CONFERENZina maggio 2026 "Spazio al Polito"

Di recente, lo scorso 25 maggio, abbiamo avuto l’occasione di essere partecipi all’attesissima CONFERENZina, evento semestrale organizzato da AESA Torino, a seguito di un’altra conferenza, tenutasi a dicembre 2025, dal titolo “Oltre il muro del suono: il futuro supersonico e le sue sfide”.

Le due conferenze hanno come obiettivo principale quello di essere occasioni che gli studenti (e non solo) possono avere per incontrare alcuni dei massimi esperti del settore aerospaziale, sentire le loro opinioni in merito ai vari argomenti dell’evento, e poter poi interagire con loro tramite domande e approfondimenti successivi.

L’oggetto della CONFERENZina di questo semestre, come da titolo, è “Spazio al Polito”, richiamo diretto all’impegno che il nostro ateneo da molti anni continua a sostenere per la ricerca spaziale, sia tramite collaborazioni con altri enti che attraverso iniziative da esso stesso proposte.

Entrando nel vivo dell’evento, le figure di spicco che abbiamo avuto il piacere accogliere sono, in ordine di apparizione…

-Ing. Fabio Dovis, professore ordinario del Politecnico di Torino, noto per le sue attività di ricerca nell’elaborazione dei segnali e delle telecomunicazioni

-Ing. Sabrina Corpino, professoressa ordinaria del Politecnico di Torino, nota per le sue attività di ricerca nel design dei sistemi aerospaziali e per il suo lavoro nel mondo dei CubeSat

…e a cui si sono susseguite le domande del pubblico. L’evento ha inoltre avuto come moderatore il Dott. Antonio Lo Campo, giornalista scientifico che ha introdotto i temi dell’evento e gli ospiti dell’incontro.

Procediamo quindi con il recap della CONFERENZina di maggio 2026!

Intervento dell’Ing. Fabio Dovis

Non pensate che sia un po’ strano, visto il mio ruolo da telecomunicazionista, il fatto che ci sia io qui a parlare di spazio?

Il mio percorso originario è iniziato nelle telecomunicazioni e nella teoria dei segnali, con un dottorato che mi ha spinto più nel dettaglio verso le comunicazioni satellitari, uno dei pilastri della Space Economy. L’uso dello spazio per i servizi dei satelliti, del resto, è ciò che ha portato l’Europa a investire nel suo sistema Galileo, affiancandosi così a GPS e DORIS, progettati negli anni ’80 e ’90 come sistemi militari. L’utilità di queste costellazioni è notevole per l’uomo, considerate le potenzialità di certi asset negli smartphone e in diversi altri dispositivi che usiamo ogni giorno.

Oltre alle considerazioni appena citate, si può notare che il GNSS può essere utilizzato anche nello stesso spazio, per usi decisamente insoliti rispetto a quelli che potremmo immaginare a primo acchito. In questo senso, un grandissimo esempio di ricerca in cui io stesso sono stato coinvolto è quello del Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), una missione per capire i limiti assoluti dei sistemi di posizionamento terrestri, sfruttati questa volta per provare a localizzare un oggetto sulla Luna.

La missione ha preso finalmente piede nel 2025, e le sorprese sono state tantissime, in primis per via della grossa differenza tra quello che avevamo previsto nelle simulazioni e gli scenari che poi concretamente ci siamo ritrovati davanti. Uno dei motivi per cui lavorare con il GNSS è stato così complicato, è che nei sistemi satellitari che trasmettono dei segnali tutto ruota attorno alle distanze dei satelliti dal punto di interesse, ognuno dei quali genera una sua sfera di precisione, e dalle cui intersezioni si arriva a una minuziosità sempre più acuta della reale posizione di un oggetto sulla superficie del pianeta. Per ottenere delle misurazioni precise è però obbligatorio calcolare anche i tempi di propagazione, in dei sistemi matematici dove una piccola imprecisione temporale può portare a grossi errori di calcolo nello spazio. Esiste un clock dal valore di 10 milioni di euro estremamente accurato e presente su ogni satellite, specificatamente progettato per questo genere di applicazioni, così che lo sfasamento con il ricevitore sia il minore possibile. Questo errore viene poi considerato come una delle quattro incognite di un sistema a quattro equazioni, da aggiungere alle tre dimensioni spaziali; proprio per tal motivo è sempre necessario avere un minimo assoluto di quattro satelliti per individuare la posizione di un oggetto su una superficie sferica.

