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Palloni Stratosferici

Nello spazio suborbitale ci saranno anche le costellazioni italiane di palloni stratosferici

I palloni stratosferici moderni sono funzionali per presidiare particolare aree in maniera costante e duratura, a differenza dei droni che hanno autonomie limitate. L’intervento di Francesco D’Arrigo, direttore dell’Istituto Italiano Studi Strategici “Niccolò Machiavelli”

Lo Spazio, da sempre cattura l’immaginazione dell’uomo, ed in questo periodo di stravolgimenti geopolitici, da “bene comune globale” (global common) di cooperazione e condivisione delle risorse e delle enormi potenzialità di sviluppo per l’umanità intera, è diventato un dominio di competizione e potenziali conflitti.

In questo scenario di nuova “Guerra Fredda”, che come nel film ‘Back to the Future” ci riporta indietro nel passato, potrà sembrare strano che i precursori dei primi aerei, i palloni aerostatici inventati nel 1783 dai fratelli Montgolfier e dal fisico Jacques Charles, realizzando il sogno dell’essere umano di volare sollevandosi per la prima volta fino al cielo a bordo di un pallone riempito d’idrogeno, oggi abbiano ritrovato un loro importantissimo ruolo strategico, commerciale, scientifico e militare grazie alla Ricerca ed alle innovazioni tecnologiche occidentali.

Il rinnovato interesse nella colonizzazione dello Spazio e nella “New Space Economy”, le esigenze dell’ambientalismo, la guerra ibrida globale scatenata dai regimi autoritari di Cina e Russia, la competizione strategica, economica, tecnologica e militare, stanno alimentando la Ricerca scientifica in tutti gli ambiti afferenti i comparti produttivi e finanziari orientati alla creazione e all’impiego di tecnologie, beni e servizi e allo sfruttamento delle risorse nell’ambito dello spazio extra-atmosferico. Dal punto di vista militare gli investimenti delle grandi potenze si stanno concentrando anche nello sviluppo delle nuove dottrine militari di Space Warfare.

Come abbiamo recentemente constatato con la vicenda dei palloni-spia cinesi che hanno penetrato lo Spazio aereo statunitense, e dalle implicazioni geopolitiche derivanti dal loro spregiudicato utilizzo da parte di Pechino, i palloni stratosferici moderni sono funzionali per presidiare particolari aree in maniera costante e duratura, a differenza dei droni che hanno autonomie limitate, e dei satelliti che non possono stazionare in una determinata posizione. I palloni suborbitali possono essere utilizzati come snodi di comunicazione e di collegamento e trasferimento dati, mezzi ISR (Intelligence, Surveillance & Reconnaissance) e, purtroppo sono diventati anche vettori di sofisticati e micidiali sistemi d’arma convenzionali, nucleari e biologici.

LA RICERCA ITALIANA

Secondo un report dell’Osservatorio Space Economy della School of Management del Politecnico di Milano, che ha analizzato gli investimenti nel settore dello Spazio dei singoli paesi in relazione al Pil, l’Italia si colloca al sesto posto al mondo, dopo Russia, Usa, Francia, India e Germania, e al terzo in Europa. Con 589,9 milioni di euro, l’Italia nel 2021 è il terzo contribuente all’Esa, l’Agenzia spaziale europea, dopo Francia (1065,8 milioni) e Germania (968,6).

La Space Economy, riconosciuta ormai come uno dei fattori chiave per la competitività e lo sviluppo sociale, le tecnologie satellitari, in combinazione con le tecnologie digitali più avanzate, sono oggi un driver fondamentale per l’innovazione e la sostenibilità nei settori più diversi. In questa prospettiva saranno mobilizzati nei prossimi anni ingenti investimenti pubblici e privati.

