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Programma di ricerca 8 - Spaziale

La ricerca nel settore spaziale mira a garantire lo sviluppo orientato alle esigenze e capacità, a mantenere e ampliare ulteriormente le competenze scientifiche e tecnologiche necessarie nella sfera operativa «spazio» o nell’ambito di possibili alternative. Questo include applicazioni nei settori di rilevazione della situazione spaziale, navigazione di precisione, acquisizione di informazioni e comunicazione. Un’attenzione particolare è rivolta alla visione globale dello spazio, per cui è importante fungere da punto focale per gli aspetti che riguardano lo spazio, e aggregare i risultati di vari programmi e attività nonché raggrupparli in un quadro complessivo per la sfera operativa «spazio».

Un satellite orbita intorno alla terra
© iStock

Lo sfruttamento dello spazio è sempre più rilevante per le applicazioni civili e militari. Lo sviluppo rapido delle possibilità tecnologiche, la digitalizzazione di una vasta gamma di componenti e la miniaturizzazione associata consentono ai sistemi spaziali (satelliti) e alle applicazioni (servizi) di acquisire un’importanza sempre maggiore. Con la crescente interconnessione della società, i satelliti sono entrati a far parte delle infrastrutture critiche di molti Stati, poiché numerose funzionalità centrali della società odierna dipendono dalle capacità spaziali. Inoltre, i conflitti odierni non avvengono solo a terra e in aria, ma si combattono anche nello spazio elettromagnetico, nel cyberspazio e persino nello spazio.

I sistemi spaziali sono già di fondamentale importanza per l’Esercito svizzero in una vasta gamma di settori. Per svolgere i suoi compiti, l’esercito si affida a servizi provenienti dallo spazio, in particolare sotto forma di contributi all’acquisizione di informazioni, all’aiuto alla condotta, alla navigazione di precisione e alla sincronizzazione dei suoi sistemi. Per proteggere sufficientemente le missioni militari dalla ricognizione dallo spazio, è necessario anche un quadro della situazione spaziale.  Per espandere o acquisire le capacità necessarie, sono richieste ampie competenze tecnico-scientifiche, che il programma di ricerca spaziale mira a ottenere con studi, dimostratori e sperimentazioni. Inoltre, si attribuisce grande importanza all’avvio di partenariati nazionali per avere accesso alle competenze tecniche e metodologiche necessarie. I sistemi satellitari e le applicazioni spaziali sono caratterizzati da un alto grado di complessità e questo richiede anche una comprensione completa delle missioni e dei sistemi.

C’è inoltre la necessità di sviluppare competenze per identificare alternative alle applicazioni spaziali in grado di rendere possibile in altri modi una capacità militare richiesta. Con l’ausilio di queste conoscenze, i vantaggi e gli svantaggi o le limitazioni di approcci alternativi di capacità nelle aree di comunicazione, posizionamento, navigazione e sincronizzazione temporale, così come l’acquisizione di informazioni, dovrebbero poter essere presentati in modo argomentato allo scopo di risparmiare costi e ridurre le dipendenze.

Ambiti di competenza

satelliti collegati in rete come punti sopra la terra.
© iStock

Come in molti altri campi tecnici, il progresso tecnologico nel settore spaziale avanza a un ritmo sempre più incalzante. Inoltre, non sono più solo i grandi Stati e Governi a sfruttare lo spazio, ma anche soprattutto imprenditori visionari che stanno spingendo massicciamente gli sviluppi nel cosiddetto «New Space». È quindi essenziale monitorare da vicino gli sviluppi nazionali e internazionali e identificare i possibili effetti sull’adempimento dei compiti e dei progetti dell’esercito nella sfera operativa «spazio». Gli sviluppi devono essere monitorati e valutati in modo sistematico secondo aspetti come la fattibilità tecnica, la disponibilità, l’operabilità, i costi e la dipendenza. Esempi tipici di sviluppo sono: tecnologie del lanciatore, concetti di rideshare, payload ospitati, tecnologie di propulsione, laser ad alta energia, fotonica a microonde, sensori terahertz, comunicazioni ottiche, tecnologie quantistiche, intelligenza artificiale, funzionamento autonomo e riparazione o misure per estendere la durata dei satelliti.

Osservatorio di Zimmerwald dell'Istituto Astronomico dell'Università di Berna
© Manu Friederich

A causa del crescente uso militare dello spazio, anche per l’Esercito svizzero è imperativo avere una conoscenza precisa della situazione e delle operazioni nello spazio. Per definire un quadro della situazione spaziale, si conducono progetti di ricerca con lo scopo di ottenere dati orbitali e di appurare lo stato dei satelliti. Queste operazioni avvengono con un tracking attivo o passivo utilizzando metodi ottici o elettromagnetici, ma anche utilizzando dati open source o di partenariato. I dati acquisiti vengono analizzati con algoritmi di apprendimento automatico per valutare lo stato, le intenzioni o le manovre dei satelliti. Infine, vengono sviluppati dei dimostratori per elaborare e presentare le informazioni a diversi utenti finali a livello strategico, tattico e operativo.

