L'aeroporto di Pechino-Daxing fotografato dal satellite Gaofen-7 nel 2019.
Il settore dell’Osservazione Terrestre è da sempre una delle attività principali delle tecnologie e attività spaziali. La prima immagine della Terra dallo spazio venne scattata addirittura nel 1946, ad una quota di 105 km tramite l’uso di un missile V-2 requisito alla Germania al termine della Seconda guerra mondiale e modificato dagli USA. Partì dal New Mexico il 24 ottobre e da allora l’osservazione del nostro pianeta non si è più fermata. Negli anni è diventata un’attività che ha sempre più coinvolto il settore militare, con tecnologie in grado di osservare e fotografare la superficie terrestre sempre più avanzate ma con un mercato commerciale che ha sempre fatto fatica a decollare.
Le Agenzie spaziali nazionali, oltre a quelle militari hanno sempre investito in tecnologie e attività di osservazione terrestre, sia a scopo scientifico che civile. Con l’avvento di Internet e della navigazione satellitare su smartphone prima, e con il nuovo entusiasmo nella Space Economy degli ultimi due anni, anche il mercato dell’osservazione terrestre sta però iniziando ad esplodere. Complici di quest’ultimo incremento sono sicuramente molti fattori, fra i quali la diminuzione del prezzo di lancio, la miniaturizzazione dei satelliti e la crescente domanda di dati e foto satellitari.
Nel 2019 il mercato dell’Osservazione Terrestre coinvolge circa 1.3 miliardi di dollari, che salgono a 4.5 miliardi considerando le applicazioni collegate ai dati e foto ottenuti dallo spazio. Basandosi su questi valori, raccolti e analizzati da Euroconsult, è stato stimato un aumento fino a 8 miliardi nel 2028, con una crescita annua superiore all’8%. Ovviamente anche in questo settore la Cina e i paesi asiatici non si stanno facendo da parte, anzi. Se paesi come Giappone e Corea del Sud portano nello spazio tradizioni tecnologiche importanti, anche la Cina ha deciso che l’Osservazione Terrestre sarà un suo impegno prioritario. In questa nuova puntata di Spazio d’Oriente, vediamo i principali contributi proprio di questi tre Paesi.
Nel corso degli ultimi anni la Cina ha visto un notevole incremento delle attività commerciali nel campo dell’osservazione terrestre, crescita che ha visto la creazione di diversi attori commerciali con progetti molto diversificati. L’azienda leader nel settore cinese è senza ombra di dubbio Changguang Satellite nota anche come Charming Globe. Nata nel 2014 come spin-off del Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (sezione dall’accademia delle scienze cinesi) Charming Globe possiede Jilin-1, oggi una delle costellazioni d’osservazione commerciale più grandi al mondo.
La creazione di aziende e startup a partire da enti pubblici cinesi è un fenomeno molto frequente nel settore aerospaziale. Quello che rende Charming Globe interessante è la grossa fiducia ottenuta dal punto di vista finanziario. Verso la fine del 2020 l’azienda ha raccolto oltre 375 milioni di dollari in investimenti propedeutici ad un IPO. Tale cifra rende l’azienda cinese la meglio finanziata di tutto il settore cinese.
Tutto questo interesse nella costellazione Jilin nasce dall’unione di molti aspetti tecnici. Prima di tutto il tempo di rivisita, ossia quanto tempo intercorre per un satellite della costellazione per rivisitare un generico punto sulla terra. Nel caso di Jilin-1 questo tempo sarebbe di circa 30 minuti al completamento della prima fase di 60 satelliti. Entro il 2030 Charming Globe punta a completare l’intera costellazione con altri 78 satelliti per arrivare a soli 10 minuti per un rivisita. Se il tempo risulta un fattore determinante anche la differenziazione dei satelliti è molto importante. Infatti, Chamrming Globe mira ad una costellazione completa di smallsat e microsat, che oltre ai normali satelliti operanti nella banda ottica, comprende dei SAR e dei sensori iperspettrali. Questi ultimi permettono di osservare una grossa parte dello spettro elettromagnetico e quindi ricavare un nuovo tipo di informazione.
Attualmente i sensori iperspettrali sono ancora un trend emergente nell’industria dell’osservazione terrestre. Tuttavia, l’interesse di Charming Globe fa capire come il settore guardi con molto interesse a questo tipo di tecnologia, e questo accade anche in occidente. Per esempio, l’Italia ha lanciato da poco un satellite, PRISMA, una delle primissime missioni ad impiegare questa nuova tecnologia. La qualità del lavoro ci Charming Globe è stata notata sopratutto con il satellite Jilin-1 Kuanfu-01, il primo satellite multispettro ad alta risoluzione costruito in Cina, ad oggi lo stato dell’arte dell’osservazione terrestre in Cina. Lanciato nel 2020, Kuanfu-01 ha una massa 1.25 tonnellate ed è stato interamente sviluppato dall’azienda.