Il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (Pnrr) prevede il finanziamento diretto allo Spazio per 1,49 miliardi di euro. Ingenti risorse che, però, copriranno solo una quota degli investimenti necessari per alcune linee di intervento: un segnale di per sé positivo per il settore, ma non ancora pienamente maturo nella visione di medio-lungo periodo. La ricerca spaziale può contribuire alla transizione digitale e ecologica, alla mobilità sostenibile, all’inclusione e alla salute. La protezione del pianeta e la transizione ecologica richiedono applicazioni avanzate di osservazione dallo Spazio, mentre la mobilità intelligente e la guida autonoma potranno svilupparsi solo con sistemi satellitari di posizionamento e geo-localizzazione.

I VOLI SUBORBITALI IN ITALIA

I voli suborbitali avvengono nella porzione di Spazio compresa tra i 15 e i 100 chilometri. Lo sviluppo delle tecnologie necessarie per questa attività e la creazione di spazioporti offrono opportunità dal punto di vista tecnologico-scientifico, industriale e commerciale. Inoltre, la creazione di infrastrutture destinate ai voli suborbitali, permetterà all’Italia di rafforzare ulteriormente la posizione internazionale per quanto attiene l’industria aerospaziale. Sia per il carattere fortemente innovativo delle operazioni suborbitali commerciali, sia per ottimizzare l’impiego delle risorse pubbliche e private necessarie, è stata ritenuta opportuna la individuazione di un primo spazioporto civile, cui altri ne seguiranno in fasi successive.

Il centro di Trapani-Milo, usato per i lanci di palloni stratosferici dal 1975, non è più operativo dal 2010 e a luglio del 2021, il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (Mit) ha individuato l’Ente Nazionale Aviazione Civile – Enac, quale soggetto deputato alla definizione dei criteri per l’identificazione dei siti nazionali potenzialmente idonei a svolgere la funzione di spazioporto. Enac ha elaborato i criteri, condivisi con il Ministero della Difesa, l’Aeronautica Militare, l’Agenzia Spaziale italiana e l’Enav, ed ha emesso un nuovo atto di indirizzo, firmato dal Ministro, individuando l’aeroporto di Taranto Grottaglie quale primo spazioporto civile per i voli spaziali suborbitali.

La ricerca italiana è all’avanguardia anche nel settore dei voli suborbitali ed una delle realtà leader a livello europeo ed unica fornitrice nazionale di voli stratosferici è la Start-up Involve Space.

Si tratta di un’azienda con sede a Como e capitanata da Jonathan Polotto, che ha realizzato una piattaforma di palloni pseudo-satelliti con lo scopo di effettuare lanci stratosferici per più tipologie di missioni, che ha effettuato oltre 25 lanci stratosferici di successo negli ultimi 2 anni.

Questo gruppo di giovanissimi ricercatori ha anche creato un intero reparto dedicato allo sviluppo di reti neurali e software AI, ed ha registrato una licenza per il software originale del sistema di bordo della sonda, in grado di gestire in modo autonomo sia il posizionamento individuale che collettivo di reti di entità volanti di varia natura (tra cui palloni stratosferici, satelliti e pseudo-satelliti).

Involve Space, oltre a diversi premi e riconoscimenti nazionali ed internazionali ha attirato l’interesse di molti stakeholders della catena industriale dello Spazio, ha stipulato alleanze con aziende, Centri di Ricerca e Think tank ed è coinvolta in progetti con ESA. Recentemente ha ottenuto un investimento equity da Plug&Play e CDP Venture Capital.

PSEUDO-SATELLITE STRATOSFERICO

La piattaforma pseudo-satellite stratosferica è un sistema estremamente innovativo poiché grazie all’integrazione di un proprio software di intelligenza artificiale, risolve numerosi problemi rispetto ad altre tecnologie attualmente utilizzate, come i costi per i satelliti e la durata del volo rispetto ai droni utilizzando palloni stratosferici in missioni aerospaziali on-demand.

