I Servizi di logistica spaziale, comunemente detti di In-orbit servicing, coprono una gamma di servizi come il docking automatico fra satelliti, la rimozione di detriti, l’attracco a stazioni spaziali, ma non solo. Con l’evolversi della New Space Economy, la richiesta di questi servizi aumenta sempre di più, come anche la loro tipologia. Si tratta di uno dei mercati più floridi e al contempo più necessari dell’economia spaziale.

A Torino da poco ha trovato sede una startup chiamata Kurs Orbital, che si prefigge lo sviluppo di un sistema di rendezvous automatico e scalabile, basato sul sistema Kurs. Abbiamo posto un po’ di domande a Volodymyr Usov, CEO di Kurs Orbital, former chairman of the State Space Agency of Ukraine. Kurs Orbital ha recentemente vinto anche la Start Cup Piemonte-Valle d’Aosta 2022, selezionata fra 173 proposte di business.

Il progetto Kurs Orbital si basa sulla tecnologia Kurs, un sistema di aggancio automatico utilizzato da molti anni dalle capsule Soyuz, ma non solo. Potrebbe descriverci brevemente il suo funzionamento?

Il sistema Kurs è una tecnologia di rendezvous responsabile del 65% di tutti gli attracchi nello spazio nella storia dell’umanità. Si tratta quindi della tecnologia di rendezvous più affidabile e avanzata al mondo. Ora stiamo lavorando a una nuova generazione di questo sistema, che consiste in tre componenti principali. Il primo è un radar, il secondo è un sistema di visione artificiale istruito tramite machine learning e il terzo è un telemetro laser. L’insieme di questi componenti consente un rendezvous e un attracco completamente automatici, anche con oggetti non collaborativi. Ad esempio detriti spaziali, campioni o satelliti malfunzionanti.

L’aspetto interessante è che il sistema che stiamo sviluppando sarà facilmente integrabile con vari bus di veicoli spaziali o veicoli spaziali in sé. È come un’interfaccia a plugin, quindi si può usare su un piccolo veicolo spaziale così come su uno grande. Quando inizia l’operazione, prende il controllo del satellite e finché non ci si aggancia o finché non si cattura l’oggetto, opera a pieno titolo con il veicolo spaziale.

La manovra di rendezvous può iniziare entro un raggio di 50 chilometri, che è il più grande raggio di azione per il rendezvous in qualsiasi altra piattaforma competitiva, perché utilizza il radar. Quando si utilizza solo la visione artificiale, come tutti gli altri sistemi, si può iniziare a farlo da diversi metri. Ma quando si utilizza il radar, si può partire anche da 50 km, quindi non è necessaria così tanta precisione quando si dispiega il veicolo spaziale nell’orbita di lavoro, si può essere lanciati in qualche modo intorno ad esso e poi avanzare in modo autonomo fino a quando non si arriva effettivamente all’aggancio.

Come è nata l’idea del progetto Kurs Orbital, basato sul sistema che ha appena descritto?

Storicamente il sistema è stato sviluppato all’inizio degli anni ’80 ed è passato attraverso centinaia d’iterazioni. Ha iniziato con la stazione MIR, poi con la ISS. Ancora oggi il modulo di rendezvous installato sulla ISS è un modulo Kurs che è stato sviluppato e realizzato a Kiev presso una nostra struttura dal nostro team. Funziona ancora sulla ISS, quindi è un’altra prova che si tratta di un sistema molto affidabile. Ma abbiamo iniziato a pensare oltre la ISS. Abbiamo capito che c’è una tendenza a sviluppare la sostenibilità nella logistica spaziale, che è legata al servizio fuori orbita. Ci saranno due grandi direzioni nello sviluppo della sostenibilità.

La prima è l’estensione dei satelliti in orbita e il deorbiting di un vecchio satellite, e la seconda è la rimozione dei detriti. Ma per farlo dobbiamo avvicinarci all’oggetto e poi agganciarlo o catturarlo. Il rendezvous d’aggancio è quindi un Santo Graal per i servizi in orbita. Per questo motivo abbiamo deciso di migliorare il nostro sistema di rendezvous per renderlo adatto a questo tipo di operazioni. Storicamente si trattava solo di un sistema radar che funzionava in modalità autonoma da una distanza maggiore. Abbiamo quindi aggiunto la visione artificiale per renderlo ancora migliore per le operazioni di prossimità, quando è necessario effettuare una cattura soft dell’oggetto o agganciarlo in varie orbite.