Insieme ai grandi piani di Changguang Satellite c’è un’altra azienda molto interessante: Zhuhai Orbita. L’azienda con sede a Zhuai presenta attualmente una piccola costellazione di 12 microsat, 4 per i video e 8 iperspettrali. Con questi ultimi, Zhuai è l’unica azienda asiatica e la seconda al mondo a fornire una costellazione operativa di questo tipo. I satelliti iperspettrali raggiungono una risoluzione massima di 10 metri, circa un terzo rispetto all’argentina Satellogic, oggi unica concorrente. Per il futuro della propria costellazione, Zhuai vuole implementare altri satelliti che porteranno a 34 la costellazione Zhuai-1. Di cui due SAR e 8 ad infrarosso, una scelta molto particolare.
Per dovere di cronaca bisogna segnale dell’esistenza di molte altre attività nell’ambito dell’osservazione terrestre cinese commerciale che però non sarà possibile trattare. Ad esempio, i SuperView-1 dell’azienda pechinese Space View oppure i microsat di Minospace, ad oggi ancora in fase molto embrionale. Infine, non si può non menzionare anche Spacety, una piccola azienda cinese, ad oggi l’unica nel paese ad aver un satellite SAR commerciale in orbita. Il progetto di Spacety è molto simile a quelli visti in occidente, ossia miniaturizzazione del satellite SAR per contenerne i costi. Il primo satellite SAR è Haisi-1 ed utilizza la banda C. Per il futuro Spacety intende fornire un servizio dual band che comprende anche la banda X. Quest’ultima permetterebbe una risoluzione maggiore ed in generale una tipologia diversa di dati rispetta alla C, che non si può intendere affatto come “peggiore”.
Oltre a questo gigantesco mondo commerciale, la Cina ha un vastissimo programma di osservazione terrestre statale. Il numero di programmi sviluppati dallo stato cinese è veramente alto ma se ne possono distinguere principalmente tre: Gaofen, Haiyang e Yaogan. Che sono, in ordine, il programma di osservazione ad alta risoluzione, osservazione degli oceani e militare. Molto curiosi sono i programmi Gaofen e Yaogan che spesso vengono descritti dai media cinesi come programmi a scopi civili, tuttavia ormai sono quasi all’unanimità considerati dagli analisti come militari.
Nel caso di Gaofen questa cosa è parziale, infatti nei satelliti fino al numero 8 ci sono molto informazioni pubbliche. Addirittura, il numero 1 ed il numero 6 sono a completa disposizione commerciale. Dal numero 8 i dati sono pochi ma in alcuni casi con informazioni più o meno velate si è arrivati a capire qualche dettaglio interessante. Gaofen-11 con uno specchio di 1.7m è ritenuto essere un satellite militare molto simile ai KH-11 americani, quelli attualmente con la massima risoluzione al mondo, che si stimi arrivi a qualche centimetro (stimato in 5 cm).
Come visto con la Cina, una delle necessità alla base dell’osservazione terrestre in Asia è in molti casi militare. Questo perché da una parte c’è una situazione geopolitica molto complessa, tale è quella pacifica, ma allo stesso tempo è anche un processo “naturale”. L’idea di utilizzare dei satelliti per raccogliere informazioni è alla base di ogni strategia militare moderna ed ormai un mezzo obbligato per qualunque nazione abbia un apparato militare sviluppato.
Al fine di rispondere alle crescenti minacce nordcoreane, il Giappone ha iniziato verso la fine degli anni novanta un programma noto come “Information Gathering Satellite” (情報収集衛星) o IGS. L’idea è quella di dotare il Paese di satelliti per l’acquisizione di immagini ad alta risoluzione sia in banda ottica che SAR. Dal 2003 ha dispiegato oltre 16 satelliti, l’ultimo in ordine di lancio, chiamato IGS O-7, si stima avere una risoluzione superiore ai 30cm.
Molto interessante sono anche i programmi civili portati avanti dalla JAXA, principalmente tre: GOSAT, GCOM e ALOS. La prima serie di satelliti serve a monitorare i gas serra, in particolare la CO2. GCOM osserva invece l’impatto del cambiamento climatico sotto due punti di vista: il il ciclo del carbonio e le masse d’acqua intese come precipitazioni, oceani e aerosol.
Infine, c’è ALOS, un programma composto (ad oggi) da un solo satellite, ALOS-2. Il satellite in questione utilizza la tecnologia SAR. La peculiarità di ALOS-2 è l’utilizzo della banda L, raramente usata rispetto alle bande C e X nei satelliti SAR. Questa scelta permette al satellite giapponese di avere una prospettiva diversa in quanto la banda L risulta più “penetrante”. Il fine del programma ALOS è l’osservazione terrestre tra cui i cataclismi, per questo ALOS-3 sarà un satellite ottico, particolarmente utile per tematiche ambientali e di emergenza.
La tecnologia SAR è anche al centro degli sforzi commerciali giapponesi. Due aziende in particolare stanno attivamente lavarono all’implementazioni di una costellazione per l’osservazione terrestre. La prima è Synspective e propone degli smallsat noti come StriX, di massa di 150kg per una costellazione di 25 satelliti SAR in banda X. Ad oggi l’azienda ha già lanciato il primo di due satelliti dimostrativi per la versione finale di StriX.
