Oggi i satelliti raccolgono una mole enorme di dati che vengono inviati sulla Terra dove sono immagazzinati e analizzati, tramite ingenti risorse di cloud computing. Grazie all’applicazione dell’intelligenza artificiale si potrebbero svolgere on board analisi dei dati raccolti riducendo la quantità di dati trasmessa a terra (e i costi associati a tale operazione) e allo stesso tempo permettere ai satelliti di reagire in near-real time a ciò che viene osservato.
In-Orbit Space Lab
Un esempio di questa applicazione dell’intelligenza artificiale è l’In-Orbit Space Lab, piattaforma multifunzione sviluppata dall’ASI, che porterà nello spazio piccoli satelliti in grado di generare ed elaborare informazioni direttamente in orbita. In tale laboratorio, l’intelligenza artificiale come spiega Tiziana Scopa, ingegnere dell’Agenzia Spaziale, rende concreti i vantaggi in termini di ottimizzazione delle risorse di bordo, tempi di processamento, adattamento per la riconfigurabilità del sistema. L’approccio è fornire informazioni giuste, nel momento giusto, nel posto giusto. L’elemento strategico importante di queste informazioni è che verranno generate direttamente a bordo, nello Spazio, ottimizzando le risorse e riducendo i costi di rilascio dei servizi verso gli utenti.
Una caratteristica del laboratorio sarà quella di avere informazioni in tempo reale, che non richiedono processamento a terra, ma direttamente spendibili dall’utente nel momento utile. Gli algoritmi di intelligenza artificiale innescano una catena di processamento del dato, che non va ad eseguire i canonici step, che si fanno a Terra, ma estrae solo la parte utile, con meccanismi simili a quelli delle reti neurali, che quindi simulano un ragionamento umano. Si riesce così ad avere l’informazione come, ad esempio, un alert in caso di incendio in poche decine di byte comunicati in rete, anziché in gigabyte di dati grezzi.
Costellazioni di satelliti
Si tratta di un approccio flessibile e rivoluzionario, rispetto al tradizionale modello spaziale. Si sono progettate delle costellazioni di satelliti, che è come fossero tanti occhi dal cielo come la costellazione Iride, che sono oltre sessanta satelliti per osservare il nostro Paese; quindi, Iride fornirà dati per contrastare il dissesto idrogeologico, tutelare le coste, monitorare le condizioni meteo e aiutare a combattere il cambiamento climatico.
Una costellazione di costellazioni è un esperimento complesso: Iride un progetto voluto dall’Italia e affidato all’agenzia spaziale europea (ESA) con il sostanzioso contributo dell’agenzia spaziale italiana.
Il progetto Aries
In questa cornice, in cui l’obiettivo primario è mappare e monitorare la Terra, presso il Centro spaziale del Fucino di Telespazio è stato inaugurato il progetto Aries (Advanced multi-Rat Integrated multi-sensors solution for Emergency prevention, detection and response operationS), cofinanziato dall’European Space Agency – ESA. Un’iniziativa pensata per affrontare emergenze come incendi boschivi e frane, sempre più frequenti a causa dei cambiamenti climatici.
Aries rappresenta una soluzione avanzata che integra reti di connettività satellitare e 4G/5G, fondamentali per garantire comunicazioni stabili e sicure in contesti critici; il monitoraggio tramite droni gestiti dalla nostra piattaforma proprietaria T-Dromes, per una visione aerea dettagliata e in tempo reale; i sensori posizionati sul terreno, in grado di raccogliere dati cruciali che vengono analizzati tramite sofisticati algoritmi di intelligenza artificiale.
Il sistema sarà gestito da un Centro Servizi presso il Centro spaziale del Fucino, dove le informazioni verranno elaborate per supportare le squadre di soccorso direttamente sul territorio. Questa integrazione di tecnologie permetterà di anticipare, rilevare e rispondere rapidamente alle emergenze, migliorando la sicurezza delle comunità e ottimizzando le operazioni di soccorso.
Come è stato dichiarato ufficialmente da Telespazio: “Aries è uno strumento innovativo che permette alle istituzioni preposte alla tutela del territorio di reagire in modo rapido ed efficace. L’integrazione tra intelligenza artificiale, droni e sistemi di comunicazione avanzati garantisce risposte più sicure e tempestive in situazioni di emergenza“.
