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IL POLITECNICO DI MILANO ACCELERA VERSO L’ESPLORAZIONE SPAZIALE AUTONOMA CON IL PROGETTO ERC-POC GUIDO

27 gennaio 2023 — 2 minuti di lettura

Il Prof. Francesco Topputo del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano vince nuovamente un finanziamento del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) con il progetto GUIDO – “A Computing Unit for Autonomous Spacecraft Guidance in Deep Space”.


Il team coinvolto nello sviluppo di GUIDO: da sinistra a destra Gianfranco Di Domenico, Andrea Carlo Morelli, Alessandra Mannocchi, Carmine Giordano, Alessandro Morselli, Francesco Topputo.

GUIDO è risultato vincitore del prestigioso Proof-of-Concept (PoC) grant, un finanziamento accessibile solo ai Principal Investigator di un progetto ERC. L’obiettivo del PoC è di trasformare la ricerca di base in ricerca applicata tramite un dimostratore tecnologico. Nel 2019, il Prof. Topputo ha vinto il prestigioso ERC Consolidator Grant (CoG) del valore di 2 milioni di euro con EXTREMA - “Engineering Extremely Rare Events in Astrodynamics for Deep-Space Missions in Autonomy, mentre nel 2021 ha vinto il PoC SENSE – “A Sensor for Autonomous Navigation in Deep Space”. Con GUIDO, il prof. Topputo porta a tre il numero di progetti ERC vinti.

EXTREMA realizzerà i “self-driving interplanetary CubeSats”, sonde spaziali della dimensione di una scatola di scarpe in grado di auto-guidarsi, dalla fuga dalla Terra fino all’arrivo a destinazione, senza la necessità di essere controllati da stazioni terrestri. Il progetto, unico al mondo, pone non poche sfide: i nanosatelliti (CubeSats) dovranno essere in grado di determinare autonomamente non solo la propria posizione sfruttando l’osservazione di corpi celesti ma anche muoversi lungo una corretta rotta utilizzando propulsori miniaturizzati. EXTREMA integrerà quindi elementi di intelligenza artificiale e sfrutterà un delicatissimo meccanismo celeste per entrare in orbita attorno a pianeti: la cattura gravitazionale.

GUIDO porta avanti la ricerca di EXTREMA che getterà le basi per la realizzazione di un’unità di guida autonoma per satelliti nello spazio profondo. Guidare un satellite significa pianificare e controllare la sua traiettoria oltre a decidere come orientare i suoi propulsori durante le manovre. E’ come guidare la propria macchina da casa verso una destinazione lontana, con la differenza principale che nello spazio profondo non ci sono stazioni di servizio: è perciò fondamentale non sbagliare strada e seguire il tragitto che riduca al massimo i consumi. L’innovatività di GUIDO è la sua capacità di trovare traiettorie con algoritmi di ottimizzazione robusti e affidabili in grado di girare su una scheda elettronica a basse prestazioni e basso consumo energetico. Lo sviluppo del PoC GUIDO avverrà al DART Lab, il laboratorio gestito da Topputo dove si sperimentano algoritmi di guida e navigazione per sonde spaziali tramite simulazioni con hardware integrato.

Poter calcolare direttamente a bordo la traiettoria comporta svariati vantaggi: i satelliti non dovranno attendere una finestra di comunicazione per ricevere i comandi di guida ma potranno generarli direttamente, riducendo quindi i tempi di attesa ed evitando costose comunicazioni con terra e la necessità di intervento umano. Questo aprirà la strada a un a un gran numero di nuove missioni nello spazio profondo con un incremento esponenziale del ritorno scientifico. Il progetto GUIDO ha già suscitato l’interesse dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e delle maggiori aziende spaziali per il coinvolgimento nella sua realizzazione e utilizzo futuro.

Crediti fotografici: Laura Dalzini e Simona Gorgoglione