Space is hard

Molti anni dopo avrei ricordato quel pomeriggio remoto in cui Cesare, il mio maestro, mi aveva portato Torino a conoscere la grande industria, ovvero il suo amico Bruno, ormai in pensione, uno degli artefici di quel miracolo che era stato BeppoSAX, oltre che una lunga sfilza di satelliti ESA, da Hipparcos in avanti. La prima e forse l’unica cosa che Bruno Strim aveva detto era che space is hard, lo spazio è duro, difficile, spietato. Certo, perché lo spazio è vuoto, freddo, pieno di radiazioni pericolose, ma soprattutto perché una volta che qualcosa vola nello spazio non riesci più a rimetterci le mani sopra. Se hai fatto un errore, se qualche componente si rompe o funziona peggio del previsto, be, non puoi più farci molto. Devi solo sperare che quel componente non sia vitale o non sia unico. Altrimenti, fine dei giochi. Ma a quel tempo non sapevo cosa volesse dire veramente “fine dei giochi”. Cosa vuol dire veramente space is hard, lo capisci solo quando ci passi. Quando ti trovi tuo malgrado protagonista di una serie di film, il genere che cambia di continuo tra fantascientifico, drammatico, horror, commedia degli equivoci, come in un frullatore a potenza massima.

Torino, 24 marzo 2025. Siamo tutti nella sala di controllo ad Altec, o nelle sale accanto. Il primo passaggio del primo satellite di HERMES Pathfinder, H1, è previsto per le 9:04. Sugli schermi scorre il waterfall, i segnali che arrivano dall’antenna UHF di Spino D’Adda in funzione del tempo. C’è anche pubblico dietro le pareti di vetro. E’ la prima volta che Altec segue un passaggio di un satellite. Siamo tutti pronti con gli smartphone per immortalare i primi segnali. Ma il tempo passa e si vede solo rumore. Qualcuno commenta che non è stato ancora confermato il rilascio del satellite. Sospiro di sollievo. Ma poi arriva la conferma, si, il satellite è nello spazio. E allora perché non trasmette, oppure, perché non lo sentiamo? Aspettiamo il prossimo passaggio, e quello dopo. Sempre con gli smartphone pronti. E sempre a guardare solo rumore che scorre inesorabile sugli schermi.

Torino, 25 marzo 2025. Siamo tutti di nuovo nella sala di controllo ad Altec ad aspettare il primo passaggio di H2, il secondo satellite della costellazione. Stessa scena del giorno precedente, stesso risultato. Depressione. Che però è moltiplicata per mille. Un guasto casuale è una cosa, due fallimenti significano un effetto sistematico. Decidiamo di interrompere i rilasci, per capire meglio cosa succede. Ma senza segnali non è che si possa capire molto. Solo congetture. Forse le batterie non hanno funzionato perché troppo fredde, forse i satelliti non si sono accesi. Forse si può fare qualcosa per gli altri quattro satelliti ancora nella pancia di ION, cercando di scaldarli orientando il satellite verso il sole prima di rilasciarli. 

Udine, notte tra il 26 e il 27 marzo 2025. Sono tornato a casa. Avrò dormito quattro ore in due giorni, quindi prendo delle gocce per dormire almeno un poco, e riguadagnare un po’ di lucidità. Verso le 4:30 mi alzo per andare in bagno, il mio problema di prostata. Vedo sul telefono una chiamata alle 3:30 e una marea di messaggi. Stropiccio gli occhi, non riesco a vedere bene, mi lacrimano per l’allergia e pure per l’effetto delle gocce di sonnifero. H2 ha parlato! Un radioamatore ha intercettato il segnale, e lo ha pure decodificato! E’ proprio H2 che trasmette. E sembra abbia eseguito correttamente tutte le procedure previste dopo il rilascio: accensione del computer principale, apertura dei pannelli solari, apertura delle antenne di comunicazione, accensione del sistema di controllo di assetto. Ma cosa più importante, siamo vivi. Non c’è un errore sistematico. C’è una Nuova speranza! George Lukas ,1977.

Trieste, 27 marzo 2025. Seguo dall’ufficio i passaggi su Spino e Katherine, le nostre 2 stazioni di terra. Nessun segnale in ricezione, e nessun successo nell’invio di telecomandi al satellite. L’impero colpisce ancora, Irvin Kershner,1980.

Nei giorni che seguono cerchiamo di capire come mai non riusciamo più a ricevere e soprattutto a inviare messaggi. Coinvolgo nella discussione e negli esperimenti amici e colleghi italiani ma anche francesi e sloveni. Proveranno a ricevere e trasmettere anche con le loro stazioni, per capire se il problema è anche nella nostra attrezzatura di terra. 