I palloni stratosferici di grandi dimensioni sono riempiti con un gas di sollevamento, come l’elio o l’idrogeno, e sono utilizzati per trasportare carichi scientifici, attrezzature o sensori nella stratosfera, fino a 40 km s.l.m. Si tratta di vere e proprie missioni aerospaziali con il lancio monitorato di una sonda tecnologica in grado di essere integrata ed equipaggiata per svolgere qualsiasi compito: dalla raccolta e trasmissione di dati, ai test di sistemi e sensori destinati allo Spazio. La sonda è trasportata da un gigantesco pallone progettato per essere scalabile nelle sue dimensioni in base al peso da sollevare e completamente “green”, in quanto alimentato da gas elio e quindi completamente privo di emissioni, oltre ad essere riutilizzabile per lanci successivi.

Il pallone e la sonda sono in grado di “flottare” e rimanere ad una specifica altitudine per diversi giorni, consentendo missioni prolungate e il posizionamento in una specifica area o perimetro, grazie al sistema di flottazione, al sistema energetico solare e all’implementazione del computer di bordo con l’algoritmo di intelligenza artificiale.

I carichi utilizzati sui palloni possono includere telecamere, sensori, attrezzature di comunicazione e altri strumenti scientifici, utilizzati per una varietà di scopi di Ricerca, monitoraggio, tra cui previsioni meteorologiche, studi atmosferici, osservazioni astronomiche, comunicazione.

SCENARI DI IMPIEGO DEI PALLONI PSEUDO-SATELLITI STRATOSFERICI

Da molti anni le Agenzie Spaziali utilizzano o progettano di utilizzare i palloni di Ricerca suborbitali per:

  • Osservazione e mappatura della Terra
  • Monitoraggio delle condizioni atmosferiche
  • Monitoraggio fisico dell’Ambiente
  • Studi geologici e marittimi

Sia per gli studi dello sviluppo delle alghe, per le analisi sull’inquinamento, per i modelli di traffico marittimo, il monitoraggio ambientale persistente è possibile grazie a soluzioni integrate, che consentono missioni che possono durare da poche settimane ad anni, a costi assolutamente competitivi rispetto a qualsiasi altra tecnologia.

Osservazione astronomica

La NASA utilizza palloni di ricerca ad alta quota per studiare il Sole e lo Spazio esterno. I sistemi stratosferici portano le apparecchiature ad altitudini precise – in modo che si possa rispondere a domande importanti sugli studi dell’universo – e ne garantiscono la consegna sicura per la raccolta dei dati.

Estensione della portata e della copertura continua dei sensori

Dagli aerostati posizionati strategicamente ai palloni aerostatici stratosferici, i sistemi in quota forniscono dati e video di telecamere in continuo per tutto il raggio di ricerca della piattaforma. i gestori di infrastrutture critiche hanno bisogno di una grande quantità di informazioni per monitorare sorvegliare e comunicare. È possibile collegare tutti gli elementi chiave di queste operazioni, assicurando che i dati siano trasmessi e ricevuti con precisione a grandi distanze.

Potenziamento delle comunicazioni a lungo raggio

In ambienti difficili e austeri, le comunicazioni a lungo raggio sono spesso ostacolate o impossibili da collegare. Quando le comunicazioni sono fondamentali per svolgere missioni particolari, come quelle di Ricerca e Salvataggio, le piattaforme stratosferiche consentono alle reti wireless di connettersi, collegando i nodi di una rete di comunicazione ed estendere la portata dei sensori da pochi chilometri a diverse migliaia di chilometri.

Fornire accesso a Internet senza fili

Lavorando a stretto contatto con i gestori si potrà risolvere la grande problematica di fornire accesso wireless a Internet a milioni di persone in tutto il mondo, che oggi non hanno alcuna possibilità di accedere alla rete ed ai suoi innumerevoli servizi. Con delle costellazioni di palloni stratosferici ed a basso costo, si ha il potenziale per cambiare milioni di vite. Il miglioramento delle cure mediche, l’accesso alla conoscenza e la salvaguardia dell’ambiente sono tutti vantaggi che derivano dalla connessione delle persone.

