D-Orbit: la startup italiana che progetta gli spazzini dello spazio

La startup italiana D-Orbit si dedica alla progettazione di dispositivi per la pulizia dello spazio, e cioè per il decommisioning di satelliti in disuso.

Oltre alla comune spazzatura terrestre, esiste una spazzatura spaziale, o space debris nel gergo tecnico, che nel prossimo futuro metterà a serio rischio la possibilità di lanciare nuovi satelliti poiché le orbite si avviano alla saturazione. Gli operatori per le telecomunicazioni satellitari pagano quasi 100 milioni di dollari all’anno per minimizzare il rischio di collisioni tra le migliaia di satelliti già in orbita effettuando manovre di evitamento (collision-avoidance-maneuvers). Purtroppo anche la Stazione Spaziale Internazionale è spesso costretta a effettuarle quando si presenta il rischio di essere colpiti da frammenti vaganti nello spazio. Questi fatti suggeriscono che è arrivato di momento di portare nello spazio business durevoli nel tempo, quindi sostenibili. D-Orbit è un’azienda italiana impegnata a evitare che la concentrazione di oggetti nello spazio possa aumentare. La soluzione che D-Orbit propone aiuta a fare in modo che tutto ciò che viene lanciato venga rimosso appena non serve più attraverso un prodotto che permette di rimuovere a fine vita i satelliti su cui è installato.

D-Orbit

Fondata nel 2011, D-Orbit conta oggi 35 dipendenti distribuiti in quattro sedi in Italia, Stati Uniti, e Portogallo. La ricerca tecnologica di D-Orbit è mossa dal desiderio partecipare attivamente alla generazione di beneficio sociale tramite prodotti e servizi in grado di risolvere problematiche ad alto impatto pubblico come la tutela delle orbite commerciali dall’accumulo incontrollato di detriti spaziali, la preservazione di satelliti e costellazioni satellitari, e la sicurezza spaziale in genere. L’industria spaziale, da sempre dominata da agenzie governative (NASA, ESA, ASI, e così via) e giganti industriali (Boeing, Lockheed Martin, Thales Alenia, Airbus) sta cambiando, aprendo nuovi spazi per imprese private. Con i suoi prodotti D-Raise, D3, e D-Launcher, D-Orbit intende semplificare e rendere più efficaci due fasi critiche per ogni tipo di missione spaziale: la fase iniziale, o di commissioning, e quella finale, o decommissioning. In fase di commissioning, un satellite deve essere trasportato dall’orbita di parcheggio, quella raggiunta dal razzo vettore, a quella operativa, nella quale il satellite svolgerà la sua missione. In fase di decommissioning, un satellite deve essere rimosso dall’orbita operativa ed essere eliminato o reso inoffensivo. Il decommissioning avviene in maniera differente secondo l’orbita operativa. In orbita bassa, sotto i 1500 km, un satellite deve essere rallentato in modo da causare un abbassamento dell’orbita e far sì che il veicolo sia distrutto dall’attrito atmosferico. Nelle orbite più alte, come l’orbita geostazionaria, un satellite viene spostato in un’orbita più elevata, in modo da non interferire con satelliti funzionanti. D-Orbit propone anche prodotti per rimuovere quello che resta dei razzi vettori che trasportano i satelliti nell’orbita di parcheggio. Questo innovativo progetto è stato premiato dalla Commissione Europea, nel Programma Horizon 2020-SME Instrument e ha ricevuto ulteriori gratifiche economiche grazie a finanziatori e a numerosi riconoscimenti e premi vinti.

La filosodia di D-Orbit

D-Orbit punta sul problema con un approccio molto diverso da quello proposto da altri operatori. In questo momento le grandi compagnie aerospaziali stanno progettando sistemi per recuperare e rimuovere satelliti inutilizzati alla fine della loro attività, un approccio chiamato rimozione attiva di detriti (active debris removal). I sistemi di rimozione attiva sviluppati al momento permetterebbero di rimuovere dai 10 ai 15 satelliti all’anno. Con un ritmo di 100 lanci di nuovi satelliti all’anno, questo approccio si rivela chiaramente insufficiente. D-Orbit punta sul fatto che bisognerebbe innanzitutto preoccuparsi di far si che ogni nuovo satellite sia in grado, fin dal momento del lancio, di rimuoversi da solo alla fine della missione. La novità sta proprio nel proporre un dispositivo da installare prima del lancio sui nuovi satelliti, in modo da garantirne la rimozione al termine della loro vita operativa. Ciascun dispositivo ha un costo variabile dai due ai cinque milioni di euro secondo la massa e dell’orbita del satellite. Malgrado questo costo apparentemente elevato, gli operatori satellitari finiscono per recuperare per intero la somma grazie al fatto che questo dispositivo permette di utilizzare il combustibile interno al satellite fino in fondo, prolungando di alcuni mesi la missione, e dunque la raccolta di profitti.

