Verso un mondo senza fili

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In Florida, una squadra di soccorso può richiedere supporto per la gestione dell’emergenza utilizzando un telefono cellulare, sebbene l’intera rete di comunicazione cellulare sia andata distrutta a causa dell’uragano. Contemporaneamente un soldato impegnato in zona di guerra in medio oriente può facilmente comunicare con la propria figlia a casa e farsi raccontare il suo primo giorno di scuola. Ogni giorno, in tutto il mondo, i servizi di comunicazione satellitare mobile sono fondamentali per chi opera laddove mancano, o sono carenti, le reti telefoniche terrestri o GSM: compagnie petrolifere ed estrattive, imbarcazioni per la pesca commerciale, cantieri, aziende di pubblica utilità, servizi forestali, utenti governativi, militari e persino privati impegnati in escursioni e scalate in montagna o comunque operanti in zone difficili.

Le chiamate vocali - così come le connessioni dati a Internet - sono eseguite tramite telefoni cellulari che si connettono a satelliti orbitanti anziché ai ripetitori della rete telefonica terrestre. Leader di questo settore delle telecomunicazioni in rapida evoluzione è Globalstar - il più importante fornitore mondiale di servizi di comunicazione satellitare mobile globale voce e dati, con più di 375.000 abbonati in 120 paesi. Globalstar impiega una costellazione di 48 satelliti orbitanti LEO (Low-Earth Orbit) a una quota di 1.414 Km e che in circa 90 minuti effettuano una rotazione completa intorno alla terra. Ogni satellite è equipaggiato con pannelli solari per l’energia elettrica e con due array di antenne rivolte verso la terra per perfette comunicazioni bi-direzionali.

Tecnici al lavoro sulla linea di montaggio dei satelliti Globalstar di seconda generazione, nello stabilimento Thales Alenia Space di Roma. Globalstar è una costellazione di satelliti di tipo LEO (Low Earth Orbit) per telecomunicazioni satellitari globali (voce e dati)

Come piccoli ripetitori nel cielo, i satelliti ricevono i segnali, li amplificano e li ritrasmettono alle stazioni terrestri che processano le chiamate voce o dati e le distribuiscono alle reti telefoniche locali o a Internet. Per prevenire possibili interruzioni di chiamata causate da costruzioni o asperità del terreno che possono ostacolare i segnali telefonici, numerosi satelliti raccolgono contemporaneamente lo stesso segnale che, tramite un sofisticato sistema di gestione della comunicazione, viene reindirizzato automaticamente al satellite più opportuno della rete Globalstar. La costellazione e la rete terrestre forniscono attualmente copertura ai luoghi più sperduti della terra a eccezione soltanto delle aree centro meridionali dell’Asia e dell’Africa. Globalstar ha comunque pianificato di estendere il servizio a tali aree, nei prossimi anni.

Con l’avvicinarsi della fine della loro vita operativa, è previsto che i satelliti Globalstar vengano sostituiti a partire dal terzo trimestre del 2010, quando un razzo vettore a tre stadi Soyuz trasporterà in orbita i primi sei satelliti di seconda generazione. Questi nuovi satelliti sono progettati per garantire migliore affidabilità, maggiore potenza e un’aspettativa di vita di 15 anni - doppia rispetto agli apparati di prima generazione. La nuova costellazione e il successivo aggiornamento della rete terrestre offriranno un servizio più affidabile e maggiore velocità di trasferimento dati, necessarie per supportare i servizi della prossima generazione, basati su protocollo Internet.

Costruzione, integrazione e verifica dei satelliti
Prime contractor di questo enorme progetto è Thales Alenia Space, il maggior costruttore europeo di satelliti. Thales Alenia Space è una realtà industriale all’avanguardia nel campo delle strutture orbitanti, costituita da Thales (67%) e Finmeccanica (33%), che forma con Telespazio la “Space Alliance”. Con 11 siti industriali in 4 Paesi europei (Francia, Italia, Spagna e Belgio) e 7.200 dipendenti nel mondo, Thales Alenia Space rappresenta un punto di riferimento assoluto per lo sviluppo nel settore spaziale: dalla navigazione alle telecomunicazioni, dalla meteorologia al controllo ambientale, dalla difesa alla scienza e all’osservazione.

Thales Alenia Space ha la responsabilità contrattuale per la progettazione, la realizzazione e la consegna dei 48 satelliti di seconda generazione per la nuova costellazione Globalstar. L’azienda si occupa inoltre dell’aggiornamento del Centro di Controllo delle Operazioni Satellitari Globalstar, delle Unità di Telemetria e Comando e del software e hardware di Verifica Orbitale installati nelle stazioni terrestri Globalstar, dislocate in tutto il mondo.

