Uno sguardo da vicino alla missione lunare di Nokia
In sintesi:
• Nokia vuole dimostrare che le tecnologie cellulari possono fornire la connettività affidabile, ad alta capacità ed efficiente necessaria per le future missioni con e senza equipaggio sulla Luna e su altri pianeti.
Per affrontare le loro missioni e vivere sulla Luna, gli astronauti avranno bisogno nello spazio delle stesse capacità avanzate che abbiamo sulla Terra. Avranno bisogno di accedere a funzionalità di comunicazione vocale, video e dati, nonché a dati telemetrici e biometrici. Per svolgere le loro missioni, dovranno collegarsi ad ampie reti di sensori, dispiegare carichi utili ed esperimenti scientifici e azionare a distanza robot e altri macchinari. Tutti questi scenari e tutte queste applicazioni richiederanno una solida connettività di rete.
• Le prime immagini del ghiaccio presente sul suolo lunare è possibile che vengano inviate attraverso la rete lunare Nokia.
• La mole di dati raccolti su IM-2 ci fornirà una grande quantità di conoscenze su un’area chiave della Luna, aiutandoci a preparare la strada per le future missioni Artemis con equipaggio.
• La superficie della Luna è uno degli ambienti più inospitali mai incontrati, senza atmosfera, senza protezione naturale dalle radiazioni cosmiche e con temperature che possono oscillare di 300° C tra il giorno e la notte lunari. Se Nokia può costruire una rete in grado di funzionare sulla Luna, si potrà costruire una rete in grado di funzionare negli ambienti più estremi della Terra.
Nokia Bell Labs installerà la prima rete cellulare sulla Luna per dimostrare che le tecnologie cellulari possono fornire le comunicazioni critiche necessarie per le future missioni lunari o marziane.
La NASA ha scelto Nokia per partecipare all’iniziativa Tipping Point, volta ad analizzare tecnologie spaziali sviluppate dall’industria che possano favorire lo sviluppo di capacità spaziali commerciali e sostenere le future missioni della NASA. A tale scopo, Nokia si è unita a Intuitive Machines e Lunar Outpost per la missione lunare senza equipaggio IM-2, che atterrerà al polo sud della Luna. Il lancio dell’IM-2 è attualmente previsto in una finestra di tre mesi a partire da novembre 2023, ma le tempistiche potrebbero cambiare a seconda della programmazione del lancio.
Per questa missione, Nokia Bell Labs ha sviluppato una versione a basso consumo della sua microcella 4G/LTE, compatta e adatta a sopportare le condizioni spaziali. La rete è progettata per affrontare il viaggio verso la Luna e funzionare nelle condizioni ambientali, di temperatura e di radiazione estreme della superficie lunare.
Il sistema 4G/LTE lunare avrà due componenti principali. Il primo è l’unità della stazione base, che sarà integrata direttamente nel veicolo spaziale di Intuitive Machines, il lander Nova-C, e fungerà da sito cellulare per la rete lunare. Il secondo componente sarà l’apparecchiatura radio installata su due veicoli lunari: il rover Mobile Autonomous Prospecting Platform (MAPP) di Lunar Outpost e la struttura di raccolta Micro-Nova di Intuitive Machines. Insieme, questi componenti radio formeranno una rete che permetterà ai veicoli e al lander di comunicare tra loro. Una potente connessione radio diretta a Terra dal lander fornirà un collegamento a casa, attraverso il quale i controllori della missione riceveranno dati e immagini e gestiranno a distanza i veicoli attraverso la rete cellulare.
Thierry Klein, Presidente di Bell Labs Solutions Research, Nokia, ha affermato: “Come il riparo, il cibo e il supporto vitale, le comunicazioni saranno una componente cruciale di qualsiasi futura missione lunare o su Marte. Invece di “reinventare la ruota” creando una rete proprietaria nello spazio, stiamo sfruttando le stesse tecnologie all’avanguardia che collegano miliardi di smartphone sulla Terra”.
Klein ha continuato: “L’umanità è sempre stata affascinata dallo spazio e questo interesse si è intensificato nel 21° secolo. Stiamo inviando sempre più uomini e macchine nello spazio per esplorare, studiare e persino perseguire nuove iniziative commerciali. Ovunque questi uomini e queste macchine vadano nel sistema solare, avranno bisogno di comunicazioni. Nokia è pronta a compiere questo viaggio con loro“.
Perché Nokia va sulla Luna
Nokia vuole dimostrare che le tecnologie cellulari possono fornire la connettività affidabile, ad alta capacità ed efficiente necessaria per le future missioni con e senza equipaggio sulla Luna e su altri pianeti.
Per rendere possibile una presenza umana duratura sulla Luna e su Marte in futuro, la connettività e le comunicazioni sono fondamentali. Gli astronauti avranno bisogno nello spazio delle stesse capacità avanzate che abbiamo sulla Terra per supportare le loro missioni e vivere. Avranno bisogno di accedere a funzionalità di comunicazione vocale, video e dati, nonché a dati telemetrici e biometrici. Per svolgere le loro missioni, dovranno collegarsi ad ampie reti di sensori, dispiegare carichi utili ed esperimenti scientifici e azionare a distanza robot e altri macchinari. Tutti questi scenari e tutte queste applicazioni richiederanno una solida connettività di rete.