Se lo sfasamento del clock di bordo è molto stabile per numerosi anni, quello del ricevitore necessita di essere stimato in continuazione, vista la natura intrinsecamente casuale del tipo di errori a esso legati. Il segnale viene poi misurato secondo i suoi tempi di ricezione e trasmissione, così da avere una distanza stimata e un conseguente pseudo-range, poi linearizzato per ignorare la curvatura terrestre e lavorare direttamente con i piani tangenti, computazionalmente molto più semplici da gestire. Successivamente si esegue una espansione di Taylor per ottenere un vettore di misure, così da avere una soluzione con residui minimi e una stima dello stato. La geometria dei satelliti è chiave per avere una buona precisione, e idealmente questi dovrebbero essere posizionati attorno al punto di interesse, un po’ in tutte le direzioni, così che ogni singolo riferimento possa essere sfruttato in maniera ottimale. Proprio per questo motivo non è possibile utilizzare la posizione data dal satellite per far atterrare un ultra leggero, essendo che la componente verticale non potrebbe essere adeguatamente stimata usando dei satelliti posizionati tutti al di sopra del velivolo. La ionosfera e la troposfera hanno poi un forte impatto su certe frequenze e possono ritardare il segnale in maniera non trascurabile; proprio per questo motivo è necessario tenere costantemente traccia della composizione dell’atmosfera in ogni sua zona e in ogni periodo dell’anno, così da mettere in conto queste variazioni e ridurre ancor di più l’errore di calcolo a esse associato.

Come aggiunta innovativa, più avanti l’uso del GNSS è stato esteso per un suo utilizzo anche oltre l’atmosfera, nello spazio a bassa quota, come sistema per il posizionamento degli altri satelliti. Una piccola parte del segnale è in realtà dispersa proprio verso l’esterno, e da quello “scarto” potrebbe teoricamente essere possibile derivare la posizione di oggetti molto lontani, più esterni dei satelliti stessi. In futuro, quando ci saranno degli esseri umani sulla superficie della Luna, sarà necessario avere una forma di posizionamento lunare apposita (per ora definita come “Moon-Light”), ma per ora si potrebbero utilizzare certi segnali in arrivo dalla Terra per avere una stima in merito a numerosi rover e robot già presenti sulla superficie.

LuGRE è una missione nata proprio a questo proposito: collaborazione tra NASA e ASI, si è posta l’obiettivo di imbarcare su un lander lunare un apposito esperimento, ossia un ricevitore GNSS in grado di ricevere segnali dalle costellazioni di satelliti di GPS e Galileo, così da poter stimare la posizione del veicolo sulla superficie della Luna. È così quindi che il payload è stato caricato sul Blue Ghost 1 di Firefly, come parte del programma della NASA per i Commercial Lunar Payload Services, con lo scopo di atterrare e di eseguire una lunga serie di esperimenti minori, tra cui anche LuGRE. Il Politecnico di Torino ha avuto la possibilità di collaborare con l’ASI per la gestione della parte scientifica del progetto, legata quindi alla configurazione della missione e all’elaborazione dei dati presi dal ricevitore. Per ben tre mesi, io stesso ho dovuto lavorare a diverse fasi di questo importante lavoro, e le complicazioni sono state numerose, tanto che molto spesso siamo stati costretti a dover fare tantissime decisioni in un tempo molto ridotto.

Dopo il lancio da Cape Canaveral, abbiamo avuto una finestra di 15 ore per accendere il ricevitore e fare 15 esperimenti da un’ora, limite impostoci per via del profilo di missione. La comunicazione è stata continua tra noi e le varie agenzie, e il nostro riferimento operativo è stato proprio qui al Politecnico, presso il DET (Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni). I centri chiave della missione erano quattro: c’era il Mission Control Center di Firefly, dove veniva gestita la missione, poi il Payload Control Center a Goddard, dove veniva studiata la posizione dei satelliti, successivamente il Remote Science Processing Center della NASA e infine l’ASI Science Processing Center, a cui noi facevamo riferimento come Politecnico.

