Swift, la NASA prepara la prima missione robotica per salvare un satellite nello spazio

Il prossimo 27 giugno, con la missione Swift Boost, verrà lanciato da una base militare statunitense in un atollo dell’Oceano Pacifico un veicolo spaziale robotico, LINK, che avrà come missione quello di avvicinarsi al satellite della NASA Swift e letteralmente catturarlo con i suoi bracci robotici e riportarlo in un’orbita più alta. Il Neil Gehrels Swift Observatory (conosciuto appunto come Swift) è un telescopio astronomico in operazione dal 2004 e che ha come obiettivi principali di missione lo studio dei lampi gamma osservati in galassie lontane (i raggi gamma occupano l'estremità più energetica dello spettro elettromagnetico). La NASA stima che, senza interventi, entro la fine dell'anno il satellite rischierebbe infatti di scendere sotto i 300 km, una soglia critica che lo porterebbe a rientrare e bruciare nell'atmosfera.

Dopo tanti anni di lavoro e dopo tante orbite intorno alla Terra Swift è disceso dalla sua orbita iniziale, ad un’altitudine di 600 km, fino alla sua orbita attuale a circa 360 km. L'orbita di Swift è decaduta (e continuerà inevitabilmente a diminuire) in modo significativo a causa dell'attrito con gli strati più esterni dell'atmosfera terrestre, un fenomeno accentuato dall'intensa attività solare degli ultimi anni che ha come effetto quello di gonfiare l'atmosfera e aumentare così la densità dell’aria ad altitudini più elevate. La NASA aveva perciò previsto già un anno fa di cercare ripristinare l’orbita di Swift e aveva commissionato l’azienda americana Katalyst Space di progettare una navicella che potesse riportare il satellite ad un’altitudine maggiore ed evitare che affondasse nell’atmosfera.

La missione Swift Boost servirà inoltre a testare operazioni di recupero e assistenza di satelliti non cooperativi, ovvero che non hanno possibilità di effettuare manovre perché privi di propulsori o perché hanno finito il carburante. La missione infatti si situa in un particolare e finora poco esplorato contesto di missioni orbitali che sta aprendo il mercato a nuove aziende spaziali . Si tratta del cosiddetto on-orbit servicing, cioè alla possibilità di estendere la vita operativa di satelliti o di stazioni spaziali orbitali effettuando per esempio riparazioni, sostituendo nuove componenti o eseguendo rifornimenti di carburante o il trasferimento di orbita.

Come avverrà l'operazione di manutenzione robotica di Swift

La navicella protagonista della missione Swift Boost si chiama LINK, ed è stata progettata per essere un satellite robotico. Una volta in orbita, utilizzerà i suoi sensori ottici per eseguire una RPO (Rendezvous and Proximity Operation), ovvero una manovra di avvicinamento autonoma di precisione che permetterà alla navicella di accostarsi a una distanza di pochi decine di metri da Swift. LINK a questo punto effettuerà una scansione fotografica a 360° di Swift. Questo serve a verificare lo stato strutturale del telescopio dopo oltre 20 anni passati nello spazio e a confermare che i punti di presa individuati durante il disegno della missione siano effettivamente integri.

Infatti il telescopio spaziale Swift non era stato assolutamente progettato per essere agganciato o riparato in orbita e non possiede porte di docking (cioè delle strutture dove LINK avrebbe potuto agganciarsi e collegarsi fisicamente al satellite) o delle maniglie predisposte per venire usate come strutture di presa. Per questo motivo LINK possiede tre bracci robotici che servono come veri e propri morse in grado di fare una presa delicata e millimetrica sul telaio strutturale di Swift. L’obiettivo è bloccare rigidamente i due veicoli, facendoli diventare temporaneamente un unico satellite. Una volta assicurata la presa, LINK userà i suoi tre propulsori elettrici a ioni alimentati a xeno (un gas nobile utilizzato per questo tipo di propulsori) per portare Swift ad un’orbita vicino a quella originaria a cui era stato lanciato del 2004, ovvero a circa 600 km di altitudine.