Quindi il nostro sistema può essere scalato dall’orbita GEO, a LEO. Tutti gli altri sistemi, ad esempio il MEV di Northrop, possono funzionare solo in GEO perché utilizzano un LiDAR e poi all’ultimo un operatore con il joystick si aggancia all’oggetto in GEO; va bene perché è sempre nello stesso punto sulla Terra, ma in LEO non ci possono essere operatori che lo gestiscono. Solo McConaughey in Interstellar può riuscirci, ma nella vita reale non è possibile. Quindi è necessario che questo sistema funzioni in modalità completamente autonoma. L’uso combinato di laser e visione artificiale ne consente la piena autonomia.

Avete in programma d’implementare una sorta di apprendimento automatico o d’intelligenza artificiale nel software?

In realtà stiamo già utilizzando un meccanismo di apprendimento automatico per addestrare la macchina a riconoscere i diversi servizi. Ad esempio gli ugelli di un razzo, i sistemi di propulsione e di servizio, il meccanismo di aggancio… Non la chiamerei intelligenza artificiale, come fanno tutti, purtroppo non ha nulla a che fare con l’intelligenza artificiale, ma ovviamente è apprendimento automatico.

Potrebbe dirci nel dettaglio come funziona il sistema, quali sono le fasi della missione?

La missione inizia con l’attivazione del sistema radar a una distanza di circa 50-60 km, poi definisce il suo percorso verso il bersaglio utilizzando anche il telemetro laser. E nell’ultimo miglio, l’apprendimento automatico si attiva per analizzare la superficie in cui è necessario attraccare o l’oggetto che si desidera catturare. E poi si esegue l’aggancio dal primo all’ultimo passo. Il tutto in modalità completamente automatizzata.

A quali satelliti o anche a quali clienti si rivolge il sistema? E quali operazioni sarà in grado di eseguire?

Ci rivolgiamo alle missioni OSAM, che consistono nell’assistenza in orbita (On-orbit Servicing), nell’assemblaggio (Assembly) e nella produzione (Manifacturing). Tutte queste attività richiedono un sistema automatizzato. Per questo vogliamo una soluzione standardizzata che si adatti a vari scenari di missione. Inizieremo con le più semplici, come le ispezioni orbitali e i riposizionamenti, per poi passare a missioni più complesse. Ecco perché stiamo partecipando a un primo consorzio con Thales Alenia Space e Leonardo.

Si tratta di un nuovo programma dell’ESA, in cui l’agenzia spaziale vuole eseguire la prima missione di assistenza in orbita. E noi facciamo parte del consorzio come fornitore della tecnologia di rendezvous, che ovviamente si allinea con le nostre competenze principali. Inoltre, stiamo costruendo una collaborazione con altre aziende del settore che si concentrano sulla rimozione dei detriti, come Clear Space, che ha firmato il primo grande contratto con l’ESA per la rimozione di un ultimo stadio di un razzo nel 2024.

Quindi saremo anche fornitori di una tecnologia di rendezvous per questa missione. Non solo per una, ma anche per un’altra in GEO. Vogliamo quindi diffondere il sistema di rendezvous di nuova generazione come standard per i sistemi di rendezvous per i servizi in orbita. E come potete vedere da un episodio di For All Mankind, abbiamo già identificato Kurs come standard per il rendezvous su Marte.

A che punto è lo sviluppo del modulo Kurs ARCap? E quando pensate di effettuare la prima missione?

La prima missione è prevista per il 2024. Forse non solo una, ma diverse. Come ho già detto, in collaborazione con altre aziende; quindi, ci stiamo muovendo conformi al nostro piano di sviluppo. Il livello di preparazione tecnologica non è distribuito in modo uniforme, perché abbiamo diversi componenti del sistema che sono collaudati in volo e già utilizzati nello spazio e alcuni di essi, come un nuovo sensore per l’apprendimento automatico delle telecamere, sono in realtà nuovi, ecco perché non sono presenti. Quindi, se facciamo il bilanciamento, saremo circa al 50/60% in questo momento. Quindi abbiamo bisogno di circa un anno per essere pronti con il modello di volo.

Quali sono i prossimi passi di Kurs Orbital?