Per via della strettissima organizzazione dei vari esperimenti all’interno del Blue Ghost, la nostra antenna era proprio di fianco alla X-band del lander, ben più alta come priorità per la riuscita della missione, motivo per cui noi abbiamo potuto lavorare solamente in certe fasce orarie e con una banda molto limitata (fino a un massimo di 14kb al secondo), annunciateci di norma 6 ore prima, a malapena in tempo per consentire l’organizzazione del deployment del ricevitore; una volta sulla Luna sarebbe invece stato possibile seguire la Terra in maniera continua, entro un certo angolo di operatività dell’antenna. Durante la fase finale della discesa, essendo i satelliti tutti attorno alla Terra e come conseguenza esattamente nella stessa direzione, l’errore di misura dovuto alla geometria era amplificato di oltre 9000 volte. Nonostante le difficoltà citate, questo lander è stato il primo del suo tipo a non ribaltarsi nell’atterraggio, per quanto diverse oscillazioni mostrate dalle sei telecamere nei secondi finali ci abbiano fatto temere fino all’ultimo. L’aggancio del lander sulla Luna ha avuto una durata totale di 14 giorni, al seguito dei quali la vita operativa del veicolo, oggi ancora lì sulla superficie, è terminata. Il 15 gennaio 2025 c’è stata l’accensione del ricevitore, lo stesso giorno del lancio, mentre il 19 gennaio si è compiuto il primissimo record di distanza, con numerosissimi segnali da parte delle costellazioni ma mai una vera e propria posizione.

Al di là del ricevitore per la localizzazione, le misure riguardavano anche i segnali per il post processing, considerate le simulazioni di missione a Terra avvenute precedentemente. La trasmissione dei dati in sé è stata a sua volta complessa, visto che è stato necessario trasmettere numerosi megabyte di dati con una velocità di 14kb complessivi; avendo solamente un’ora di tempo a blocco per inviare tutto, non è stato possibile recepire tutti i dati che avremmo potuto, dato che la maggior parte dell’intervallo di missione è stato usato per la trasmissione dei dati, secondo dei compromessi che abbiamo dovuto ottimizzare nel modo migliore possibile.

Il rapporto tra il segnale e rumore dei vari intervalli di trasmissione è stato per noi molto sorprendente, perché molte delle onde sono riuscite ad attraversare tutta la ionosfera, in maniera tangenziale, facendoci percepire anche segnali provenienti da dietro la Terra, fattore che non avevamo rilevato in nessuna delle simulazioni precedenti. GPS e Galileo sulla Luna hanno dimostrato in alcuni frangenti delle prestazioni confrontabili a quelle del GNSS terrestre, e dopo il post processing sono state riscontrate delle situazioni in cui ci sono stati ben quattro satelliti collegati contemporaneamente. La precisione della posizione è stata di 1km durante la fase di transito e di qualche centinaio di metri una volta sulla Luna, dei risultati veramente ottimi e che in futuro potremo ancora migliorare.

In totale la missione ha previsto una durata complessiva di 111 ore di operazione, tutte finalizzate ad avere nel complesso solamente pochi secondi di segnale, ora finalmente a disposizione della comunità scientifica.

Intervento dell’Ing. Sabrina Corpino

Oggi vi racconto una storia che inizia molto tempo fa, e che avrà un futuro brillante.

I cubesat sono dei piccoli satelliti di una speciale classe che segue degli standard ben precisi, sviluppati in numerose università a partire dal 1999, quando in California due professori hanno avuto l’idea di progettarne alcuni con i loro studenti. Il budget, nonostante il nome dell’ateneo, era molto limitato, e quindi è stato necessario fare di necessità virtù, seguendo un approccio piccolo e semplice, sia per motivi di soldi che di tempo accademico, così da arrivare il più velocemente possibile alla preparazione del lancio e delle operazioni in orbita.