D3 e D-Launcher

D3, sistema propulsivo indipendente a combustibile solido, da installare a bordo di un satellite.

Sono disponibili in diverse classi, secondo massa e orbita del satellite o del razzo ospite, D3 e D-Launcher e offrono ampie possibilità di personalizzazione. Sono sistemi plug-and-play, che offrono un’assoluta indipendenza e autonomia dal sistema principale, permettendo di effettuare il decommissioning anche in caso di avaria del satellite, garantendo operazioni sicure per altri satelliti in orbite incidenti. La loro affidabilità è garantita da una progettazione conforme agli standard costruttivi più severi. Il prodotto core è D3 – D-Orbit Commissioning Device – un sistema propulsivo che include un motore a razzo corredato da altri sottosistemi che lo rendono indipendente dal satellite in cui viene installato. A fine missione D3 viene attivato da terra, dando il via alla manovra di rimozione che viene completa in poche ore. D3 è un prodotto completamente progettato e prodotto in casa, eccetto alcuni elementi commerciali come il sistema radio e il motore. Tutte le operazioni di produzione (montaggio schede, saldature, e così via) sono svolte in una clean room ISO 8 (classe 100.000) da 200 mq per garantire prodotti decontaminati. Il motore è a razzo con combustibile solido a base di polimeri con una consistenza simile ad una gomma ruvida. Accanto al motore ci sono un computer, un sistema radio che lavora in banda “s”, un sistema di controllo di assetto che gestisce posizionamento e orientamento, e un sistema di controllo della spinta che ha il compito di verificare la corretta esecuzione delle manovre. L’ultimo elemento è un gruppo di batterie che immagazzinano l’energia elettrica che servirà nella fase di decommissioning. I sottosistemi di D3 sono progettati per essere autonomi perché devono essere utilizzabili anche quando il satellite è “morto” o disattivato per un qualunque tipo di evento. Prima del lancio nello spazio il nuovo prodotto deve essere superare test di stress ambientale di entità maggiore dello stress cui sarà sottoposto durante il lancio e l’utilizzo. I test comprendono l’esposizione a vibrazione, variazioni estreme di temperatura, shock, onde elettromagnetiche, e così via. Questi test sono eseguiti in conformità agli standard ESA per applicazioni aerospaziali ECSS (RD-1).

D-Raise

D-Raise, sistema propulsivo indipendente a combustibile solido.

D-Raise è un sistema propulsivo indipendente a combustibile solido, pensato per accorciare e rendere più efficace la fase di commissioning, in particolare adatto alla nuova generazione di satelliti che devono operare in orbita geostazionaria (GEO) e che dispongono unicamente di propulsione elettrica. La propulsione elettrica è perfetta per manovre di correzione dell’assetto orbitale, ma non per il trasferimento da orbita di parcheggio a GEO, che in questa configurazione può durare fino a sei mesi esponendo i pannelli solari del satellite a rischio di collisione con micro-meteoriti e a invecchiamento precoce per esposizione a radiazioni delle fasce di Van Allen. Da installarsi a bordo del satellite prima del lancio, D-Raise è in grado di ridurre sensibilmente il trasferimento all’orbita operativa, anticipando l’inizio dell’attività operativa del satellite e di conseguenza il flusso di ricavi per l’operatore. La riduzione del tempo di transito attraverso le fasce di Van Allen riduce il tempo di esposizione dei pannelli solari alle radiazioni, evitandone il deterioramento. D-Raise è conforme agli standard costruttivi più severi e garantisce la massima affidabilità. Grazie alle sue dimensioni contenute, alle sue interfacce elettriche e meccaniche, alla sua modularità, D-Raise può essere facilmente installato su satelliti esistenti di diverse dimensioni e volumi. Totalmente autonomo, D-Raise non interferisce con il funzionamento del satellite nel corso della missione.

Mercato e obiettivi futuri

Considerando l’industria satellitare nella sua interezza, si è orientati verso due specifici settori di mercato: gli operatori di satelliti di grosse dimensioni a propulsione elettrica per D-Raise, e gli operatori di mega-costellazioni di nuova generazione per D3. Contemporaneamente D-Orbit ha ampliato i prodotti proponendo sistemi d’innalzamento dell’orbita e il dispenser per CubeSat InOrbit NOW, il cui lancio è previsto nel 2018. D-Orbit si propone come obiettivo l’incremento della penetrazione di mercato dell’esistente portfolio di prodotti, col fine di procedere alla realizzazione di una Initial Public Offering e del prossimo step di business, D-SERVICE (servizi in orbita per veicoli spaziali). A lungo termine, la compagnia sta pensando ad un modo per recuperare, riparare, e riutilizzare satelliti in orbita.