Particolari della linea di assemblaggio di Thales Alenia Space, il maggior produttore di satellite europeo

Unica realtà in Europa con capacità integrate di fabbricazione e verifica per la realizzazione e l’integrazione di satelliti, Thales Alenia Space ha i propri centri AIT (Assembly, Integration and Test) localizzati nei tre siti industriali di Roma (Italia), Cannes e Tolosa (Francia). L’organizzazione distribuita si dimostra perfettamente adatta per la gestione di progetti di grandi costellazioni satellitari, grazie anche alle competenze specialistiche per il trasporto di apparati altamente sofisticati tra le varie sedi e, per la consegna di satelliti già integrati e dei relativi sistemi di acquisizione dei dati, direttamente presso i siti di lancio.

Uno dei ruoli cruciali di questi siti industriali è la capacità di verificare i satelliti per assicurare che componenti così delicati possano sopportare le fragorose sollecitazioni acustiche e le stridenti vibrazioni prodotte in fase di lancio del veicolo spaziale, destinato al loro trasporto in orbita. Gli ingegneri pongono estrema attenzione alle migliaia di singoli componenti e sottosistemi che devono assolutamente rimanere intatti, garantendo collegamenti affidabili e la piena operatività funzionale – ad esempio, si pensi ai delicati componenti strutturali per l’apertura degli specchi solari e delle antenne, e ai sistemi elettronici di bordo estremamente sofisticati e complessi, equipaggiati con i loro circuiti di interconnessione, semiconduttori, processori di segnali e altri componenti altamente tecnologici. La fase di verifica è estremamente critica per il mercato spaziale poiché il guasto anche del più piccolo e, apparentemente insignificante, componente, può determinare il fallimento di un intera missione.

Presso tutti e tre i Centri AIT vengono eseguite le varie fasi degli accuratissimi test di verifica ambientale. Specificatamente per il progetto Globalstar, la qualifica a vibrazioni sinusoidali e a eccitazioni acustiche viene portata a termine nello stabilimento di Cannes. Nella sede di Roma vengono eseguite le qualifiche acustiche sul modello di volo, subito prima dell’assemblaggio finale e del trasferimento alla rampa di lancio. Le antenne vengono verificate presso i siti specializzati di Tolosa (Francia) e L’Aquila (Italia).

La soluzione standard LMS
In tutti i siti produttivi, i test sono condotti utilizzando frontali LMS SCADAS, allo stato dell’arte per la generazione e l’acquisizione dei segnali, in combinazione con gli applicativi software LMS Test.Lab per il controllo e il data reduction. Con un sistema da più di 1200 canali distribuiti nei tre Centri AIT, Thales Alenia Space è certamente da considerare al primo posto nel mondo, tra le aziende che si sono dotate e, utilizzano quotidianamente, i sistemi LMS.
Il sistema LMS, con le sue elevate performance di qualità del segnale e velocità di acquisizione, unitamente a eccezionali caratteristiche di flessibilità e versatilità, è indubbiamente una delle chiavi del successo dell’azienda in questi progetti satellitari di ingente importanza.

“La standardizzazione sulle soluzioni di test LMS rappresenta un sicuro vantaggio. I nostri sistemi di test sono completamente compatibili con quelli del nostro maggior cliente – ESA” – Jean-Charles Delambre, vibration and mechanical testing expert – Thales Alenia Space Cannes Dynamic Test Facility

Ognuno dei centri AIT è completamente autonomo e dotato di infrastrutture, destinate alla qualifica acustica e a vibrazioni e ad altri test ambientali, perfettamente dimensionate per le specifiche esigenze e applicazioni. Il centro di Cannes è in grado di ospitare i sottosistemi principali, grandi antenne e specchi solari e, satelliti completi fino a 6 tonnellate, mentre per il sito romano il limite è di 3 tonnellate; il centro di Tolosa è dedicato essenzialmente alla verifica di componenti come unità elettroniche e antenne. I sistemi LMS in uso presso i tre centri AIT vengono impiegati anche per test più specializzati: a Roma, ad esempio, i carichi impulsivi a cui è sottoposto il satellite a causa della separazione degli stati del razzo vettore, vengono replicati in laboratorio su tavola vibrante, controllata dal sistema LMS che gestisce in parallelo la sincronizzazione delle riprese video, effettuate con una telecamera ad alta velocità, che registra la risposta strutturale del satellite.

I centri AIT possono eseguire test di qualifica sia in relazione alle proprie commesse esterne, sia operando in collaborazione con altri centri di Thales Alenia Space su programmi più impegnativi come, ad esempio, Globalstar stesso o i satelliti per navigazione Galileo e EGNOS o, ancora, le missioni scientifiche Herschel, Planck e Mars Express. “La standardizzazione sulla soluzione LMS è per noi estremamente vantaggiosa” afferma Jean-Charles Delambre, esperto di prove meccaniche e vibrazioni presso il Laboratorio Prove Dinamiche di Thales Alenia Space a Cannes. “I nostri sistemi di sperimentazione sono perfettamente compatibili con quelli del nostro principale cliente, dal momento che anche l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) utilizza regolarmente la soluzione LMS.