Proteggere e difendere

Le costellazioni di pseudo-satelliti stratosferiche consentiranno agli operatori di monitorare un ambiente operativo più ampio, da una costa rocciosa ad una particolare area montuosa, da un ghiacciaio ad un lungo confine nazionale. La piattaforma offrirà soluzioni di lunga durata, affidabili ed economiche per la protezione delle infrastrutture critiche, elevando i carichi utili ed estendendo la portata dei sensori per una varietà di missioni di sicurezza.

Gestione e controllo delle frontiere

Le organizzazioni criminali e terroristiche globali rappresentano una minaccia significativa e crescente per la sicurezza nazionale. I sistemi suborbitali, dotati di specifici sensori, sono in grado di fornire una completa “situational awareness” ed una protezione specifica, attraverso la raccolta costante di informazioni e l’individuazione precoce di attività illecite ed eventi specifici per aumentare la protezione dei confini e la sicurezza nazionale, il contrasto al traffico di esseri umani ed all’immigrazione clandestina, al contrabbando di armi e sostanze illecite, minacce prevalenti lungo i confini nazionali.

Sicurezza marittima e portuale

Una sicurezza marittima efficace richiede l’identificazione dei rischi, la comunicazione e il coordinamento delle risorse. Da un aerostato sopraelevato a sistemi radar/torri posizionati strategicamente lungo la costa, i palloni stratosferici possono contribuire in maniera significativa all’implementazione ed alla gestione di soluzioni integrate per le operazioni portuali e marittime. Fornendo una conoscenza “real time” della situazione, i sistemi suborbitali completamente integrati consentono di garantire la protezione completa di porti, navi e infrastrutture.

Protezione dell’ambiente marino

Molte industrie hanno un impatto profondo sull’ambiente. Con le piattaforme stratosferiche si può contribuire a a mitigare questi effetti, progettando soluzioni che monitorano e proteggono l’ambiente, la fauna, le risorse, fornendo al contempo un costante monitoraggio degli incidenti di fuoriuscite di petrolio e sostanze chimiche o l’individuazione di eventi illeciti quali gli scarichi in mare non autorizzati.

Risposta e recupero per disastri naturali ed emergenze

Le costellazioni di pseudo-satelliti stratosferici sono molto affidabili e consentono di elevare i carichi utili durante le operazioni di soccorso, illuminando le condizioni degli ambienti operativi post-catastrofe. Possono ricostituire le comunicazioni ed estendere il raggio d’azione dei primi soccorritori, impiegare la sorveglianza per fornire un controllo su vaste aree e migliorare la sicurezza per contrastare eventi e ripercussioni post-catastrofe.

Difesa militare

Con la continua crescita delle minacce globali, le politiche e le strategie nazionali sullo Spazio dovrebbero anche considerare come dissuadere, prevenire o ridurre i conflitti e stabilire una situazione stabile e sicura.

Le potenzialità di sviluppo dei palloni stratosferici dal punto di vista militare sono enormi e stanno assumendo una sempre maggiore rilevanza tattica per moltissimi aspetti, soprattutto dal punto di vista della consapevolezza situazionale totale, che garantisce una maggiore sicurezza per le operazioni militari, rilevando le minacce alle basi operative avanzate e alle infrastrutture militari con velocità e precisione. Sia che si tratti di un dominio marittimo, terrestre o aereo, i sistemi suborbitali sono utilizzati per rilevare, elaborare e comprendere informazioni critiche, dando agli operatori il tempo necessario per agire e mitigare le attività ostili. Inoltre, stanno assumendo un ruolo sempre più rilevante dal punto di vista strategico negli sviluppi della dottrina, strategie e tattiche avanzate come vettori per attacchi HEMP (high-altitude electromagnetic pulse waveform amplitudes at satellite orbits). I palloni stratosferici rappresentano dei vettori per il lancio di armi ipersoniche, per la comprensione dei metodi e delle tecniche di conduzione delle operazioni militari nell’ambiente spaziale, da includere tra gli elementi dell’intero ciclo del conflitto. Tutte questioni importanti da indagare e analizzare per un approccio globale/olistico alla sicurezza e alla difesa nell’ambiente spaziale e per il potere nazionale: economico, diplomatico, informativo, militare e di deterrenza.