Con sede a Fukuoka, iQPS è la seconda azienda attualmente al lavoro su una costellazione SAR. Sotto il profilo tecnico risulta molta simile all’idea di Synspective ma con alcune differenze. Infatti i satelliti impiegano una parabola dispiegabile di 3.6 metri, un approccio simile a quello di Capella space. In totale la costellazione avrà 36 satelliti, ad oggi i primi due di test sono già in orbita. Grazie all’ultimo satellite lanciato, Inazami, l’azienda ha da poco annunciato di aver raggiunto la risoluzione di 70cm.
In Giappone ci sono anche degli sviluppi commerciali nella banda ottica. Una delle aziende più attive in questo campo è la Canon. Nel corso degli ultimi anni l’azienda nipponica ha messo a punto diversi satelliti per l’osservazione terrestre grazie all’enorme esperienza maturata nel campo fotografico. Degni di nota sono sicuramente i satelliti CE-SAT 1 che utilizzano un telescopio basato sulla EOS 5D mk.3 di 5760 × 3840 pixels.
Infine non si può non nominare Axelspace, startup che ha recentemente lanciato altri tre dei loro satelliti di osservazioni noti come GRUS. Con questi satelliti la startup giapponese intende rendere il più economicamente sostenibile possibile creare una costellazione di 50 satelliti. Il bus creato da Axelspace risulta essere molto compatto, con una massa di soli 80kg ed una risoluzione massima fino a 2.5m. Nel mese di maggio Axelspace ha annunciato di aver concluso un round di finanziamenti C, raccogliendo oltre 23 milioni di dollari. Con questa somma la startup prevede di costruire e lanciare altri 5 satelliti nel 2023.
La corea del Sud è un paese sempre più coinvolto nella corsa al settore spaziale. Ma, al di là del futuro, la Corea presenta già uno dei programmi di osservazione terrestre più longevi ed avanzati del continente asiatico. Iniziato nel 1995, il programma KOMPSAT (Korea Multi-Purpose Satellite) rappresenta una delle eccellenze tecnologiche della KARI, l’agenzia spaziale coreana. Quest’ultima era nata solo nel 1981 ed il programma KOMPSAT rappresentava il primo vero grande investimento sotto l’egida dell’agenzia.
Un aspetto interessante del programma è la sua specializzazione costante sull’alta risoluzione, molto diverso rispetto al programma civile della JAXA sopra citato. Il primo satellite di osservazione terrestre, KOMPSAT-1 è stato lanciato nel 1999 e fu realizzato con un’importate aiuto da parte degli Stati Uniti, storico partner coreano. Da quel momento i satelliti KOMPSAT hanno gradualmente fatto sempre meno affidamento sull’aiuto americano, per arrivare ad una necessaria indipendenza strategica.
Indipendenza che verrà praticamente raggiunta con KOMPSAT-2 in cui il 91.5% del design ed il 65.2% della manifattura sono realizzati autonomamente dalla nazione asiatica. La corea del Sud è anche il settimo paese al mondo a raggiungere una risoluzione inferiore al metro, sempre grazie a KOMPSAT-2, nel 2006.
Da allora sono stati lanciati altri tre satelliti KOMPSAT, due ottici ad alta risoluzione, e il primo con tecnologia SAR, ossia KOMPSAT-5. Ad oggi la KARI sta lavorando a due nuovi satelliti, il numero 6 e 7. Il primo è un satellite SAR mentre il secondo è ottico. Entrambi eguaglieranno la massima risoluzione ad oggi raggiunta in ambito commerciale. Più precisamente 50cm per i SAR e 30cm nell’ottico. Tali record sono attualmente detenuti da Capella Space e Maxar, entrambe aziende americane.
Oltre al raffinato programma di osservazione terrestre coreano c’è un risultato molto interesse da poco ottenuto in ambito commerciale. Questo riguarda il trasferimento tecnologico dalla KARI ad un consorzio di aziende impiegate per la costruzione di CAS500. Quest’ultimo è un nuovo bus satellitare di medie dimensione con massa di 500kg che è stato realizzato dalla KARI in collaborazione con attori privati che acquisiranno le tecnologie ed il know-how. Tra queste figura sopratutto la KAI (Korea Aerospace Industries).
Se tutto andrà come previsto, completato il trasferimento tecnologico, la KARI potrà disinvestire questo asset di satelliti EO di medie dimensioni è affidarsi quindi a degli enti commerciali in futuro. Questo permette due cose importanti. In primo luogo c’è la creazione di una o più aziende che entrano nel mercato mondiale dell’osservazione terrestre. Dall’altra parte la KARI potrà allocare le proprie risorse in progetti ritenuti più “di base”.
Spazio D’Oriente viene pubblicato a cadenza mensile per raccontare e spiegare il settore spaziale cinese. Spazio D’Oriente è una rubrica progettata e scritta da Nicolò Bagno.
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