Bob Twiggs e Jordi Puig-Suari ebbero un’intuizione ideale per facilitare le università e ridurre lo sforzo e i costi necessari alla realizzazione dei satelliti, che tramite operazioni e moduli ripetitivi e standardizzati potevano essere assemblati molto più facilmente. Dalla loro forma base di 1 unità, nuova misura pari a circa 1 decimetro cubo, questi possono aumentare le proprie dimensioni tramite appositi blocchi di espansione, in una struttura che è stata fondamentale per la creazione di quello che viene definito come il “New Space”, con applicazioni infinite nei settori accademici, commerciali, scientifici e governativi. Oltre ai costi molto più bassi e al numero maggiore di missioni, un fattore vitale che è cambiato è stata la tolleranza ai rischi, un tempo estremamente intransigente per via dell’enorme peso di ogni singola operazione, ora invece ben più morbida e quindi dai tempi tecnici ulteriormente rapidi, oltre che caratterizzata da molti più attori all’interno della scena (inizialmente come start-up, nel presente/futuro come grandi aziende).

Oggi solo il 2% dei satelliti in orbita pesa più di 2kg, e la tendenza ad andare verso il piccolo è vera, non solamente per via dell’inevitabile miglioramento tecnologico (sempre del resto in parte limitato dall’affidabilità delle più recenti innovazioni), ma come risposta naturale alla necessità di sbagliare per migliorarsi, inventarsi dei concetti e dei progetti sempre nuovi, anche se talvolta fallimentari.

Le avventure del Politecnico nel mondo dei cubesat sono iniziate nel 2006, nella culla del vecchio spazio, ossia il cosmodromo di Baikonur, dove sono partiti Sputnik e poi qualche anno dopo Gagarin; il nostro satellite si chiamava PicPot (Piccolo cubo del Politecnico di Torino), così soprannominato da Sergio Chiesa, ex docente del Politecnico. Il satellite non seguiva pressoché alcuno standard, con un anello e due pirotecnici alla base con lo scopo di farlo restare in orbita; l’esito non è stato particolarmente positivo, perché ci fu un problema di qualche millisecondo alla turbopompa del lanciatore, solo 72 secondi dopo il lancio. La missione si è conclusa nel peggiore dei modi, con una traiettoria compromessa, una terminazione forzata del lancio e un cratere nella steppa del Kazakistan.

Forte degli insegnamenti del primo lancio, il secondo satellite aveva una struttura molto più semplice e standardizzata, pari alla dimensione di un’unità, così da essere adatto a stare in un pod. L’Agenzia Spaziale Europea aveva in quel periodo indotto un concorso proprio per i piccoli satelliti, iniziativa in cui siamo stati selezionati per il finanziamento di un lancio, che ai tempi non potevamo permetterci; il volo con cui saremmo arrivati nello spazio sarebbe stato il Vega Maiden Flight, nel 2012, passaggio inaugurale del lanciatore per arrivare in orbita. Durante la preparazione, per verificare la corretta comunicazione a lunga distanza, il satellite è stato portato a Cuneo, dato che non disponevamo in laboratorio degli strumenti adatti per questo genere di operazioni. Il giorno del lancio il Vega non è esploso, ma per via di alcuni problemi durante la manovra il nostro satellite (così come molti altri di quelli presenti) ha toccato delle temperature decisamente più alte di quelle per cui era stato progettato; proprio per questo motivo, E-St@r-1 è stato operativo solo per poche settimane, durante le quali abbiamo ricevuto pochissimi pacchetti, dalla cui analisi sono stati più che evidenti i chiari malfunzionamenti dovuti al lancio.

Quattro anni dopo ci è stata data un’altra possibilità, grazie al concorso “Fly Your Satellite”, sempre dell’Agenzia Spaziale Europea, questa volta con un satellite un po’ più robusto e un lanciatore più affidabile, il Soyuz. Purtroppo per un solo decimo di millimetro non siamo rientrati nelle misure massime consentite, tanto che abbiamo dovuto fisicamente “limare” via una piccola parte del satellite per riuscire a entrare nel pod apposito fornitoci per il lancio; la base di quest’ultimo era composta di un piatto tenuto fermo da una molla, poi chiusa da un ulteriore coperchio. Il lancio è avvenuto con successo, ma il segnale era molto di più debole di quello che pensavamo, tanto che per poter seguire adeguatamente il satellite abbiamo chiesto aiuto alla Kentucky University e ad alcuni collaboratori del JPL della NASA, che grazie a un’antenna parabolica con venti metri di diametro hanno consentito una comunicazione ottimale con il satellite per un periodo di oltre sette anni. Tra non molto tempo potremmo avere un’antenna simile proprio qui al Politecnico, così da renderci del tutto autonomi anche per questo genere di operazioni.

