La Svizzera protagonista nell’esplorazione spaziale
La società svizzera di ricerca applicata CSEM – Swiss Centre for Electronics and Microtechnology – è assurta al gotha dell’esplorazione spaziale fornendo strumentazione scientifica di alta precisione per satelliti e telescopi.
La CSEM è riconosciuta a livello mondiale per il suo know-how in miniaturizzazione, produzione di precisione, tecnologie digitali ed energia sostenibile. Dalla sua creazione nel 1984 questa società innovativa ha svolto un ruolo attivo nell’osservazione e nell’esplorazione dello spazio, ma anche della Terra. La sua competenza nelle tecnologie di punta giova del resto anche all’economia svizzera, con ampie opportunità di trasferimento tecnologico grazie al coinvolgimento regolare di PMI nei progetti spaziali.
Ripercorriamo insieme alcuni momenti decisivi della storia della CSEM nell’esplorazione dello spazio.
Il satellite Hipparcos per mappare il cielo
Nel II secolo a.C. lo scienziato greco Ipparco stilò il primo catalogo stellare della Storia elencandovi quasi mille corpi astrali conosciuti. Oltre 2000 anni dopo entrerà in azione il satellite Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite ). Lanciato dall’Agenzia spaziale europea (ESA), ha inizialmente permesso di mappare con precisione oltre 100’000 stelle. Un catalogo successivo, contenente due milioni di astri, ha contribuito anche a stimare con maggiore accuratezza l’età dell’universo.
Mentre Ipparco utilizzava un astrolabio per le sue misurazioni, il satellite Hipparcos è stato dotato di un telescopio Schmidt, per il quale la CSEM ha sviluppato una griglia modulante in grado di proiettare su sensori la luce raccolta dal telescopio. Avviata nel 1989, è stata una delle prime iniziative dell’azienda nell’ambito dell’esplorazione spaziale.
© ESA
Rosetta e Philae: atterraggio su una cometa
Ai suoi esordi alla fine del XX secolo questo progetto perseguiva un obiettivo ambizioso e presentava sfide tecnologiche a dir poco complesse. Dopo un viaggio nello spazio durato dieci anni, nel 2014 Rosetta ha raggiunto la cometa Chury entrando nella sua orbita. Il suo lander, Philae, è stato poi rilasciato sulla superficie per scattare fotografie e raccogliere informazioni sul ghiaccio e sulla crosta organica. La missione si è conclusa nel 2016 con l’atterraggio sulla cometa di Rosetta, che ha riagganciato Philae ed è poi rimasta per sempre sul corpo celeste.
La CSEM ha partecipato allo sviluppo di sette telecamere in miniatura, a basso consumo, robuste e ad alta definizione, che hanno permesso al lander Philae di fornire le prime immagini mai scattate dalla superficie di una cometa.
© ESA
Envisat per il monitoraggio ambientale
I cambiamenti nello strato di ozono, lo scioglimento della calotta polare artica e il ritiro delle acque del lago d’Aral sono solo alcuni dei fenomeni osservati dal satellite Envisat tra il 2002 e il 2012. Queste informazioni hanno permesso di acquisire importanti conoscenze sui cambiamenti climatici e sul monitoraggio dell’inquinamento atmosferico.
Tra la strumentazione di bordo vi era MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer), adibito alla raccolta di parametri oceanografici e dotato di un meccanismo di calibrazione progettato dalla CSEM. Questo apparecchio ha anche fornito immagini spettacolari dell’uragano Katrina del 2005 e dell’eruzione vulcanica dell’Eyjafjöll in Islanda nel 2010.
© ESA
RemoveDEBRIS per la raccolta dei detriti spaziali
Il proliferare di satelliti usati per scopi meteorologici e di comunicazione ha generato una grande quantità di spazzatura spaziale orbitante intorno alla Terra. Il progetto europeo RemoveDEBRIS del settimo programma quadro (FP7) è riuscito nel suo intento di lanciare nello spazio un satellite per testare varie tecnologie volte a rimuovere dall’orbita i detriti che potrebbero altrimenti entrare in collisione con i satelliti operativi. Il progetto ClearSpace, guidato all’omonima startup svizzera, rappresenta la continuazione logica di questa iniziativa.
La CSEM ha sviluppato un sensore di navigazione per immagini basato su un sistema LiDAR 3D (Light Detection and Ranging) e su una telecamera a colori 2D per scattare foto nitide in condizioni di illuminazione difficili. Questa tecnologia potrebbe anche essere utilizzata per missioni su Marte, sulla Luna o su un asteroide, affinché una vasta gamma di veicoli spaziali possa atterrare sulla superficie in modo sicuro e con più precisione. Questi componenti sono usati in entrambi i progetti menzionati.
© Consorzio del settimo programma quadro europeo
MTG 2023 per sondare l’atmosfera
Sotto la direzione congiunta di EUMETSAT e dell’ESA, questa missione comprenderà tre coppie di satelliti, ossia quattro satelliti con telecamere a immagini, cosiddetti MTG-I, e due dotati di strumenti per il sondaggio atmosferico, cosiddetti MTG-S, collocati in orbita geostazionaria a 36’600 km sopra l’equatore. Insieme dovrebbero migliorare la qualità e l’accuratezza dei dati, permettendo di fornire previsioni meteorologiche a brevissimo termine e anche di avvisare in caso di gravi calamità. Inoltre, sarà possibile monitorare il clima, le polveri sottili nell’aria come la cenere vulcanica e l’inquinamento atmosferico.
In questa nuova flotta di satelliti MTG, lo spettrometro a infrarossi svolgerà un ruolo importante misurando i profili di temperatura e umidità atmosferiche, entrambe essenziali per una migliore comprensione dell’impatto dei cambiamenti climatici. In collaborazione con Thales Alenia, la CSEM ha sviluppato per questo strumento un meccanismo di riflettori a spigolo di cubo, che consente di sondare costantemente lo spettro IR, le cui caratteristiche permettono di misurare la quantità di vapore acqueo e la temperatura.
© ESA
PULSAR per esplorare in modo innovativo lo spazio profondo
I telescopi spaziali forniscono alle scienziate e agli scienziati conoscenze rivoluzionarie sul funzionamento del nostro universo. Il telescopio Hubble ha portato a importanti scoperte nel campo dell’astronomia e ha creato aspettative elevate nei confronti del suo successore, il telescopio spaziale James Webb. Lanciato il 25 dicembre 2021, il satellite è arrivato a destinazione il 24 gennaio 2022 (a una distanza di 1,5 mio. km dalla Terra). Il potenziale per ulteriori scoperte deve però fare i conti con un limite fisico: le dimensioni effettive del telescopio. La soluzione è inviare nello spazio vari componenti e assemblarli in orbita utilizzando robot automatizzati, un approccio attualmente al vaglio del progetto PULSAR finanziato dall’UE.
© ESA
La CSEM, una delle otto organizzazioni coinvolte nel progetto, si è concentrata sullo sviluppo di un componente chiave, ossia le piastrelle a specchio che catturano le immagini. Due delle sei piastrelle sono dotate di treppiedi, che consentono di regolarne la posizione con un grado di precisione di un micron. Il software utilizzato per controllare e calibrare il sistema è stato sviluppato da ingegnere e ingegneri della CSEM.
Al momento tutti gli occhi sono puntati sul telescopio spaziale James Webb.
