Quando mio padre si perdeva in macchina, prima del navigatore, nelle rare volte in cui lo ammetteva si fermava e guardava i cartelli. “Sai dove sei quando riconosci qualcosa che già conosci”, diceva. È esattamente il principio dietro FALCON, il sistema di navigazione autonoma spaziale che la NASA ha appena sperimentato in orbita: niente segnale da terra e niente GPS. Solo la capacità di riconoscere oggetti già catalogati, e usarli per capire dove ci si trova.
Il satellite coinvolto si chiama Starling, ed è stato lanciato dalla NASA nel 2023. Ha a bordo dei normali star tracker, telecamere che normalmente guardano le stelle per determinare l’orientamento del veicolo. FALCON le ha usate per uno scopo diverso: invece di guardare solo le stelle, ha guardato anche tutto il resto. Satelliti attivi, satelliti spenti, frammenti di razzi. Qualunque cosa si muovesse in modo prevedibile, con un’orbita già nota.
Come funziona la navigazione autonoma spaziale senza GPS
A bordo di Starling è stato caricato un catalogo di circa 20.000 oggetti in orbita, con le loro traiettorie previste. FALCON confrontava quello che le telecamere vedevano con quello che il catalogo si aspettava di trovare in quel punto, e dalla differenza calcolava la propria posizione. In pratica: il satellite capisce dove si trova perché sa dove stanno gli altri.
In 3 giorni di test, il sistema ha migliorato le traiettorie note di oltre 200 oggetti, senza alcun intervento da terra. NASA riferisce che le stime di posizione prodotte a bordo erano più accurate dei dati già presenti nel catalogo di partenza. È un risultato che la fonte non commenta più di tanto, ma che vale la pena sottolineare: un satellite ha prodotto in autonomia, e in appena tre giorni, informazioni di tracciamento più precise di quelle dell’infrastruttura a terra.
FALCON è un esperimento sviluppato insieme a EraDrive, startup nata da Stanford University, che ha fornito il software di volo Era-Core. L’idea è che più spacecraft lavorino insieme, condividendo osservazioni, per affinare collettivamente la propria posizione. Starling è già uno sciame di 4 satelliti: la seconda fase del test, prevista entro fine anno, coinvolgerà tutti e quattro in simultanea.
Perché la navigazione autonoma spaziale conta per la Luna e oltre
Il GPS funziona bene fin dove arriva il segnale, che è progettato per la superficie terrestre e l’orbita bassa. Oltre, diventa inaffidabile. Per le missioni lunari, e ancora di più per quelle verso Marte, serve qualcos’altro. FALCON dimostra che “qualcos’altro” può essere costruito con hardware già disponibile a bordo, senza aggiungere strumenti dedicati. Le stesse telecamere che orientano il satellite possono anche dirgli dove si trova, a patto di avere un catalogo di riferimento abbastanza buono.
E qui, direi, ci sono ampi margini di miglioramento: considerate che il catalogo usato da FALCON contiene 20.000 oggetti. Le stime sul totale dei frammenti in orbita superiori al centimetro parlano di circa 1 milione di corpi. Di cui ne tracciamo, bene o male, circa 27.000. Un sistema di navigazione autonoma spaziale che si orienta sui detriti è preciso esattamente quanto è preciso il catalogo che porta con sé. Fuori da quel catalogo, buio. Come chi cerca di fotografare i detriti in orbita sa bene: quello che non è tracciato non esiste, finché non ti colpisce.
FALCON e Starling: i numeri del test
Missione: Starling, NASA Ames Research Center. Lanciato nel 2023, sciame di 4 cubesat in orbita bassa.
I tempi concreti
Passeranno dai 3 ai 7 anni per applicazioni operative su missioni lunari commerciali e istituzionali.
L’ostacolo principale ve l’ho detto: è il catalogo. Finché il tracciamento dei detriti resta lacunoso, il sistema sa dove si trova rispetto a quello che conosce, e basta. Per questo, all’inizio le missioni istituzionali con accesso ai cataloghi militari classificati, più densi di quello pubblico, saranno privilegiati. Tanto per cambiare.
Cosa cambia per le missioni future
Per le future missioni intorno alla Luna, la navigazione autonoma spaziale potrebbe ridurre la dipendenza dalle stazioni a terra: un satellite che si orienta da solo, e migliora le mappe orbitali per tutti gli altri mentre lo fa, è una infrastruttura che non pesa nulla. Per questo l’orbita bassa sta diventando un posto dove si produce, non solo dove si trasmettono segnali.
Mio padre aveva ragione sul principio. Il trucco della navigazione autonoma spaziale è lo stesso: sai dove sei perché riconosci quello che ti circonda. Ma funzionava perché i cartelli erano tutti lì, e lui li conosceva tutti.
In orbita, un milione di cartelli non l’ha messo ancora nessuno.