Con l’ausilio della comunicazione satellitare nella prima fase della sperimentazione il drone sarà in grado di volare per 35 km in modalità Bvlos (Beyond Visual Line of Sight) percorrendo rotte prestabilite. In qualità di drone operator e partner tecnologico, Telespazio metterà a disposizione del progetto tutte le innovazioni sviluppate nell’ambito dei velivoli senza pilota e i servizi di navigazione e comunicazione satellitare.
In merito alla piattaforma T-Dromes Telespazio, in particolare, gestirà l’intero servizio di consegna tramite drone, dalla pianificazione ed esecuzione del volo alla richiesta di autorizzazione, tramite la piattaforma proprietaria T-Dromes, che agirà da vero e proprio centro di controllo in cloud del sistema, contribuendo inoltre in modo significativo all’ottimizzazione e alla semplificazione delle rotte. Completata la fase di sperimentazione, i partner hanno l’obiettivo di finalizzare le tecnologie, le procedure ed i processi per arrivare al servizio vero e proprio nel 2025.
AI per la variazione della banda e connettività multidominio
L’automazione dei processi e la gestione dell’analisi dei dati sarà fondamentale per accrescere la capacità dei comandanti di prendere decisioni corrette che dipendono certamente da un’adeguata consapevolezza della situazione, ma anche dalla capacità di gestione di enormi quantità di dati, ingestibili dal singolo operatore umano.
In ottica di impiego multi-dominio, la protezione cyber ed elettromagnetica (EM) ricoprirà un ruolo altrettanto critico, così come la connettività tra sensori e attuatori.
Varie aziende, come Fincantieri, NexTech, L3 Harris/Tecnodife, LeonardoLabs, Elbit e Rafael, sono in competizione nel presentare i loro prodotti e applicazioni C2, in cui sono state dimostrate le varie funzionalità per il supporto automatizzato alla pianificazione con dimostrazioni pratiche dei sistemi cross domain fisicamente presenti, o tramite demo da remoto, per le quali serve una connettività di tipo resiliente.
Lo sviluppo di satelliti LEO
L’Italia ha intenzione di stanziare un budget complessivo di circa 900 milioni di euro per lo studio e lo sviluppo di una costellazione di satelliti Low Earth Orbit (LEO). Allo stato attuale è stato previsto e utilizzato uno stanziamento iniziale di 5 milioni di euro per l’anno 2024. Lo sviluppo di questa costellazione con scambio dati ad elevata velocità e bassa latenza è focalizzata per l’ottenimento di diverse capacità destinate alle Forze Armate, come supportare il processo di digitalizzazione delle FF.AA.; sviluppare una rete di scambio dati tra i satelliti governativi funzionale allo sfruttamento dei prodotti spaziali per esigenze tattiche; aumentare la resilienza delle reti di comunicazione a banda larga nazionale.
Lo sviluppo di satelliti LEO nell’ambito delle telecomunicazioni e per scambio dati è ritenuta una delle tecnologie più significative che saranno introdotte nel corso dei prossimi anni per l’operatività delle Forze Armate. I satelliti LEO permettono di ottenere una alta capacità di dati a una bassa latenza consentendo dunque l’impiego di tecnologie abilitanti come trasmissione video in tempo reale, scambio dati tattici e operativi oltre a comunicazioni con un elevato standard di qualità.
I sistemi di Comando e Controllo (C2)
In tale scenario lo Stato Maggiore dell’Esercito, VI Reparto Sistemi C5I, il primo interamente dedicato ai sistemi di Comando e Controllo (C2), ha coinvolto gli esperti tecnici e operativi della Forza Armata, gli istituti di formazione e le aziende leader nel settore per studiare i temi della pianificazione operativa attraverso i sistemi automatizzati, le cross-domain solutions e la sfida dell’interoperabilità dei sistemi in ambito F.A., interforze, NATO e inter-agenzia.
Il confronto è proseguito con i rappresentanti dei principali Paesi partner (Francia, Germania, UK, USA) durante una tavola rotonda dal titolo “The evolving nature of C2 systems in Multi-Domain Operations (MDO). Multiple perspectives”. Approfondendo il concetto di intelligenza artificiale applicato ai sistemi di C2, si è favorito il confronto di tutte le articolazioni presenti per l’individuazione di tecnologie mature da applicare a scopi militari. L’evento ha svolto un ruolo fondamentale nel consolidare la community dei sistemi di C2, rinvigorendo la sinergia tra mondo industriale e militare anche in chiave interforze. Si sono poste le fondamenta per futuri sviluppi e innovazioni nel settore, sottolineando l’importanza della componente tecnologica; questa, integrandosi profondamente con quella umana, diventa un elemento abilitante per la trasformazione digitale e un incentivo alla cultura dell’innovazione, di cui lo strumento militare ha sempre più bisogno.
