Misure di alta precisione dallo spazio

Il Prof. Markus Rothacher racconta in un'intervista le ultime missioni spaziali del suo team.

Perché è necessario misurare la Terra con precisione millimetrica?
Un sistema di riferimento globale di alta precisione è fondamentale per molte questioni di ricerca. Solo con un'origine millimetrica del sistema di coordinate è possibile determinare lo spostamento delle masse. Dove si sta alzando il livello del mare? Dove le masse terrestri stanno sprofondando? Al giorno d'oggi queste affermazioni sono ancora molto imprecise.

Quale nuovo approccio state perseguendo presso il vostro Istituto di Geodesia e Fotogrammetria?
Grazie ai progressi della miniaturizzazione, oggi possiamo costruire satelliti piccoli e poco costosi. A differenza dei satelliti tradizionali, questi cosiddetti nanosatelliti sono accessibili e possono essere distribuiti in uno sciame. Ciò significa che la Terra può essere osservata senza lacune. Tuttavia, questo funziona solo se i nanosatelliti sanno sempre esattamente dove si trovano.

Determinare la posizione dei satelliti era un'impresa costosa, vero?
Un ricevitore per il posizionamento qualificato per lo spazio costava mezzo milione di dollari 10 anni fa. Ora abbiamo sviluppato una soluzione a meno di 100 franchi svizzeri. Utilizziamo ricevitori GNSS a basso costo dell'azienda u-blox in apertura all'ETH. Il nostro team ha reso questo ricevitore adatto allo spazio e ne ha ricavato un modulo di posizionamento ad alte prestazioni. Con un peso di soli 100 grammi e un consumo di 100 milliwatt, possiamo determinare l'orbita del satellite con una precisione di 3-5 metri in tempo reale.

I moduli sono sopravvissuti al loro primo battesimo del fuoco nello spazio?
I primi due moduli dimostrativi sono stati lanciati nello spazio nel dicembre 2018 e nell'aprile 2019, seguiti da altri cinque nel gennaio 2021 e ora alla fine di giugno con SpaceX, la società spaziale di Elon Musk. I moduli funzionano molto bene e abbiamo già analizzato molti dati. Ora stiamo costruendo la prossima generazione di moduli di posizionamento, che volerà nello spazio l'anno prossimo.

Come si differenzierà la prossima generazione di moduli di posizionamento?
I nuovi moduli saranno in grado di ricevere non solo una, ma due frequenze, il che aumenterà significativamente la precisione. Possiamo ottenere importanti informazioni dal ritardo dei segnali GNSS in atmosfera. Ciò rende possibili nuove applicazioni, come la registrazione della distribuzione del vapore acqueo o l'osservazione dell'attività solare e del tempo spaziale.

Per quali applicazioni industriali è interessante questa tecnologia?
La comunicazione tra gli oggetti in rete è di grande importanza in molti settori, ad esempio nelle flotte navali o nell'agricoltura. I nanosatelliti sono ideali per queste applicazioni IoT perché possono trasmettere piccole quantità di dati da qualsiasi parte del mondo. Stiamo collaborando con la società Astrocast, che sta sviluppando un sistema IoT basato sui satelliti. Nei prossimi tre anni verrà installata nello spazio una costellazione di circa 80 satelliti. Si tratta di una soluzione unica nel suo genere, che non solo consentirà di realizzare applicazioni industriali, ma fornirà anche al nostro team dell'ETH approfondimenti scientifici sull'osservazione del sistema Terra.