Udine, 3 aprile 2025. Sono a casa. Oltre all’insonnia, al groppo allo stomaco, mi ha preso anche un attacco di sciatica. Non sono potuto quindi partire per Torino, e oggi seguo da casa il rilascio del terzo satellite della costellazione, H6. Primo passaggio sulla stazione di Spino alle 11:25. L’attesa è ancora più angosciante dei giorni precedenti, perché non ho la possibilità di vedere in diretta i dati che arrivano dalla stazione, il waterfall, ma seguo quello succede in chat. E non succede niente. Zero segnali, zero successo nell’invio di telecomandi. Il diavolo degli errori sistematici si affaccia di nuovo, e mi paralizza con la sua gelida carezza. L’atmosfera è quella di Settimo Sigillo, Bergman, 1957. Lascio il pc, e lascio pure lo smartphone a casa, vado nell’orto. Non riesco a piegarmi, prendo uno sgabello di legno e comincio a togliere le erbacce dalle fragole. Il prossimo passaggio è molto basso, solo qualche grado di elevazione, quindi non c’è proprio speranza, almeno per oggi. Torno verso casa per preparare il pranzo, e mi accorgo che il cellulare continua a illuminarsi di messaggi. Incredibilmente abbiamo ricevuto i primi messaggi da H6 mentre passava a un’elevazione di 3 gradi… una magia. Il satellite è in buono stato, punta i pannelli verso il sole. Sembra una favola, La bella addormentata nel bosco, Disney, 1959.

Udine, 7 aprile 2025. Ma le favole si sa durano poco. E infatti durante il fine settimana il satellite comincia a comportarsi in maniera bizzarra. Lo vediamo dai segnali raccolti dai radioamatori. Qualcosa non va per il verso giusto con il controllo di assetto, e il satellite comincia a tombolare in maniera incontrollata. Se potessimo comandarlo si potrebbe provare a correggere il problema, ma il satellite non da’ segno di ricevere i segnali che gli mandiamo. La frustrazione cresce esponenzialmente, assistendo impotenti ad un suicidio. Qui siamo in pieno horror scandinavo alla Jo Nesbo.

Torino, 9 aprile 2025. Sono le 22:30, sono appena sbarcato a Caselle e cerco un taxi per andare verso il mio hotel. H5 è stato appena rilasciato e il primo passaggio è per le 22:50. Ricevo i primi messaggi in chat che sono ancora in taxi. Il satellite è vivo e comunica. Ma di nuovo, non riusciamo a inviare telecomandi. 

Torino 10 aprile 2025. H4 è stato rilasciato all’alba, vediamo comunicare anche lui subito. Ne noi ne i nostri colleghi francesi e sloveni riescono però a inviare telecomandi. 

Torino, 11 aprile 2025. Rilasciato l’ultimo satellite, H3. Anche lui in buona salute e comunica correttamente. Ma non riceviamo più messaggi da H4. Ha cominciato a tombolare violentemente nella notte, si sono scaricate le batterie e si è probabilmente spento. Abbiamo verificato sperimentalmente che almeno cinque satelliti su sei hanno eseguito correttamente le procedure dopo il rilascio (la LEOP in gergo), hanno comunicato, ma non siamo ancora riusciti a inviare comandi per poterli controllare. E di conseguenza il loro stato si deteriora col tempo. Non riuscendo ad orientare correttamente i pannelli solari verso il sole, le batterie non si caricano, e scese sotto una certa soglia il satellite si spegne automaticamente. Questo azzera ovviamente i consumi, e le batterie lentamente possono ricaricarsi, anche con una scarsa corrente prodotta dai pannelli. Superata una certa soglia il satellite si riaccende, e ricomincia a trasmettere. Così facendo consuma le batterie, portando a un nuovo spegnimento. In un ciclo infernale di dormi-veglia, che ha però un solo esito finale possibile se non si interviene. Siamo in Groundhog Day, Ramis, 1993.

