Tecnologia sviluppata in Svizzera per proteggere i satelliti durante il lancio

I lanci dei razzi sottopongono i satelliti a vibrazioni che possono danneggiare gli strumenti a bordo. Ricercatori svizzeri hanno contribuito allo sviluppo di un nuovo adattatore, progettato per assorbire queste sollecitazioni prima che raggiungano il carico utile del veicolo spaziale.

Il progetto riunisce i Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali, noti come Empa, e l’azienda spaziale svizzera Beyond Gravity. Il loro adattatore riprogettato per il carico utile si trova tra il satellite e il vettore di lancio. È concepito per proteggere i componenti elettronici e gli strumenti di misurazione più delicati durante le fasi più impegnative dell’ascesa.

Questa tecnologia è importante perché gli strumenti inviati in orbita sono progettati per rilevare segnali sempre più deboli, misurare variazioni minime e funzionare con grande precisione. Questa sensibilità può renderli vulnerabili agli urti meccanici. Le vibrazioni generate durante il lancio, comprese quelle legate alla separazione degli stadi del razzo, possono mettere a rischio l’attrezzatura prima ancora che il satellite inizi la sua missione.

Empa ha reso noto lo sviluppo il 22 settembre 2026. Finora, il principio dell’adattatore è stato dimostrato tramite simulazioni e test su prototipi. Non è ancora stato lanciato a bordo di un razzo e il progetto necessita di ulteriori ottimizzazioni. Beyond Gravity ha depositato una domanda di brevetto per l’invenzione.

L’adattatore modifica il modo in cui l’energia del lancio si propaga nella struttura. Invece di lasciar passare direttamente al carico utile le vibrazioni longitudinali, i ricercatori hanno riprogettato il componente trasformandolo in un cristallo fononico.

Questa struttura ingegnerizzata contiene anelli di alluminio integrati. Quando le vibrazioni attraversano l’adattatore, gli anelli ruotano. Questo movimento converte una parte dell’energia lineare dannosa in movimento rotatorio, riducendo le vibrazioni che proseguono verso il satellite e i suoi strumenti.

Il principio è simile a quello di un filtro meccanico. L’adattatore resta parte del collegamento fisico tra il veicolo spaziale e il razzo, mentre la sua geometria interna gestisce l’energia che lo attraversa. Questo approccio potrebbe offrire protezione senza dover installare un sistema di isolamento separato all’interno di ogni strumento sensibile.

Empa e Beyond Gravity hanno testato il concetto con simulazioni al computer e un prototipo. Secondo Empa, i test hanno mostrato che la struttura può svolgere la funzione di smorzamento prevista. Le informazioni pubblicate non precisano ancora il vettore di lancio, la data del volo o i limiti finali di vibrazione che l’adattatore sarà in grado di rispettare. Prima che possa essere omologato per l’uso nello spazio, gli ingegneri dovranno ottimizzarne il progetto.

Per Andrea Bergamini, il controllo delle vibrazioni apre la strada a strumenti più performanti in orbita. Il ricercatore di Empa ha affermato che una protezione più efficace potrebbe permettere ai responsabili delle missioni di inviare nello spazio apparecchiature di misurazione più sensibili.

Questa possibilità va oltre il solo adattatore. I carichi utili scientifici dipendono spesso da condizioni stabili per raccogliere dati affidabili. I sistemi ottici, i sensori di precisione e altri dispositivi di misurazione possono risentire dei movimenti durante il lancio, anche se funzionano normalmente una volta che il satellite ha raggiunto l’orbita. Ridurre il carico meccanico nel punto di collegamento potrebbe ampliare la gamma di apparecchiature che i fornitori di lanci e i produttori di satelliti possono prendere in considerazione.

Lo sviluppo riflette anche il ruolo della ricerca industriale svizzera nella catena di approvvigionamento del settore spaziale. Empa mette a disposizione competenze in materia di materiali e strutture, mentre Beyond Gravity sviluppa hardware utilizzato nei sistemi spaziali. La loro collaborazione collega la ricerca di laboratorio a un componente che potrebbe infine essere integrato in missioni commerciali o scientifiche.

La tecnologia è ancora in fase di sviluppo. I risultati dei test sul prototipo avvalorano il concetto, ma l’hardware spaziale deve soddisfare requisiti rigorosi in termini di resistenza, affidabilità, massa e prestazioni ripetibili. Prima che gli operatori possano farvi affidamento durante il lancio, l’adattatore dovrà essere ulteriormente perfezionato e omologato.

La prossima tappa è l’omologazione per il volo. Empa e Beyond Gravity hanno dimostrato che il concetto di smorzamento delle vibrazioni dell’adattatore funziona nelle simulazioni e nei test su prototipi, ma il passaggio da una struttura di laboratorio a un componente pronto per il lancio resta impegnativo.

Gli ingegneri devono ottimizzare il componente per le condizioni di una missione reale. Il lavoro consisterà anche nel trovare un equilibrio tra le prestazioni di smorzamento e la funzione strutturale dell’adattatore, la sua massa e la compatibilità con il satellite e il razzo. Il componente dovrà inoltre resistere alle sollecitazioni meccaniche del lancio e continuare a mantenere saldamente il carico utile durante tutta l’ascesa e le fasi di separazione.

La domanda di brevetto depositata da Beyond Gravity offre all’azienda svizzera una base per sviluppare ulteriormente il progetto, ma la protezione brevettuale non ne attesta l’idoneità al volo. Le informazioni di partenza non indicano un cliente, un fornitore di lanci o una missione per l’adattatore. Questi dettagli dipenderanno dai test futuri e dalle decisioni commerciali.

Per la Svizzera, il progetto è un esempio concreto di come la scienza dei materiali e l’ingegneria spaziale possano confluire in un componente pratico. Se lo sviluppo e l’omologazione saranno completati, l’adattatore potrebbe aiutare le missioni svizzere e internazionali a trasportare strumenti che richiedono un controllo più rigoroso delle vibrazioni del lancio. Per ora, il risultato più importante è aver testato un percorso verso questo obiettivo.