Nokia Bell Labs vuole soddisfare le esigenze critiche di comunicazione dell’esplorazione spaziale per le missioni a breve e lungo termine. Riteniamo che il modo migliore per farlo non sia inventare una piattaforma di comunicazione completamente nuova per l’esplorazione planetaria. Dovremmo piuttosto sfruttare le stesse tecnologie che collegano miliardi di telefoni e dispositivi qui sulla Terra.
La missione IM-2 dal lancio alla conclusione
La missione IM-2 sarà lanciata dal Kennedy Space Center della NASA a Cape Canaveral, in Florida. Un razzo Falcon 9 di SpaceX trasporterà il lander Nova-C nello spazio su una traiettoria diretta verso la Luna. Da lì, il lander inizierà la sua prima sequenza di accensione dei motori, che manterrà il lander e la rete Nokia in rotta per il lungo viaggio verso la Luna.
Dopo circa cinque giorni di viaggio nello spazio, il lander Nova-C entrerà nell’orbita della Luna per un giorno terrestre. Dopo aver orbitato più volte attorno alla Luna, il lander accenderà nuovamente i motori per effettuare una discesa controllata verso la superficie lunare. La zona di atterraggio prevista è il Shackleton Connecting Ridge sul polo sud della Luna.
L’IM-2 ha molteplici obiettivi. Ad esempio, IM-2 dispiegherà in orbita lunare un satellite per le comunicazioni della York Space Systems; scaverà la regolite lunare con il trapano PRIME-1 della NASA; cercherà prove della presenza di ghiaccio lunare; e disporrà i primi veicoli di esplorazione sul polo sud della Luna. La rete 4G/LTE di Nokia sarà un elemento chiave di molte di queste missioni, fornendo la connettività di base tra il lander Nova-C e i due veicoli della missione.
Una volta sulla superficie lunare, il lander Nova-C diffonderà automaticamente la rete di Nokia. Il lander calerà a terra un involucro protettivo contenente il rover Lunar Outpost MAPP. Dopo aver raggiunto la superficie lunare, il rover estenderà le sue antenne e stabilirà una connessione con la stazione base.
Il rover MAPP inizierà quindi un viaggio di più giorni per esplorare la Shackleton Connecting Ridge, e mapperà autonomamente la superficie lunare raccogliendo immagini stereoscopiche e dati termici lungo il percorso. In particolare, il MAPP raccoglierà campioni di regolite lunare in uno speciale contenitore montato sulle ruote del rover. Le immagini di questo materiale, le prime mai raccolte dal polo sud della Luna, saranno inviate alla NASA per essere analizzate.
Servendosi della sofisticata telecamera RESOURCE sviluppata dal MIT, il MAPP scatterà immagini 3D e girerà video di formazioni rocciose e crateri unici, cercherà segni di ghiaccio lunare vicino ai bordi dei crateri. Il MAPP dispiegherà anche l’AstroAnt, un rover in miniatura, sviluppato dal MIT, che salirà in cima al rover Lunar Outpost. L’AstroAnt, che ha le dimensioni di una macchinina Matchbox, girerà sul tetto del MAPP raccogliendo dati sulla temperatura, mentre il rover MAPP stesso rotolerà sulla superficie lunare. Le immagini, i dati e la telemetria raccolti dal MAPP saranno inviati al lander attraverso la rete 4G/LTE e poi ritrasmessi a Terra. Nel frattempo, i controllori della missione Lunar Outpost in Colorado impartiranno comandi al rover attraverso la stessa connessione.
Mentre il rover MAPP sarà impegnato nell’esplorazione dell’ambiente circostante, Intuitive Machines dispiegherà il secondo veicolo lunare, lo speciale contenitore (tramoggia) Micro-Nova. A differenza del rover MAPP, che rotolerà sulla superficie lunare su ruote appositamente progettate, il Micro-Nova utilizzerà razzi a idrazina in raffiche controllate per spingersi su brevi distanze. In sintesi, “salterà” da un posto all’altro, accedendo a zone che altri veicoli non possono raggiungere. Il compito principale del Micro-Nova è quello di cercare ghiaccio lunare nelle profondità di un cratere lunare. Uno dei componenti attesi di questo ghiaccio è l’acqua, che sarebbe fondamentale per qualsiasi futura missione con equipaggio sulla Luna.
Una volta scaricato dal lander, il Micro-Nova stabilirà una connessione con la rete Nokia e inizierà una serie di salti, ognuno dei quali lo porterà più vicino alla destinazione del cratere. Nel suo penultimo salto, il Micro-Nova scenderà in un cratere dove inizierà a scattare foto di potenziali depositi di ghiaccio. La rete 4G/LTE trasmetterà poi i dati al lander e poi alla Terra, dall’interno del cratere o dopo che il Micro-Nova sarà tornato sulla superficie. È possibile che le prime immagini del ghiaccio sulla Luna vengano inviate attraverso la rete lunare Nokia.