Inquadrando lo sviluppo tecnologico della mole di dati si affianca l’esigenza cogente di una connettività, che dia la possibilità di trasmettere throughput, che siano voluminosi garantendo sempre una bassa latenza, utilizzando anche le nuove frontiere tecnologiche legate all’AI, che può gestire anche voluminosi dataset.
Multi-orbit access (LEO, MEO, GEO) e intelligenza artificiale
Il lancio delle reti satellitari multi-orbita sembra essere avvenuto da un giorno all’altro, ma in realtà il processo è avvenuto gradualmente in risposta alla crescente domanda di connettività satellitare affidabile ad alta velocità e a bassa latenza. Oggi, operatori e fornitori di servizi sono alla ricerca di modi per differenziarsi, valutando al contempo le partnership con le apparecchiature di terra, che consentiranno loro di supportare realmente la connettività su più orbite. Quindi si stanno ripensando e reinventando i nuovi Teleporti.
LEO, MEO, GEO: gli operatori tracciano il percorso multi-orbita da seguire; quindi, gli operatori satellitari e i fornitori di servizi stanno investendo molto nei servizi multi-orbita, nonostante la rapidità con cui queste innovazioni genereranno rendimenti redditizi è ancora incerta.
NSR, una società di Analysys Mason, stima che la quota non-GEO della domanda totale di capacità ad alto rendimento crescerà da circa il 27% attuale a circa il 52% nel 2032. Il dibattito sulla connettività dei servizi satellitari è cambiato, afferma Maxime Puteaux, consulente principale di Euroconsult. Speedcast è stato il primo integratore annunciato per Starlink.
Considerando la richiesta di connettività satellitare multi-orbita, tra GEO, MEO e LEO, Spytek afferma che la sua casella di posta è piena di richieste da parte di organizzazioni con operazioni terrestri, marittime, energetiche e governative. “Con l’accesso immediato alle costellazioni LEO, siamo stati in grado di accedere a segmenti di clienti completamente nuovi”, afferma Spytek. “Per certi aspetti, un terminale Starlink è più simile a un servizio LTE terrestre che a un servizio satellitare. Quando abbini Starlink al servizio terrestre esistente di un cliente, puoi effettivamente offrire una rete altamente affidabile. Abbiamo già aggiunto centinaia di nuovi clienti grazie ad alcune di queste offerte LEO. Questa è davvero un’area in cui stiamo assistendo a una crescita molto forte”.
Speedcast e la partnership con Starlink di SpaceX
Data l’importanza della connettività in prima linea, sempre più operatori del settore petrolifero, del gas e di altri settori si affidano ai satelliti per trasmettere servizi Internet ad alta velocità ai luoghi di lavoro. Tuttavia, mentre il satellite è stato tradizionalmente visto come un supporto alla fibra, il suo ruolo sta iniziando a trasformarsi in una prima linea di difesa. Pertanto, i fornitori di servizi satellitari come Speedcast con sede a Houston, uno dei maggiori fornitori di connettività globale specializzato in comunicazioni gestite per reti aziendali, stanno svelando offerte di servizi che fondono segnali provenienti da più orbite attraverso l’orbita terrestre bassa (LEO), media -Orbita terrestre (MEO) e Orbita geostazionaria (GEO), nonché reti terrestri, ossia si stanno configurando soluzioni Hybrid Net.
L’azienda afferma che questo è il modo migliore per garantire che la connettività sia davvero perfetta quando ci sono grandi interessi in gioco. Una delle mosse più recenti di Speedcast è stata la partnership con la costellazione Starlink di SpaceX. I primi terminali multi-orbita in grado di comunicare con i satelliti in orbite diverse sono attualmente in fase di sviluppo. Blane Boynton, vicepresidente dello sviluppo prodotto per Intelsat, aveva affermato che potevamo aspettarci di vederne già qualcuno all’inizio del 2024. “I terminali di prima generazione saranno in grado di comunicare con un’orbita alla volta e impiegheranno la commutazione rapida per spostarsi tra le reti satellitari”, spiega Boynton, “Crediamo che questo passaggio rapido possa essere trasparente per i casi d’uso dei clienti. I terminali di seconda generazione trarranno vantaggio dall’innovazione nella tecnologia degli array guidati elettronicamente e utilizzeranno il routing intelligente di rete sotto forma di funzioni di rete virtuale edge per ottenere connettività simultanea sia per le orbite che per le reti”.
