Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. La pubblicazione ha contribuito all’articolo per Space.com Expert Voices: Op-Ed & Insights. Storicamente, la maggior parte dei sistemi di missione spaziale ha utilizzato un’astronave progettata per completare un’intera missione in modo autonomo. Che si trattasse di un satellite meteorologico o di un modulo con equipaggio umano come Apollo, quasi ogni astronave veniva lanciata e portava a termine la sua missione unica completamente da sola.
Oggi, tuttavia, le organizzazioni del settore spaziale stanno esplorando missioni con molti satelliti che lavorano insieme. Per esempio, le costellazioni Starlink di SpaceX includono migliaia di satelliti. Inoltre, nuove astronavi potrebbero presto avere la capacità di collegarsi o interagire con altri satelliti in orbita per riparazioni o rifornimenti. Alcuni di questi veicoli spaziali sono già operativi e servono clienti, come il veicolo di estensione della missione di Northrop Grumman. Questo veicolo orbitante ha prolungato la vita di più satelliti di comunicazione. Queste nuove opzioni di design e le capacità in orbita rendono le missioni spaziali simili a grandi operazioni logistiche sulla Terra.
Relativo: SpaceX lancia 21 satelliti Starlink dalla Base delle Forze Spaziali di Vandenberg, atterra razzo (video) Siamo ricercatori che hanno studiato l’industria spaziale per anni. Abbiamo esaminato come il settore spaziale potrebbe trarre insegnamenti da aziende come Amazon o FedEx sulla gestione di flotte complesse e sulla coordinazione delle operazioni.
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Lezioni dalla rete di trasporto terrestre I progettisti di missioni spaziali pianificano i loro percorsi per poter consegnare i loro carichi sulla Luna o su Marte, o per orbitare in modo efficiente all’interno di un insieme di vincoli di costo, tempo e capacità. Ma quando è necessario coordinare più veicoli spaziali che lavorano insieme, la pianificazione dei percorsi può diventare complicata.
Le aziende di logistica a terra risolvono problemi simili ogni giorno trasportando beni e merci in tutto il mondo. Pertanto, i ricercatori possono studiare come queste aziende gestiscano la loro logistica per aiutare le aziende e le agenzie spaziali a capire come pianificare con successo le loro operazioni di missione. Uno studio finanziato dalla NASA nei primi anni 2000 propose un’idea per simulare le operazioni di logistica spaziale. Questi ricercatori consideravano orbite o pianeti come città e le traiettorie che li collegano come percorsi. Vedevano anche il carico, i consumabili, il carburante e altri articoli da trasportare come merci. Questo approccio ha aiutato a riformulare il problema delle missioni spaziali come un problema di flusso di merci, un tipo di domanda su cui le aziende di logistica terrestre lavorano continuamente.
Lezioni dalle infrastrutture logistiche a terra Nuove capacità di rifornimento e riparazione di veicoli spaziali in orbita creano nuove opportunità e sfide. In particolare, gli operatori spaziali non sanno di solito quale satellite sarà il prossimo a guastarsi o quando accadrà. Affinché queste nuove tecnologie siano utili, i progettisti di missioni spaziali dovrebbero elaborare un sistema infrastrutturale. Questo potrebbe somigliare a una flotta di veicoli di servizio e depositi nello spazio in grado di rispondere rapidamente a eventi imprevedibili.
Fortunatamente, i progettisti di missioni spaziali possono trarre insegnamenti dalle operazioni a terra. I pianificatori urbani e le organizzazioni di risposta alle emergenze affrontano questi tipi di sfide nel determinare dove posizionare ospedali o vigili del fuoco. Considerano anche le capacità di queste strutture nel rispondere a chiamate imprevedibili. Possiamo fare un’analogia tra il design di un sistema di logistica terrestre e un sistema di servizio in spazio. In questo modo, i ricercatori possono sfruttare teorie sviluppate per la logistica terrestre per migliorare la pratica di design delle missioni spaziali. Uno studio pubblicato nel novembre 2020 ha sviluppato un quadro per la manutenzione di veicoli spaziali in orbita utilizzando quella che gli esperti di logistica definiscono teoria della coda spaziale. Gli studiosi usano più comunemente questa teoria di modellazione per analizzare le prestazioni di un sistema di logistica terrestre.
Lezioni dalla gestione dei magazzini a terra In passato, i singoli veicoli spaziali portavano a termine le loro missioni autonomamente, quindi, se un satellite si guastava, i tecnici della missione dovevano sviluppare e inviare una sostituzione. Ora, per le missioni con più satelliti, come la costellazione di satelliti Iridium, gli operatori spesso mantengono uno o più satelliti di riserva in orbita. Questo diventa complicato per costellazioni composte da centinaia o migliaia di veicoli spaziali. I progettisti di missioni vogliono assicurarsi di avere abbastanza satelliti di riserva in orbita per non dover interrompere la missione se uno di essi si rompe. Tuttavia, inviare troppi satelliti di riserva diventa costoso.
Quando si tratta di queste grandi costellazioni, i progettisti di missioni possono apprendere dai metodi utilizzati da Amazon e altre aziende terrestri per gestire i propri magazzini. Amazon posiziona questi magazzini in luoghi specifici e li rifornisce con determinati articoli per garantire che le consegne siano gestite in modo efficiente. I manager della catena di approvvigionamento a terra si confrontano con alcune delle stesse domande che gli progettisti di missioni nel settore spaziale stanno cominciando ad affrontare, come gestire l’inventario. (Crediti immagine: Suriyapong Thongsawang/Moment via Getty Images) Le teorie di gestione dell’inventario a terra possono aiutare a informare come le aziende spaziali affrontino queste sfide. Uno studio pubblicato nel novembre 2019 ha sviluppato un approccio che le aziende spaziali potrebbero utilizzare per gestire le proprie strategie di riserva. Questo approccio può aiutarle a decidere dove in orbita allocare i satelliti di riserva per soddisfare le loro esigenze minimizzando eventuali interruzioni del servizio.
Dimensioni internazionali I veicoli spaziali operano in un ambiente complesso e in rapida evoluzione. Gli operatori devono sapere dove stanno operando altre missioni e quali regole dovrebbero seguire durante il rifornimento o la riparazione nello spazio. Tuttavia, nello spazio, nessuno ha ancora definito queste regole. Navi, aeromobili e veicoli terrestri seguono tutte chiare regole della strada da seguire durante le interazioni con altri veicoli. Ad esempio, le navi e gli aerei civili devono condividere la propria posizione con altri veicoli e ufficiali per aiutare a gestire il traffico.
Alcuni ricercatori stanno esaminando come potrebbero apparire regole simili per lo spazio. Uno studio ha esaminato come lo sviluppo di regole basate sulla dimensione, età o altri attributi di un veicolo spaziale potrebbe aiutare a rendere le operazioni spaziali future più fluide. Ad esempio, una possibile regola potrebbe essere che il veicolo spaziale lanciato più recentemente dovrebbe prendersi la responsabilità della manovra quando c’è un’altra navetta nel suo percorso.
Con più satelliti e veicoli spaziali in fase di lancio ora più che mai, le aziende e le agenzie governative avranno bisogno di nuove tecnologie e politiche per coordinarli. Man mano che l’attività spaziale diventa più complessa, i ricercatori possono continuare a applicare ciò che hanno appreso sulla terra a nuove missioni nello spazio.