La manovra di risalita sarà un’operazione che durerà diversi mesi, permettendo a LINK di utilizzare pochissimo carburante. Una volta depositato Swift nella sua normale orbita nominale, LINK si staccherà e utilizzerà il carburante rimanente per ritornare ad altitudini più basse per effettuare un’ultima manovra di rientro atmosferico e gettarsi deliberatamente nell’atmosfera terrestre per bruciare interamente e non lasciare detriti in orbita terrestre.

Una missione progettata in poco più di 9 mesi per sfidare la gravità

La navicella LINK e i suoi tre bracci robotici  sono stati progettati dalla startup aerospaziale Katalyst Space, fondata nel 2020 e con sede a Flagstaff, in Arizona. L'azienda è specializzata nella realizzazione di veicoli spaziali robotici autonomi destinati alla manutenzione in orbita dei satelliti e al prolungamento della loro vita utile (per esempio in operazioni di rifornimento di carburante o, come nel caso di Swift, di trasferimento diretto a orbite più alte).

Per riuscire però nell’impresa di lanciare in orbita LINK in meno di un anno, nell’aprile aprile 2025, pochi mesi prima di ricevere il contratto della NASA, Katalyst ha acquisito un'altra startup spaziale, Atomos Space. Atomos aveva già sviluppato e fatto volare un veicolo di trasferimento orbitale chiamato Quark. Katalyst quindi non ha dovuto riprogettare da zero l’intero satellite, ma ha utilizzato la piattaforma Quark come base già pronta (più precisamente la struttura portante del satellite, i computer di bordo e i sistemi di alimentazione) su cui installare i bracci robotici. Inoltre Katalyst stava già pianificando una missione dimostrativa indipendente per il 2026 per testare le proprie tecnologie di aggancio in orbita.

Insomma, l’azienda è riuscita in breve tempo ad adattare il suo design robotico assemblando su hardware progettato da un’altra azienda e usando componenti commerciali aggiuntive (quindi senza bisogno di riprogettare da zero). Questo gli ha permesso di vincere la selezione aperta dalla NASA dove il fattore critico era proprio il tempo. L'orbita del telescopio Swift stava infatti decadendo molto velocemente e il rientro incontrollato nell'atmosfera era stimato per la fine del 2026.

La strana location di lancio: un atollo nell’Oceano Pacifico

Il lancio del 27 giugno sarà inoltre caratterizzato da altre due particolarità interessanti.  Il veicolo LINK verrà portato nello spazio dal vettore Pegasus XL costruito dall’azienda Northrop Grumman, un razzo che non partirà verticalmente da una classica rampa di lancio terrestre, ma verrà  agganciato alla pancia di un aereo di linea modificato, il Lockheed L-1011, denominato Stargazer. Il razzo Pegasus è in grado di trasportare fino a 450 kg di carico utile nell'orbita terrestre bassa, coincidente proprio con il peso della navicella LINK, che è di circa 425 kg.

Stargazer decollerà da un’insolita base di lancio, l’atollo di Kwajalein situato nelle Isole Marshall, nel bel mezzo dell’Oceano Pacifico. Sull’atollo non si trova una base di lancio missilistica come quella di Cape Canaveral, ma una base militare statunitense (la Ronald Reagan Space and Missile Test Range) dotata di una pista di decollo da cui partirà l’aereo con agganciato il razzo Pegasus. Stargazer dopo il decollo salirà ad un’altitudine di circa 12.000 metri. Arrivato a questa quota sgancerà il razzo Pegasus che accenderà i motori e inizierà il suo volo fino all’orbita terrestre dove si trova Swift per poi rilasciare la navicella LINK.

Il telescopio spaziale Swift orbita infatti intorno alla Terra con una inclinazione (rispetto all’equatore) molto bassa, circa 20 gradi. Lanciare LINK dalle basi situate negli Stati Uniti continentali , situate ad una latitudine maggiore rispetto all’inclinazione orbitale di Swift, avrebbe richiesto perciò un’enorme quantità di carburante aggiuntivo per manovrare e portare LINK nella traiettoria orbitale di Swift. Inoltre la scelta di lanciare da una base nell’Oceano Pacifico permette anche di eliminare ogni rischio legato alla caduta degli stadi esauriti del razzo Pegasus in zone abitate e riduce a zero i problemi di traffico aereo civile rispetto ai cieli affollati della basi spaziali della California e della Florida.

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