Dopo circa 10 giorni terrestri, la missione IM-2 si concluderà. Quando la regione di Shackleton passerà alla notte lunare, la missione perderà la luce solare necessaria per alimentare le celle solari dell’apparecchiatura, rendendo impossibile un’ulteriore esplorazione. Ma al termine della missione, le ricerche scientifiche non saranno che al loro inizio.
La mole di dati raccolta su IM-2 ci fornirà una grande quantità di conoscenze su un’area chiave della Luna, aiutandoci a preparare la strada per le future missioni Artemis con equipaggio. La scoperta dell’acqua nella Shackleton Connecting Ridge porrebbe le basi per un habitat permanente al polo sud della Luna, poiché il ghiaccio d’acqua potrebbe essere convertito in ossigeno respirabile e persino utilizzato per creare carburante per un eventuale viaggio su Marte. Nel frattempo, i dati raccolti dai Nokia Bell Labs con la missione IM-2 saranno fondamentali per il progresso delle tecnologie di comunicazione nell’esplorazione dello spazio. Nokia non solo potrebbe progettare e costruire reti e dispositivi ottimizzati per le future missioni lunari e marziane, ma le conoscenze acquisite porterebbero a ulteriori miglioramenti delle reti impiegate in ambienti difficili proprio sulla Terra.
In che modo la missione lunare si collega alle attività di Nokia
Nokia è orgogliosa di partecipare all’esplorazione del nostro sistema solare, ma l’interesse per le reti extraterrestri è anche motivato da una serie di ragioni commerciali.
Con l’iniziativa Tipping Point, la NASA sta promuovendo una nuova era di partenariati pubblico-privati, guidando lo sviluppo di tecnologie spaziali critiche. Le tecnologie che emergeranno da Tipping Point potrebbero essere utilizzate nelle missioni Artemis, che stabiliranno operazioni sostenibili sulla Luna in preparazione di future spedizioni con equipaggio su Marte. Ciò rappresenta una serie di opportunità per Nokia e altre aziende Tipping Point di partecipare alla futura economia spaziale.
Proprio come le comunicazioni e le reti sono una parte vitale dell’economia sulla Terra, saranno un elemento essenziale in qualsiasi futura economia lunare o marziana. Le reti cellulari supporteranno l’infrastruttura dell’habitat e gli obiettivi della missione collegando i sensori e i veicoli di trasporto, i carichi utili scientifici, i droni esplorativi e i rover. I collegamenti cellulari potrebbero essere utilizzati per azionare a distanza i macchinari pericolosi necessari per la sopravvivenza, come le attrezzature per l’estrazione e la costruzione.
La connettività avrà un ruolo importante per l’internet lunare o marziana del futuro. Queste reti collegheranno i dispositivi personali utilizzati dagli astronauti, come tablet, laptop e dispositivi wearable. Un giorno gli astronauti potrebbero addirittura portare i loro smartphone nello spazio, utilizzandoli in un habitat sulla Luna o su Marte proprio come farebbero sulla Terra.
Questa rete non si limiterà a fornire dati fondamentali per i futuri sistemi di comunicazione lunare ma consentirà di acquisire conoscenze che potremo utilizzare proprio sulla Terra. La superficie della Luna è uno degli ambienti più inospitali che abbiamo mai incontrato, senza atmosfera, senza protezione naturale dalle radiazioni cosmiche e con temperature che possono oscillare fino a 300° C tra il giorno e la notte lunari. Se Nokia può costruire una rete in grado di funzionare sulla Luna, possiamo costruire una rete in grado di funzionare negli ambienti più estremi della Terra.
NASA
Attraverso l’iniziativa “Tipping Point”, la NASA sostiene le soluzioni sviluppate dall’industria e le tecnologie commerciali che possono risolvere le sfide fondamentali per la futura esplorazione dello spazio.
Intuitive Machines
Nokia farà un giro sulla superficie della Luna con il lander Nova-C di Intuitive Machine. La stazione base LTE e le antenne RF di Nokia saranno integrate direttamente nel lander.
Lunar Outpost
Il rover M1 Mobile Autonomous Prospecting Platform (MAPP) del Lunar Outpost trasporterà l’apparecchiatura utente (UE) e le antenne RF di Nokia, che manterranno un collegamento costante con la stazione base del lander Nova-C.
Lo spazio è una frontiera familiare per i Nokia Bell Labs
Nokia Bell Labs non è nuova all’esplorazione dello spazio. L’IM-2 è solo l’ultimo della lunga storia di collaborazione dei Bell Labs con partner governativi, scientifici e accademici nell’esplorazione dello spazio. Abbiamo collaborato con la NASA per lanciare in orbita uno dei primi satelliti di comunicazione al mondo, Telstar 1, nel 1962. Abbiamo fornito analisi e ingegneria dei sistemi per tutti i programmi spaziali statunitensi con equipaggio, da Mercury ad Apollo. ANel 1964, due ricercatori dei Bell Labs, Arno Penzias e Bob Wilson, fecero la scoperta fondamentale della radiazione cosmica di fondo a microonde, residuo del Big Bang.
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