Il più piccolo esploratore

Più piccoli di una valigia, i micro-satelliti in orbita a circa 500 km di altezza dalla Terra offrono una soluzione nuova ed efficiente per tenere d'occhio il nostro mondo. Più dinamici delle loro controparti nello spazio profondo, questi "piccoli esploratori" operano molto più vicino alla Terra ma, grazie ai progressi nelle tecnologie di miniaturizzazione, sono altrettanto avanzati.

Sebbene siano molto più giovani dei satelliti tradizionali, stanno già dimostrando di essere un ottimo investimento e di meritare l'attenzione dei ricercatori. E sono anche molto più accessibili.

Per decenni, la ricerca, lo sviluppo e il lancio dei satelliti sono stati una prerogativa dei governi e delle aziende altamente specializzate. Ma negli ultimi anni le cose sono molto cambiate, al punto che brand come Canon e varie università di tutto il mondo hanno mostrato un crescente interesse per i satelliti in miniatura, installando strumento avanzatissimi in strutture piccole e leggere, che possono essere lanciate nello spazio in modo economicamente conveniente. Ma, al di là del costo, quali sono i vantaggi di questi micro-satelliti e qual è stato il ruolo di Canon nel loro sviluppo?

Risposta alle emergenze

La natura è imprevedibile e le catastrofi naturali possono avere conseguenze devastanti sulle aree colpite. Alcuni Paesi hanno riscontrato che, in caso di crisi, una "costellazione" di satelliti in miniatura può risultare utilissima per effettuare una rapida valutazione degli eventi nel momento in cui si verificano.

A sua volta, questo consente ai team di implementare programmi di risposta nel posto giusto e con il livello giusto, mentre altre vittime possono essere evacuate. I dati raccolti per i singoli evento possono anche essere utilizzati per ottenere un quadro da analizzare, al fine di prevedere i possibili incidenti futuri e rispondere adeguatamente.

Monitoraggio del clima

Quando vengono collegati a Terra, i satelliti nell'orbita bassa possono svolgere un ruolo cruciale per il monitoraggio delle variazioni climatiche.

Mentre coprono un'area specifica, possono combinare le informazioni provenienti dai sensori con le immagini della telecamera di bordo, creando un set di dati completo che può essere utilizzato per analizzare gli effetti dei cambiamenti climatici in un determinato periodo di tempo.

Sono già in fase di sviluppo satelliti ancora più sofisticati, dotati di strumenti in grado di raccogliere persino i dati sulle emissioni di CO 2.

Mappatura dettagliata

Presto, la paura di perdersi in una città sarà solo un ricordo del passato, grazie alle immagini ad alta risoluzione della Terra collegate ai micro satelliti attualmente disponibili in commercio.

Essendo sempre più accessibili alle aziende commerciali, i satelliti in miniatura contribuiscono già a fornire accurate mappe online dotate di funzioni di zoom e scorrimento. Basta una connessione Internet.

Piccoli satelliti, grandi sfide

Canon partecipa da più di sei anni alla costruzione dei micro-satelliti, indipendentemente dalla loro destinazione e dall'uso previsto. Ma non è stato sempre facile. Lanciare un micro-satellite nell'orbita bassa della Terra non è cosa da poco, e nella maggior parte dei casi viene utilizzato un razzo.

Canon Electronics Inc. ha messo in orbita il suo CE-SAT-I (Canon Electronics Satellite 1) nel 2017, da un centro spaziale nell'India meridionale, e da quel momento questo minuscolo satellite (che misura solo 500 x 500 x 850 mm) ha continuato a inviare immagini della Terra da 500 km di quota.

All'interno del suo piccolo chassis è installata una fotocamera DSLR con un sistema ottico catadiottrico. Si tratta di una fotocamera compatta per l'acquisizione di immagini grandangolari e altre funzioni. Il suo piccolo corpo è abbastanza potente da riconoscere singole auto su una strada e catturare riprese grandangolari entro un'area di 740 x 560 km.

L'unico limite (non) è il cielo

Secondo Nobutada Sako, Group Executive della divisione Satellite Systems Laboratory di Canon Electronics Inc., la costruzione di CE-SAT-I è stata tutt'altro che semplice.

"Abbiamo incontrato difficoltà concrete in tre aree tecniche", spiega. "La prima era l'assenza di gravità, la seconda era l'ambiente sottovuoto e la terza erano le radiazioni continue provenienti dallo spazio".

I problemi legati al vuoto e alle radiazioni sono state particolarmente difficili da risolvere. Poiché nel vuoto non c'è aria, non si può usare una ventola per creare convezione. Pertanto, non è possibile dissipare il calore generato da una CPU o da un'altra unità, e se il sistema si surriscalda si arresta. Il team ha risolto il problema con un metodo di raffreddamento radiativo intelligente, che utilizza la conducibilità del metallo per allontanare il calore dal punto in cui viene generato.

Per quanto riguarda le radiazioni, il team era perfettamente consapevole del rischio di arresto o malfunzionamento dei sistemi. In particolare, le radiazioni che colpiscono la CPU possono alterare i dati registrati e causare errori. Per evitare il problema, il team di sviluppo ha testato moltissimi chip a semiconduttore, e ne ha trovato uno capace di resistere alle radiazioni.

A distanza di anni, quello che abbiamo imparato durante la costruzione e lo sviluppo del primo micro-satellite ci sta aiutando a realizzare una nuova generazione di esploratori ancora più piccoli. Il lavoro prosegue presso il laboratorio Canon Electronics in Giappone, dove stiamo realizzando satelliti ancora più piccoli e potenti.

Ad esempio, il CE-SAT-III è così piccolo che può stare in una mano. Grazie alla disponibilità di tecnologie di imaging molto più sofisticate, in futuro potremo contare su un notevole aumento della precisione e dell'efficacia nelle aree di cui abbiamo parlato prima.

Ma questo è solo l'inizio: nei nuovi mercati potenziali, come l'agricoltura e il trasporto commerciale, ci sono ancora tantissime altre cose da fare.

Scopri di più su CE-SAT-I nel sito Web globale di Canon.