Stiamo procedendo con le missioni per lo studio con l’ESA e con due missioni con Clear Space. Questo è il nostro prossimo passo: vogliamo portare il nostro modulo di nuova generazione nello spazio, per dimostrare che funziona senza problemi in modalità completamente automatizzata, e poi sarà più facile implementarlo in altre emissioni. Quindi non solo in Europa, ma anche negli Stati Uniti, perché siamo membri del consorzio di conferenze creato dalla DARPA negli Stati Uniti per sviluppare gli standard per l’assistenza in orbita e il nostro ruolo è proprio quello di portare gli standard per la tecnologia di rendezvous. Quindi, dopo questa prima missione, vorremmo diffondere gli standard tra gli altri attori, non solo in Europa, ma anche in Nord America e negli Stati Uniti.

Come vede il futuro dell’assistenza in orbita e quale ritiene sia l’applicazione più interessante e più richiesta da chi opera sui satelliti, al momento?

Di solito quando si parla di orbiter si pensa solo ai satelliti, io credo che siamo oltre i satelliti. Quando si parla di orbita geostazionaria, ovviamente si parla di satelliti per le comunicazioni, non c’è altro. Ma se parliamo di LEO, penso che il servizio in orbita avrà un impatto non solo sui satelliti, ma anche sullo sviluppo dell’infrastruttura nello spazio, che sarà la rete di stazioni spaziali private, circa cinque, sei delle quali sono già in fase di costruzione, e non saranno come le imitazioni della ISS. Quindi le persone non vivranno lì dentro per 360 giorni all’anno.

Avranno bisogno di capacità autonome per la manutenzione e per le missioni di rifornimento. È qui che sarà utile l’attracco automatizzato di Kurs Orbital. Quindi, collegare queste cinque o sei stazioni in un’unica rete, creare la prima infrastruttura orbitale in assoluto e creare un ponte tra il Gateway e l’orbita sub-lunare e LEO… Anche questo è importante. Penso che la nostra tecnologia possa favorire lo sviluppo di questa infrastruttura orbitale, soprattutto dalla LEO all’orbita lunare, e questo avverrà nel prossimo decennio. E il rendezvous sarà una delle tecnologie abilitanti per realizzarlo.

Ecco perché l’efficienza dei costi e l’alto livello di standardizzazione sono fondamentali per renderlo davvero accessibile a molte aziende, non solo alla NASA e all’ESA. Noi vogliamo rendere la nostra tecnologia abbordabile per le aziende, per le startup, quindi non si tratterebbe di una soluzione da decine o centinaia di milioni di euro, ma da poco meno di un milione di euro, che è un altro livello di accessibilità. Questa è la nostra missione principale: democratizzare l’accesso ai servizi in orbita.

Ci sono ancora problemi di regolamentazione, per mettere tutte queste cose sotto un’unica legge…

Sì, ci vuole tempo, perché qualsiasi legislazione spaziale dovrebbe essere globale per sua natura. E se si guarda al processo geopolitico del mondo, è davvero difficile fare qualcosa di veramente globale. Guardate la Cina, la Russia, non gliene frega niente di nessuna regolamentazione, di nessun valore che si possa diffondere dalla Terra allo spazio. Ecco perché ci si sta muovendo più lentamente. Ovviamente nessuno vuole pagare per le missioni di rimozione dei detriti spaziali, perché non generano entrate.

Se si parla di servizi di estensione della vita, è meglio, di servizi in orbita, possono generare entrate aggiuntive, quindi la gente paga per questo… Ma per i detriti spaziali, sì, bisognerebbe spingere, credo, a livello di governo, di organizzazione internazionale. Ma sta accadendo. Si sta facendo. Ci vorrà tempo, non un anno, due anni, ma almeno tra dieci anni, la parte civile del mercato spaziale globale condividerà gli standard e farà parte di questa nuova regolamentazione. Se alcuni paesi fuori controllo, come la Russia e la Cina, vogliono restarne fuori, non ci saranno problemi.

Pensiamo che questo sarà uno dei mercati spaziali più importanti del decennio, perché ci sono molte, molte proposte e tante necessità.

Anch’io, anch’io. Quando mi sono licenziato dall’agenzia spaziale, stavo cercando di capire cosa avrei dovuto fare e in quale tipo di mercato tecnologico avrei dovuto essere coinvolto, perché avevo accesso a qualsiasi tipo di tecnologia disponibile. Veicoli di lancio, studenti competitivi che fanno micro-lanciatori, satelliti, cubesat, che ora si possono comprare online e lanciare nello spazio. Quindi cercavo qualcosa di nuovo che avesse un impatto significativo. E penso che sia l’In Orbit Servicing.

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