Le reti multiorbita
Oltre ai casi d’uso mission-critical del settore energetico, le istituzioni governative e militari sono mercati maturi per le offerte multiorbitali, afferma Puteaux, “Il trunking è un’opportunità valida e significativa: integrarsi nelle reti di terra. Il 5G dovrebbe rendere le cose più facili”, afferma Puteaux. “La connettività governativa è sicuramente qualcosa di interessante, così come lo è quella marittima e quella aerea. Se qualcuno ha bisogno di adattare una soluzione definita ad esigenze specifiche, la multi-orbita è la strada da percorrere. In fin dei conti, è necessario che si adatti alla loro struttura dei costi, in modo che il sistema rimanga conveniente, il che non è così facile da fare”.
John-Paul Szczepanik, CTO di All Space, ha osservato che le reti multi-orbita offrono il vantaggio di una maggiore resilienza della rete e la garanzia di servizi ininterrotti, che è fondamentale per i clienti governativi come il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Altri potenziali casi d’uso sono le telecomunicazioni e l’accesso a Internet ad alta velocità in aree remote e sotto servite, nonché i servizi Internet a bordo nave, ossia marittimi, e di osservazione della Terra.
Rispetto ai vantaggi per la sicurezza nazionale: “L’avvento di rivali nello spazio ha rivoluzionato il modo in cui affrontiamo le comunicazioni spaziali e la sicurezza”, afferma Szczepanik. “I servizi multi-orbita stanno emergendo come punti di svolta in questo panorama in rapida evoluzione, offrendo molti vantaggi in vari settori e mercati. I servizi multi-orbita garantiscono il funzionamento ininterrotto delle reti di comando e controllo, che è fondamentale per la sicurezza nazionale”.
Giappone: la joint venture fra Sky Perfect JSAT e NTT
Anche il fornitore giapponese di comunicazioni satellitari Sky Perfect JSAT sta guardando a un futuro multi-orbita, con il lancio di una joint venture con la società di telecomunicazioni giapponese NTT chiamata Space Compass. La società è in trattative strategiche con le società satellitari LEO per esplorare opportunità di partnership, afferma Hiroyuki Yagihashi, direttore generale della divisione aziendale NTN di Sky Perfect JSAT, Business Innovation Group, Space Business Unit. “Per quanto riguarda la nostra potenziale partnership, è importante notare che la nostra missione non è solo quella di rivendere il servizio di accesso a Internet, ma di migliorare l’esperienza dell’utente con l’infrastruttura multi-orbita”, afferma Yagihashi. Nei servizi multi-orbita è importante offrire non solo servizi di comunicazione, ma anche soluzioni a valore aggiunto per risolvere i problemi dei clienti, ha aggiunto “Saranno necessarie partnership con fornitori di soluzioni per funzionalità di sicurezza e applicazioni verticali”, afferma Yagihashi, “Inoltre, è importante lavorare con partner che forniscano canali di distribuzione per raggiungere i mercati globali.
Come altri stakeholder, Yagihashi ritiene che l’adozione della multi-orbita sia ancora agli inizi, con la tecnologia SD-WAN che esegue il controllo del traffico e i servizi multi-orbita. Ma JSAT prevede una grande adozione in futuro e l’integrazione nel 5G. “Crediamo che la multi-orbita sarà ampiamente adottata entro dieci anni, perché una rete robusta e onnipresente è la domanda più forte da parte degli utenti e degli Mobile-Network Operator di tutto il mondo, e la multi-orbita è l’unico metodo per risolvere le esigenze, di cui sopra”, ha affermato Yagihashi , “Crediamo che a lungo termine, il controllo multi-orbita sarà realizzato utilizzando la tecnologia specifica 3GPP (Third Generation Partnership Project), che sarà standardizzata come “5G-Advanced” entro il 2026”.
Conclusioni
Concludendo, il salto tecnologico che sta portando all’utilizzo del multi-orbita si riuscirà a concretizzare anche tramite l’utilizzo dell’AI, in quanto il passaggio della connettività da un’orbita all’altra vuol dire un cambio di satellite, che avverrà nello spazio senza l’ausilio della componente umana, ma tramite la gestione dei dataset da parte dell’AI, che avrà dei protocolli di gestione dell’”handover orbitale”.