Satellite sopra la terra
© iStock

Per l’adempimento dei propri incarichi, l’esercito fa affidamento su informazioni e dati provenienti dallo spazio e su sistemi satellitari. Uno dei punti principali della ricerca consiste nell’analisi delle capacità e dei limiti di performance delle moderne applicazioni satellitari, così come la stima delle capacità di performance di nuovi satelliti (commerciali) o costellazioni di satelliti. Un altro punto focale comprende l’analisi e la valutazione dei collegamenti satellitari nonché dell’uso dei segnali GNSS. Nell’ambito dell’acquisizione di informazioni, si studiano anche le possibilità e i limiti dell’impiego di intelligenza artificiale a bordo di un satellite. Oltre alle applicazioni spaziali, in questo ambito di competenza si lavora anche a possibili alternative come l’uso di piattaforme quasi-stazionarie ad alta quota (pseudo-satelliti) o pseudoliti terrestri.

I dati satellitari vengono letti su un computer
© Gorodenkoff Productions OU

Una possibile capacità futura di piccoli satelliti nell’Esercito svizzero richiede lo sviluppo di competenze tecnico-scientifiche nel segmento spaziale, nel segmento terrestre e anche nel segmento degli utilizzatori. Il programma di ricerca mira a sostenere questo sviluppo di capacità ampio e completo nell’esercito grazie a studi sistematici, dimostratori e sperimentazioni. Mentre le competenze a livello di sottosistema sono principalmente disponibili su una base di partenariato (industriale) o sono acquisite con l’ausilio di questi partner, la comprensione della missione e del sistema è un elemento centrale delle capacità proprie dell’esercito. Si devono creare competenze tecnologiche nel campo della cosiddetta Mission Systems Engineering (ingegneria dei sistemi di missione) che permettano di pianificare, progettare e valutare le missioni spaziali. Nell’ambito del programma di ricerca, vengono condotti studi sulla missione e sui sistemi, i concetti vengono comparati, vengono dimostrate le fattibilità e le limitazioni nonché identificate le opportunità di partenariato. 

Un satellite sale nello spazio
© iStock

Nell’area della protezione e delle contromisure, l’esercito deve disporre di capacità per eludere le azioni ostili provenienti dallo spazio. In concomitanza con altre sfere d’azione, i progetti di ricerca qui si concentrano sugli aspetti più disparati della mimetizzazione, della dissimulazione e della diversione. Oltre alle misure passive, anche limitate capacità attive devono essere dispiegate nella sfera operativa «spazio». L’attenzione principale della ricerca qui si concentra nell’ambito di mezzi elettromagnetici per interferire con i segnali di comunicazione o navigazione satellitari, così come l’impiego di laser ad alta potenza per ostacolare la ricognizione o la comunicazione ottiche. Infine, un altro campo di ricerca è quello della protezione e delle contromisure dei futuri sistemi satellitari contro la presenza sempre più massiccia di detriti (space debris) o contro la distruzione mirata.

Dimostratori tecnologici

Schermata di stampa dell'applicazione SitSat
© VBS/DDPS

In collaborazione con un partner esterno, armasuisse S+T ha sviluppato il dimostratore SitSat (Situation of Satellites) per visualizzare in modo pratico il quadro della situazione nello spazio. Questa applicazione permette di visualizzare e analizzare la situazione di tutti i satelliti conosciuti in un qualsiasi luogo di riferimento a livello globale e in una qualsiasi finestra temporale. I satelliti possono essere filtrati in base alle loro diverse applicazioni e ad altri criteri come il Paese di appartenenza, lo scopo, il tipo o l’orbita. Si può anche determinare se e in quale finestra temporale la posizione di riferimento selezionata è visibile per un satellite di ricognizione e se è possibile una connessione con un satellite di comunicazione. L’applicazione tiene conto sia delle condizioni meteorologiche prevalenti che delle caratteristiche topografiche. Questo significa che considera eventuali ostacoli alla visibilità, come ad esempio montagne e nuvole. Da un lato, il dimostratore esiste come applicazione web per ottenere un quadro completo della situazione a livello operativo e per supportare in modo mirato la pianificazione operativa. Inoltre, SitSat è anche disponibile come applicazione per tablet e smartphone al fine di ottenere un quadro rapido della situazione a livello strategico e per accelerare le decisioni tattiche.

Rete

Creazione e mantenimento di una rete attiva di esperti e partner nazionali e internazionali nell'industria, nelle scuole superiori, nelle università e in vari istituti e laboratori di ricerca. Al fine di garantire che le attività siano correttamente orientate e che le conoscenze siano trasferite in modo ottimale, viene mantenuto uno stretto contatto con il DDPS nelle aree della pianificazione, delle prove e dell’approvvigionamento.

Capo del programma di ricerca

Forschungsprogrammleiter, Dr. Ulrich Langer
Dr. Ulrich Langer

Il nostro Capo del programma di ricerca «Spaziale» è lieto del suo interesse! 

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