Udine, 12 aprile 2025. Ho dormito pochissimo anche questa notte, tra incubi e il cervello che irrazionalmente esplora nuove idee sul problema telecomandi. Vado in bagno portandomi il cellulare. E la prima cosa che vedo è un messaggio nella chat di Riccardo, sempre il primo a svegliarsi la mattina, che scrive: “H3 responded to telecomands”.. e lo scopro nella mail di aggiornamento di Altec delle 2 di notte”. Salto sulla tazza. Cerco l’aggiornamento, ed effettivamente è così. E’ successo questo. Ultimo passaggio di venerdì 12, prima della chiusura per il fine settimana. E’ anche l’ultimo turno di lavoro di Davide, ingegnere di Altec. Da lunedì non sarà più con noi, perché andrà a lavorare per un’altra azienda. Tra tutti gli ingegneri e gli operatori di Altec è quello con cui avevamo legato di più, sia per affinità professionali, sia perché’ aveva affrontato questo lavoro nella stessa maniera in cui lo affrontiamo noi: non un impegno aziendale per soddisfare un contratto, ma il nostro progetto, da curare, nutrire, educare fino a farlo crescere forte e robusto, il nostro figlioccio a cui abbiamo dedicato se non tutti, sicuramente la maggior parte dei nostri sforzi negli ultimi sei anni. Dopo due settimane di tentativi ed esperimenti tutti miseramente falliti, proprio all’ultimo momento possibile, Davide riceve il primo akcnowledgement a un comando inviato. Il comando è stato ricevuto dal satellite, che ha eseguito l’istruzione e ha risposto. E’ il segnale che il sistema funziona, che il diavolo dell’errore e del problema sistematico è stato ricatapultato all’inferno. E’ il segnale che forse non siamo morti. E subito dopo Davide scompare. E’ stato come il passaggio di un angelo. Che deve essere un parente stretto di quello de La vita è meravigliosa di Frank Capra, 1946. Il lieto fine che premia gli sforzi dei buoni e punisce i cattivi. 

Ma purtroppo la vita per chi lavora nello spazio non è sempre meravigliosa. Subito dopo aver avuto conferma che H3 riceveva telecomandi abbiamo avuto anche evidenza che anche lui aveva perso l’assetto Sun pointinge cominciava a tombolare. Era necessario agire immediatamente per correggere questo comportamento ed evitare il rischio di perdere il satellite. Ma da contratto Altec non copre i passaggi durante i fine settimana, e quindi non era possibile avere accesso alla sala di controllo. E in due ore siamo passati da La Vita e Meravigliosa, a un horror come Dall’Alba al Tramonto di Robert Rodriguez, 1996. 

Due colleghi di Altec, Andrea e Alessandro, hanno dato la loro disponibilità a seguire i passaggi remotamente, e cosi sabato primo pomeriggio e sabato notte è stato possibile inviare comandi al satellite per correggere il comportamento del sistema d’assetto. Quel pomeriggio non immaginavo che questo non sarebbe stato che il primo e neanche il più nauseante giro sulle montagne russe. Il 24 aprile H3 è entrato di nuovo uno stato di dormi-veglia, che però è durato molto più a lungo del precedente, fino al 16 maggio. E quando sembrava che avessimo recuperato il satellite, rimaniamo senza stazioni di terra. Il 2 luglio va a fuoco la stazione di Spino, e poco prima la radio di Katherine aveva smesso di funzionare. Ci appoggiamo ai nostri amici francesi per tutto luglio, ma a fine luglio anche loro devono chiudere la stazione per la pausa estiva. L’ultimo telecomando lo inviamo il 28 luglio e il 7 agosto osserviamo un crollo repentino del voltaggio delle batterie, e il satellite entra nel solito dormi-veglia. Ne uscirà solo il 29 settembre. E poco dopo capiamo che nel frattempo, abbandonato a se stesso, il sistema è regredito, tornando nella modalità LEOP, come un moderno Peter Pan che rifugge diventare adulto. Ci vorranno più di tre settimane per convincerlo ad abbandonare Capitan Uncino e la sua ciurma, e riportarlo in un modo più consono alla sua età. Ma non siamo mai riusciti a stabilizzare veramente il puntamento, per cui il satellite è passato sempre da periodi di buona carica, quando i pannelli erano casualmente orientati verso il sole, a periodi di bassa carica e spegnimento. Durante uno dei periodi più lunghi di alta carica siamo riusciti ad attivare lo strumento a bordo, il nostro rivelatore di raggi X e gamma, che sorprendentemente ha funzionato in maniera nominale. Era il 30 aprile. Ma del 2026, più di un anno dal lancio. Dico sorprendentemente, perché il rivelatore era forse l’unico sistema del satellite a non essere stato mai testato prima nello spazio. Tutti gli altri sistemi, il computer di bordo, le radio, il sistema di assetto, etc. avevano già volato prima. Sapevamo che avrebbero dovuto funzionare nello spazio, a meno di errori. Per il rivelatore era una prima volta, era stato progettato, sviluppato, integrato, testato tutto in casa, tra INAF e Fondazione Bruno Kessler. Se c’era una cosa che non eravamo sicuri avesse funzionato era lui, il rivelatore. E invece. Lo spazio oltre ad essere duro è imprevedibile!