Dopo il lavoro con una singola unità, abbiamo avuto un’occasione ancora più grande nel 2023, in una missione dal nome Spei Satelles (“Sentinella della speranza”), portata avanti in collaborazione con la Città del Vaticano e Papa Francesco. Un messaggio del pontefice era stato associato a un libro depositato nella banca mondiale dei semi, simbolo della conservazione della biodiversità; il contenuto è stato poi miniaturizzato in una piccola schedina, che in segno di diplomazia noi avremmo portato nello spazio. I tempi di questa missione sono stati estremamente corti, da Natale 2022 a Giugno 2023, durante i quali abbiamo dovuto fare tutto partendo quasi da zero, tanto che per arrivare pronti alla scadenza è stato anche necessario chiedere aiuto a diversi ex studenti, ora dipendenti in numerose aziende del settore, oltre che riciclare diverse componenti da progetti passati. Il Papa richiese di benedire il satellite in piazza San Pietro, ma non potendo il prodotto finale uscire dalla camera pulita abbiamo deciso di preparare una valigetta sterile con dentro il satellite, a cui affiancare un mockup esterno da mostrare al pontefice. Tra i contributori di questa missione è obbligatorio nominare Tyvak International e l’ASI, un’organizzazione solitamente non troppo flessibile ma che in questa occasione ci ha dato una grande mano.

Attualmente stiamo ancora lavorando a quello che sarà uno dei nostri futuri lanci, nuovamente grazie al programma Fly Your Satellite dell’Agenzia Spaziale Europea, ora più strutturato e con una critical design review ormai alle porte per il nostro nuovo progetto. Il satellite sarà costruito in collaborazione con il gruppo NavSAS del Politecnico di Torino, sarà dotato di un’antenna GNSS e compirà delle misurazioni della ionosfera per l’Istituto Nazionale di Vulcanologia e Geofisica; oltre a lavorare a questo esperimento, testeremo poi un propulsore elettrico di una startup sudafricana.

Viste le chiare complicazioni logistiche che lanciare in orbita comporta, ci sono state nel tempo diverse collaborazioni con alcuni team studenteschi del Politecnico, principalmente Icarus e Polito Rocket Team, per costruire dei satelliti a una singola unità da sfruttare per dei voli ad alta quota. Le missioni legate alla didattica ci hanno consentito anche di lavorare con Milani, ora in viaggio verso l’asteroide Didymos sullo spacecraft Hera, il quale porterà anche dei nostri cubesat. In futuro avremo anche la possibilità di collaborare alle missioni di Ramses e di Space Rider (SROC), molto ambiziose per via del rendezvous and docking che verrà tentato con uno spacecraft dell’ESA, Space Rider appunto; tuttavia, essendo che in questo caso stiamo parlando di Old Space, le tempistiche sono molto più lunghe, così come i rinvii.

Da questo punto di vista è interessante notare che il vecchio modo di fare spazio era molto più monotematico, legato a compartimenti fissi e poco interdisciplinari, mentre il New Space si presenta come decisamente più trasversale e variabile sulla base della missione, più che mai predisposta al cambiamento. Ringrazio tutte le persone che mi hanno consentito di essere qui, partendo dal professor Chiesa e fino ad arrivare a voi studenti; vi auguro il meglio per il vostro futuro.

Conclusione

Grazie a tutti per aver partecipato alla nostra CONFERENZina di maggio 2026!

Siamo grati ai relatori per i loro preziosi contributi e a voi, il pubblico, per la vostra attenzione e coinvolgimento. Speriamo di rivedervi ai prossimi eventi, a presto! -

A cura di

Luca Pittalis

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