli 350kg.

Il successo degli SHERPA

Gli Space Tug SHERPA, introdotti nel 2021 da Spaceflight.inc hanno velocemente dimostrato di essere affidabili e molto competitivi nel mercato dei cosiddetti  “last mile services”. Questi sono tutti i servizi per aziende e startup che riguardano il trasporto del satellite dopo il rilascio dal vettore di lancio fino al raggiungimento dell’orbita operativa. Nel solo 2021 Speceflight ha già lanciato tre Sherpa a bordo delle due missioni Trasporter di SpaceX. Oltre ai due space tug noti come SHERPA-FX, nel giugno del 2021 l’azienda ha operato anche il primo SHERPA-LTE che presenta una propulsione elettrica sviluppata dalla startup Apollo Fusion.

Con la missione Transporter-3, a oggi prevista per dicembre 2021, debutterà anche l’ultimo dei tre modelli SHERPA previsti per l’orbita bassa terrestre. Noto come SHERPA-LTC, l’ultimo modello impiegherà una propulsione chimica bipropellente sviluppata grazie a Benchmark Space Systems.

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