Così siamo in grado di assicurare che le nostre procedure di collaudo sono perfettamente conformi alle loro specifiche di prova. Inoltre possiamo scambiarci facilmente dati e informazioni tecniche e condividere le ‘best practice’ relative ai molteplici programmi satellitari sui quali lavoriamo per loro. Da non trascurare poi, il fatto che i nostri tecnici possono lavorare con estrema semplicità in uno qualsiasi dei centri, grazie all’omogeneità della tecnologia LMS. La loro competenza sul sistema viene trasferita rapidamente nell’ambito dell’organizzazione globale Thales Alenia Space e di quella dei nostri partner esterni come ESA. Questa standardizzazione mostra il proprio reale valore aggiunto nel caso in cui sia necessario un lavoro perfettamente coordinato e l’esecuzione efficiente di prove nell’ambito di grossi progetti in collaborazione come Globalstar.”

Un lavoro di squadra perfettamente orchestrato
“Per poter rispondere adeguatamente a queste esigenze, ricorriamo a un approccio a ‘isola tecnica’ dove diversi team di persone convergono simultaneamente al sito di prova per completare il lavoro nel più breve tempo possibile – tecnici per il set-up, il controllo e l’acquisizione dei dati, specialisti dell’impianto di vibrazione, ingegneri addetti alle attrezzature e alla strumentazione.” Daniele Tiani, Responsabile del Dipartimento Prove Meccaniche IU_AIT di Roma, spiega come i team siano in grado di eseguire le prove in tempi così rapidi – spingendosi praticamente al limite - grazie all’estrema fiducia riposta nel sistema LMS. Durante l’esecuzione del test, le misure sono continuamente confrontate con i limiti prescritti e in caso di necessità viene automaticamente interrotto da un loop di controllo che, attivando un comando di stop, riduce gradualmente il segnale di comando che genera la vibrazione.

“Con i test controllati dal sistema LMS possiamo stare tranquilli, perchè siamo sicuri che i nostri sottosistemi e componenti, estremamente fragili e costosi, sono completamente protetti, mentre la sequenza di prova viene portata a termine esattamente come richiesto,” puntualizza Tiani. “Con sistemi meno affidabili, i test devono procedere con maggiore cautela e gli ingegneri sono costretti ad aumentare gradualmente e molto lentamente i livelli di vibrazione, per assicurarsi che il componente in prova non subisca alcun danno. La piena fiducia negli algoritmi di controllo e la comprovata affidabilità sono la prerogativa assoluta del sistema LMS.”

Il fattore tempo / Risultati in tempo reale e in completa sicurezza
Altra caratteristica del sistema LMS, utilissima per comprimere i cicli di prova, è la capacità di processamento parallelo che consente di analizzare le misure in tempo reale, visualizzare i grafici dei canali più critici durante l’esecuzione della prova e fornire i risultati completi immediatamente al termine del test.  “Visualizzando al volo i risultati, gli ingegneri possono individuare velocemente una qualsiasi inconsistenza e attuare immediatamente le misure correttive necessarie – anche nel bel mezzo di una prova,” spiega l’Ing. Tiani. “In questo modo si risparmiano ore – spesso giorni – di tempo preziosissimo, che andrebbe altrimenti sprecato in attesa dei risultati, solo per scoprire, magari un problema, che obbliga alla ripetizione dell’intero test.”

Un ulteriore risparmio in termini di tempo deriva dall’architettura distribuita dei frontali di acquisizione LMS, che evita di dover ripetere operazioni dispendiose, scollegando, ri-collegando e ri-verificando centinaia di cavi degli accelerometri in fase di trasferimento del satellite dall’area di pre-verifica a quella di qualifica finale. In questo modo si velocizza la procedura per partizionare un test complesso in fasi successive, qualora non si disponga di un numero di canali, sufficiente a consentire l’esecuzione della prova d’insieme. “Grazie a pannelli pre-cablati per collegare i segnali agli opportuni canali dei frontali LMS SCADAS e qualche cavo master, oggi possiamo riconfigurare l’intero schema fisico di collegamento in poche ore, anziché, come capitava in passato, in quattro o anche più giorni,” precisa Tiani.

Competenze di eccellenza per un’assoluta competitività
Con queste potenzialità, Thales Alenia Space è diventata uno dei protagonisti dell’industria spaziale mondiale. “Esiste un evidente vantaggio competitivo per Thales Alenia Space nell’aver scelto di standardizzare i sistemi di sperimentazione sulla soluzione offerta da LMS, riconosciuta per una tecnologia all’avanguardia e un eccezionale servizio di assistenza ai clienti. In un’industria come quella dello sviluppo e la qualifica di satelliti, dove prestazioni, affidabilità e compatibilità dei sistemi digitali sono cruciali, la tendenza verso LMS come standard di riferimento del settore, ha certamente un senso. Dal punto di vista di ciascuna organizzazione c’è da mettere in gioco davvero troppo per poter affidare progetti del valore di centinaia di milioni di euro a un’alternativa che non sia all’altezza della comprovata affidabilità delle persone e della tecnologia LMS.”

Per maggiori informazioni: LMS Italiana, info.it@lmsintl.com, www.lmsintl.com

Jennifer Schlegel, editor, LMS International

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