Navigazione satellitare oltre l'orbita terrestre: sfide e soluzioni in ambiente lunare

L’esplorazione spaziale sta vivendo una fase di profonda trasformazione, trainata dal programma Artemis della NASA che, con i partner internazionali, tra cui l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), si pone l’obiettivo di riportare l’uomo sulla Luna in modo sostenibile e duraturo, gettando le basi per una presenza umana permanente nello spazio lunare e, in prospettiva, per le missioni verso Marte. In questo contesto, la navigazione autonoma rappresenta una delle sfide più rilevanti: le attuali reti di comunicazione come il Deep Space Network (DSN) mostrano limiti operativi significativi. Il numero crescente di missioni rischia di saturare la disponibilità delle antenne paraboliche, mentre i lunghi tempi di misurazione riducono l’efficienza complessiva. Diventa dunque essenziale sviluppare soluzioni che consentano ai veicoli spaziali di determinare la propria posizione in modo autonomo. I sistemi GNSS (Global Navigation Satellite Systems) rappresentano la soluzione più efficace ed economica per il posizionamento oltre l’orbita terrestre. Tuttavia, l’estensione del loro uso all’ambiente lunare non è priva di ostacoli, in quanto comporta operare oltre lo Space Service Volume (SSV) tradizionale. La tesi analizza la fattibilità della navigazione GNSS lunare, esaminando limiti e potenzialità, con particolare attenzione a tre aspetti fondamentali: le problematiche legate alla propagazione del segnale nel vuoto e alla riduzione della potenza ricevuta; i vincoli geometrici imposti dall’occultazione terrestre, che genera una regione di non-copertura nota come cono d’ombra GNSS; e la scarsa diversità angolare dei satelliti visibili dalla Luna, che degrada la precisione del calcolo di posizione. L’obiettivo è comprendere se e in quali condizioni i segnali GNSS possano costituire una risorsa efficace per supportare la prossima generazione di missioni lunari, trasformando un’infrastruttura nata per la Terra in uno strumento di navigazione per lo spazio.