Il MERCATO DEI PALLONI STRATOSFERICI

Una delle prospettive di sviluppo futuro della Space economy è sicuramente rappresentato dall’internet satellitare, destinato a diffondersi per coprire le molte aree del mondo non ancora in grado di accedere alla rete, un settore in cui le piattaforme suborbitali pseudo satellitari potranno contribuire a stimolarne la crescita tecnologica.

Gli attuali principali segmenti di interesse del mercato italiano per i palloni stratosferici riguardano il B2B per le PMI, le grandi aziende e le Agenzie spaziali, ma la roadmap prevede anche l’ingresso nel mercato B2B2C con lo sviluppo di un kit “Made in Italy” per permettere di eseguire in maniera autonoma lancio, tracciamento e recupero di palloni aerostatici e carichi utili ad alta quota con operazioni condotte in conformità alle normative Enac.

Una soluzione più economica e versatile rivolta principalmente a istituzioni educative e università, che verrà affiancata da programmi di Alta formazione per la creazione di nuove professionalità e occupazione nelle filiere industriali innovative.

Tra i principali segmenti di clientela, attualmente ci sono: aerospaziale e aeronautica, inclusi produttori e operatori di satelliti e droni; agroalimentare per il monitoraggio dei campi coltivati e delle aziende agricole; conservazione e sostenibilità (per la prevenzione di incendi, per il monitoraggio dell’ambiente, dello scioglimento dei ghiacciai, della fauna e flora locali); dispositivi tecnologici per testare l’elettronica in condizioni di pressione e temperatura della stratosfera; enti di ricerca (incluse università e privati) per la ricerca scientifica e l’analisi della composizione atmosferica e dell’inquinamento; Istituzioni di Sicurezza come polizia e carabinieri che operano nella sicurezza cittadina per il supporto in tempo reale alle varie operazioni; Aziende che operano nel campo della sensoristica e della mappatura della terra.

STRATEGIA A LUNGO TERMINE

La strategia a lungo termine prevede la produzione, integrazione e gestione di piattaforme di palloni stratosferici e pseudo-satelliti, abilitati dallo sviluppo e dall’implementazione di tecnologie di fluttuazione e intelligenza artificiale per applicazioni nello spazio vicino, colmando il divario di capacità tra aerei e satelliti ed offrendo rilevanti vantaggi per un’ampia gamma di applicazioni civili e militari.

La piattaforma presenta una serie di elementi innovativi che la contraddistinguono a livello internazionale, grazie ad una serie di brevetti e di dispositivi che sono oggetto di privative industriali. Ciò conferisce alla soluzione una valenza strategica sia sotto il profilo tecnologico, sia sotto il profilo commerciale.

Per la produzione della piattaforma Involve Space sarà affiancata dall’Istituto Italiano di Studi Strategici e vedrà la collaborazione di un network di aziende, università, Centri di Ricerca ed autorevoli esperti durante tutte le fasi di implementazione, verifica e certificazione del sistema.

Attraverso la produzione di una propria costellazione di palloni stratosferici dotati delle tecnologie più avanzate denominata “LoonHive”, in grado di operare ad altitudini superiori a 30.000 metri, la Start-up italiana intende contribuire a sviluppare missioni dinamiche su terra, mare, aria e Spazio, tra cui Ricerca scientifica, comunicazioni, trasmissione dati, monitoraggio dell’ambiente, Ricerca e Soccorso, safety, security, intelligence, Difesa.

 

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