Le mega-costellazioni satellitari si riferiscono a grandi flotte di centinaia o migliaia di veicoli spaziali che operano insieme in orbita. Tradizionalmente, i satelliti erano veicoli su misura di grandi dimensioni, che costavano fino a 1 miliardo di dollari ciascuno e venivano lanciati singolarmente o in piccoli gruppi. Al contrario, una mega-costellazione è composta da centinaia o migliaia di satelliti standardizzati, di dimensioni più piccole e prodotti in serie per ridurre i costi.
Le mega-costellazioni di solito operano in orbita terrestre bassa (Leo) al di sotto di 2000 km di altitudine. A queste altezze orbitali sono necessari centinaia o migliaia di satelliti per una connettività globale continua, l’osservazione della Terra e altri servizi. La Leo consente anche latenze dei segnali inferiori rispetto alle orbite più alte.
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Aziende che costruiscono mega-costellazioni
Diverse aziende hanno già schierato le prime mega-costellazioni con piani per espandersi ulteriormente:
- SpaceX – La costellazione Internet Starlink attualmente ha lanciato oltre 3000 satelliti. I piani di implementazione completa prevedono fino a 42.000 satelliti.
- OneWeb – Concentrandosi sulla connettività globale, OneWeb ha lanciato oltre 400 satelliti su una rete LEO pianificata di 6.372.
- Planet – Concentrata sull’osservazione della Terra, Planet ha già oltre 200 satelliti.
- Amazon – Di recente ha ottenuto l’approvazione normativa per la sua pianificata costellazione Project Kuiper di 3236 satelliti, per fornire Internet a banda larga globale.
- China SatNet – Attualmente gestisce circa 120 satelliti per le comunicazioni, con piani per espandersi a oltre 10.000.
Anche altri governi e aziende hanno proposto piani per mega-costellazioni, anche se in fasi ancora iniziali.
La rivoluzione nel settore dei lanci
L’ascesa di nuovi fornitori di servizi di lancio che si avvalgono di booster di razzi riutilizzabili, come SpaceX, ha ridotto drasticamente i costi di lancio nell’ultimo decennio. Si stima che il costo per kg in orbita terrestre bassa sia sceso da circa 40.000 dollari nel 2000 a 2.720 dollari nel 2020 sui razzi SpaceX (Jones, 2020). Questa riduzione di quasi 15 volte è stata un fattore economico chiave per le mega-costellazioni, rendendo conveniente il dispiegamento di centinaia di satelliti.
SpaceX ha indicato che in futuro sono possibili ulteriori riduzioni dei costi di lancio attraverso la completa riutilizzabilità. L’azienda sta anche sviluppando il sistema di lancio pesante Starship, destinato a fornire oltre 100.000 kg in orbita per volo. Tale capacità consentirebbe il dispiegamento di oltre 150 satelliti per lancio, aumentando ulteriormente la fattibilità di costruire rapidamente mega-costellazioni.
Innovazioni nel settore manifatturiero
Tradizionalmente, la costruzione di centinaia di satelliti ha comportato processi di produzione costosi e lunghi, con ogni satellite costruito sostanzialmente a mano come sistema unico. Gli sviluppatori di mega-costellazioni stanno introducendo nuove tecniche di produzione di massa per ottenere volumi elevati a costi unitari molto inferiori.
Ad esempio, si stima che SpaceX produca i suoi satelliti Starlink per circa 250.000 dollari ciascuno, rispetto ai tipici costi satellitari di 500 milioni di dollari o più (Sheetz, 2021). La standardizzazione dei progetti e la produzione automatizzata consentono economie di scala significative. Risulta che i satelliti OneWeb siano costati ciascuno meno di 1 milione di dollari con l’ambizione di raggiungere i 300.000 dollari per unità. Nel complesso, le proiezioni ottimistiche collocano i satelliti delle mega-costellazioni a 1/100 del costo dei satelliti tradizionali nel prossimo futuro (Sheetz, 2021).
Costi inferiori, nuove applicazioni
Questa massiccia riduzione dei costi di implementazione e produzione sta sganciando le applicazioni satellitari dalla dipendenza da elevati flussi di entrate come la radiodiffusione. Le mega-costellazioni possono aprire nuovi casi d’uso in aree come l’accesso a Internet a banda larga, le comunicazioni IoT, l’osservazione della Terra e l’elaborazione basata sullo spazio, che richiedono solo ricavi modesti per satellite.
Ad esempio, SpaceX attualmente addebita 110 dollari al mese per la connessione Internet a banda larga ai consumatori dalla sua rete Starlink (Crowley, 2022). Questo reddito relativamente basso da abbonamento, distribuito su migliaia di clienti per satellite, è sostenibile grazie ai costi contenuti di lancio e produzione.
Proiezioni del settore
Varie analisi stimano che il mercato totale dei lanci di piccoli satelliti crescerà da 4,4 miliardi di dollari nel 2019 a 15,7 miliardi di dollari entro il 2027 con l’intensificarsi delle mega-costellazioni (ResearchAndMarkets.com, 2020). Si prevede che i lanci annuali totali di piccoli satelliti inferiori a 600 kg aumenteranno di quasi 10 volte, passando da 302 lanci nel 2019 a 2.755 lanci entro il 2028 (BryceTech, 2021).
I ricavi del settore satellitare direttamente abilitati da queste costellazioni potrebbero raggiungere i 10 miliardi di dollari o più all’anno (Sheetz, 2021). Si prevede che nei prossimi dieci anni saranno lanciati circa 30.000 satelliti man mano che le aziende svilupperanno reti incentrate su banda larga, connettività IoT, osservazione della Terra, computing spaziale e altri servizi (BryceTech, 2021).
L’evoluzione dello scenario
Nel complesso, lo sviluppo delle mega-costellazioni satellitari promette di trasformare radicalmente la space economy. La combinazione di costi di lancio ridotti e di satelliti a basso costo prodotti in serie consente applicazioni che in precedenza erano troppo costose. Man mano che queste costellazioni continueranno la loro implementazione nel prossimo decennio, lo spazio diverrà un settore in grado di supportare una gamma molto più ampia di attività commerciali profittevoli. Sarà necessaria una specifica attenzione alle esternalità, come i detriti spaziali, per garantire che questo progresso economico si accompagni anche alla sostenibilità.
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