A 200 chilometri di quota l’aria è così rarefatta che ci passano i fulmini senza quasi accorgersene. Kreios Space, startup spagnola, ha deciso che quella striscia sottile può diventare una cuccagna: col suo propulsore air-breathing, un suo satellite può letteralmente respirare aria invece di consumarla, raccogliendo ossigeno e azoto residui dall’alta atmosfera, ionizzandoli in una camera di plasma ed espellendoli come spinta.
Sapete cosa significa, questo? Significa nessun serbatoio da portare su e nessuna massa extra al lancio. La prima dimostrazione orbitale è prevista per il 2028, su un microsatellite costruito dalla lituana Kongsberg NanoAvionics.
Il problema che diventa carburante
In orbita molto bassa (VLEO, Very Low Earth Orbit, tra 100 e 400 chilometri di quota) c’è ancora atmosfera. Rarefatta, certo, ma abbastanza presente da esercitare una resistenza continua: trascina i satelliti verso il basso, degrada l’orbita in pochi mesi, alla fine li porta a rientrare nell’atmosfera con una fiammata finale.
Per restare lì un satellite deve spingere costantemente verso l’alto, e per farlo ha bisogno di propellente. Il propellente pesa, il peso costa al lancio, il costo scoraggia le missioni, un cerchio che si chiude su se stesso da quando i primi satelliti in orbita bassa hanno cominciato a perdere quota.
Kreios Space ha scelto di non ignorare il problema, ma di ribaltarlo. L’air-breathing electric propulsion funziona come vi ho detto, ma per essere estremamente asciutto (e capire se ho capito) sintetizzo così: lo stesso fluido che rallenta il satellite lo fa avanzare.
La stessa aria che impedisce di respirare a quelle quote che qui diventa il carburante.
Dal laboratorio di Madrid all’orbita
Il prototipo del propulsore è stato testato a terra anni fa, nel 2021 (perché le ricerche vengono sempre da lontano) in un laboratorio che simulava le condizioni dell’alta atmosfera con una pompa a vuoto. I risultati hanno convinto l’azienda a procedere verso la dimostrazione orbitale.
Il satellite che verrà lanciato nel 2028 non ha solo il compito di provare che il propulsore funziona nello spazio reale: dovrà anche raccogliere dati sull’ambiente circostante e acquisire immagini ad alta risoluzione nella fascia visibile e nel vicino infrarosso, come fosse già un satellite operativo.
Perché, per un satellite, “respirare” in orbita bassa ha senso
I vantaggi del satellite che respira aria riguardano prima di tutto, come avrete capito, il peso al lancio: eliminare il serbatoio significa poter dedicare tutta la massa utile agli strumenti scientifici o commerciali. Un satellite in VLEO con propulsione air-breathing può teoricamente restare in orbita finché i componenti elettronici reggono, non finché il propellente finisce. La durata della missione diventa una questione di ingegneria, non di logistica.
C’è anche il vantaggio della quota. Un satellite a 200 chilometri produce immagini molto più nitide di uno a 500 o 600 chilometri, con la stessa ottica. Il segnale di comunicazione è più forte, i componenti possono essere più piccoli a parità di prestazioni. E l’orbita bassa è meno affollata: l’accumulo di detriti spaziali che preoccupa chi gestisce l’orbita LEO classica (LEO, Low Earth Orbit, tra 500 e 1.200 chilometri) lì sopra è ancora gestibile.
La VLEO ha meno traffico, meno rifiuti, e i satelliti che scendono di quota rientrano e bruciano senza lasciare frammenti in giro per decenni.
Anche la Cina ha recentemente annunciato un’alleanza industriale nazionale dedicata alla VLEO, per dimostrare operazioni sostenibili a quote più basse. Non è uno sforzo isolato: l’interesse per questa fascia orbitale cresce, e chi riesce a risolvere il problema della propulsione senza serbatoio si trova in una posizione molto comoda.
Le applicazioni più ovvie sono l’osservazione della Terra ad alta risoluzione e le telecomunicazioni a bassa latenza. In prospettiva, anche l’infrastruttura orbitale europea che guarda al 2050 potrebbe trovare nella VLEO un’alternativa meno costosa alle orbite più alte.
Nel 2028 sapremo se il satellite respira davvero. Fino ad allora, i 34 chilogrammi di propellente che un satellite medio si porta su restano lì, in attesa che qualcuno trovi il modo di non portarseli più dietro.
Quanto manca davvero
5-10 anni per un sistema maturo e commercialmente disponibile. La dimostrazione orbitale del 2028 è solo il primo passo: se il propulsore funziona nello spazio reale, seguiranno anni di qualificazione, ottimizzazione e miniaturizzazione prima che il sistema possa volare su satelliti commerciali di serie.
L’ostacolo principale non è la fisica: il principio è solido e già dimostrato a terra. Il nodo è l’efficienza di raccolta a densità atmosferica così basse, dove i gas sono radi e il collettore deve lavorare bene anche con flussi molto sottili. Chi ci metterà le mani per primo, probabilmente, sarà il settore dell’osservazione della Terra ad altissima risoluzione, dove la quota bassa vale molto e il costo del serbatoio eliminato vale ancora di più.
