Pisa – La nuova economia spaziale non è solo una questione di lanciatori e megacostellazioni: la partita tecnologica decisiva si gioca anche sui sottosistemi che rendono sostenibili e “manutenibili” le orbite. In questo scenario, Pisa sta costruendo un tassello rilevante attraverso la Scuola Superiore Sant’Anna. La presenza di Pisa in questo contesto è fondamentale.
Infatti, nell’Istituto di Intelligenza Meccanica, il gruppo Space Technologies – creato nel 2023 con la chiamata del professor Tommaso Andreussi – lavora su propulsione innovativa e piattaforme nanosatellitari, con un obiettivo chiaro: rendere operative missioni in orbite terrestri molto basse (Very-Low Earth Orbit, VLEO) tramite propulsione elettrica air-breathing.
Inoltre, la città di Pisa offre un ambiente unico per l’innovazione e la ricerca nel campo spaziale.
Usare l’atmosfera rarefatta come sorgente di massa
L’idea di fondo è tecnica e radicale: usare l’atmosfera rarefatta come sorgente di massa, raccogliendo particelle con una presa d’aria e ionizzandole/accelerandole con un propulsore elettrico (air-breathing electric rocket, AER). La traiettoria di sviluppo punta a missioni al di sotto di 300 km, con due ricadute dirette: migliorare le prestazioni di osservazione e telecomunicazioni grazie alla quota più bassa e ridurre la proliferazione dei detriti, perché le orbite molto basse favoriscono un rientro più rapido a fine vita.
Il cuore del programma è l’ERC BREATHE, che mira a colmare il divario tra concetto e capacità operativa in VLEO attraverso progettazione, modellazione e soprattutto sperimentazione: infrastrutture di test in vuoto, diagnostiche di plasma, misure di spinta e campagne di validazione che consentano di caratterizzare in modo robusto l’interazione tra presa d’aria, camera di ionizzazione e sistema di accelerazione.
Accanto alla traiettoria ERC, la Scuola ha avviato il progetto ARIA – Air-breathing Rocket for Innovative Applications – finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca nell’ambito del Fondo Italiano per le Scienze Applicate (FISA 2022), con un investimento dichiarato superiore a 1,5 milioni di euro e una durata quinquennale, in collaborazione con l’Università di Pisa. L’impostazione è dichiaratamente “da dimostratore”: miniaturizzare un AER per l’integrazione su piattaforme CubeSat, definire scenari di missione e architetture di sistema, sviluppare un impianto di prova a terra (inclusa una galleria del vento) e progettare un esoreattore elettrico integrato nella piattaforma selezionata. In altre parole: trasformare un concetto promettente, ancora limitato da dati sperimentali disponibili, in una catena completa di validazione e industrializzabilità.
Parallelamente, la Sant’Anna contribuisce a una seconda direttrice strategica: la robotica per ambienti spaziali ed estremi. In collaborazione con Università di Trento e Istituto Italiano di Tecnologia, è stata sviluppata una nuova generazione di attuatori elettrostatici pensati per funzionare nel vuoto, trasformando un vincolo tipico delle missioni spaziali in una risorsa progettuale. Il punto di discontinuità è meccatronico: dispositivi privi di ingranaggi e senza necessità di lubrificanti, due elementi che nello spazio sono spesso fonte di criticità affidabilistiche e manutentive. I prototipi descritti in letteratura scientifica mostrano un rapporto massa/prestazioni particolarmente interessante, con forze elevate rispetto al peso, spostamenti significativi e risposta dinamica superiore ai 100 Hz.
Le ricadute applicative sono immediate: robot destinati a manutenzione orbitale, meccanismi per satelliti avanzati, sistemi di dispiegamento e, più in generale, componentistica che deve restare efficiente in condizioni di vuoto, irraggiamento e forti escursioni termiche.
Istituto di BioRobotica: tecniche avanzate di analisi delle immagini
Il quadro si completa con le competenze sviluppate nell’Istituto di BioRobotica: tecniche avanzate di analisi delle immagini, sensoristica e algoritmi ad alte prestazioni nati in contesti multidisciplinari (robotica, ingegneria, biologia e neuroscienze). Tecnologie nate per assistere l’uomo, ma perfettamente trasferibili allo spazio, dove servono precisione, affidabilità e robustezza operativa in ambienti estremi.
La Scuola Superiore Sant’Anna si conferma così un attore di primo piano nella nuova corsa allo spazio: più sostenibile, più intelligente e sempre più interdisciplinare, con una linea di sviluppo che unisce ricerca di frontiera, infrastrutture sperimentali e obiettivi industrialmente scalabili.
https://www.santannapisa.it/en/institute/mechanical-intelligence/space-technologies
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