Oggi è il 24 agosto 2026, e i giochi sono davvero finiti. Il progetto è stato definitivamente chiuso e i satelliti lasciati alla loro sorte, che sarà in qualche modo trionfale, dato che tra qualche mese o anno rientreranno nell’atmosfera bruciando completamente in un grande fuoco d’artificio. La nostra di sorte, la mia e quella di qualche altra decina di colleghi e colleghe che hanno dedicato tanti anni e tanti sforzi a questo progetto è non meno pirotecnica. Avevamo avuto l’ambizione di mostrare un modo nuovo di fare progetti scientifici di alto livello,  con molti meno soldi e molto meno tempo rispetto a progetti spaziali tradizionali. E invece abbiamo fallito: space is hard!

Ci sono solo due maniere di rendere lo spazio più morbido, quella tradizionale, e quella  implementata nel così detto New Space. La maniera tradizionale implica utilizzo di componenti qualificate per lo spazio, molto sicure ma anche molto ma molto costose. Per fare un esempio, uno dei computer di bordo più usato ancora oggi dalla NASA è il RAD750, venduto dalla BAE Systems, basato su core PowerPC 750 con un clock massimo di 200 MHz, tecnologia anni 90 del secolo scorso, per un costo di diverse centinaia di migliaia di $.  Più in generale, la qualifica spazio di un intero satellite comporta superare molte migliaia di test di qualità, circa 15000 secondo in manuali ECSS di ESA, con costi e tempi ovviamente molto alti. Nell’approccio tradizionale la maggior parte del tempo di sviluppo di un progetto è passata nel disegno e nello sviluppo di modelli, e si passa allo sviluppo dell’hardware solo quando il disegno è consolidato. Spesso e volentieri l’oggetto che viene prodotto è unico. L’approccio New Space è opposto. Si utilizzano componenti flight proven, cioè che hanno già volato con successo, piuttosto che sviluppare componenti qualificate spazio. Si preferisce testare direttamente nello spazio una componente, verificare il funzionamento, ed eventualmente migliorarla alla prossima iterazione. Il computer del nostro payload HERMES è un Isispace iOBC flight proven, con un core ARM9, clock a 400 MHz, costo 7000 Euro. Il concetto: “test veloce e diretto su hardware e miglioramenti nelle generazioni successive” è esteso anche a livello di sistema, limitando le fasi di disegno e di qualifica e spendendo la maggior parte del tempo nell’integrazione e test dell’hardware. E’ il così detto “iterative development”: sbagliando s’impara. In maniera naturale questo porta a limitare i “pezzi unici”, e a favorire la produzione in serie. Il risultato è un enorme abbattimento di costi e di tempi, al prezzo previsto di qualche fallimento iniziale.  

Il paradosso di HERMES Pathfinder è che pur essendo un progetto di fatto New Space (pochi soldi, tempi stretti, molte unità simili tra loro), è stato realizzato come un progetto tradizionale. Tutti e sei i satelliti sono stati lanciati simultaneamente, mentre un approccio iterativo avrebbe suggerito di arrivare alla realizzazione finale per step: lanciare prima un satellite, magari più semplice di quelli finali, capire se c’erano problemi gravi, errori, e poi procedere con il resto della costellazione. E di problemi gravi ne abbiamo trovati tanti in questi mesi. Grazie all’aiuto fondamentale dei nostri amici francesi di Adrelys e dell’Università di Versailles  siamo riusciti a capire che il più grave di tutti, la incapacità di comandare la maggior parte dei nostri satelliti, è la conseguenza della mancata apertura delle antenne VHF.  Un componente dal costo di poche migliaia di euro e utilizzato centinaia di volte nello spazio ha compromesso l’intera missione. Essendo stato considerato HERMES-PF un pezzo unico, non avremo la possibilità di imparare dai nostri errori: HERMES finisce qui. Una vera beffa. Ma una beffa ancora migliore è che il Pathfinder, come dice la parola stessa, voleva essere il precursore di un osservatorio vero e proprio per transienti di alta energia. Un osservatorio capace di identificare e localizzare transienti su tutto il cielo e in ogni momento. Oggi più che mai necessario dopo che il cavallo di battaglia in questo campo, il satellite Swift della NASA, si avvia a rientrare nell’atmosfera, e dopo che l’ESA ha pensato bene di non selezionare per il suo programma scientifico il successore naturale, Theseus.  La beffa più grande che il diavolo abbia mai fatto è stato convincere il mondo che lui non esiste. Ovviamente I soliti sospetti, Bryan Singer, 1995. 

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