IL PLANNING E SCHEDULING DI SATELLITI PER L’OSSERVAZIONE TERRESTRE

L'azienda

Space Software Italia (SSI) SpA, appartenente al gruppo Finmeccanica, progetta e sviluppa grandi sistemi di software avanzati per applicazioni spaziali, civili e militari. Le tecnologie e i sistemi sviluppati da SSI hanno numerosi campi di applicazione tra i quali i sistemi spaziali, navali ed avionici, il comando e il controllo satellitare, la pianificazione e il controllo di missione, i sistemi e le reti terrestri di controllo satellitare, i simulatori di sottosistemi e di scenario, le reti intelligenti, la formazione, la manutenzione software e la gestione operazioni. SSI partecipa a tutti i principali programmi spaziali civili, commerciali e militari gestiti dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ed in particolare al programma COSMO-SkyMed per l'osservazione terrestre.

Il Progetto

Il programma Cosmo-SkyMed (COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin Observation) è sviluppato dall'Agenzia Spaziale Italiana in collaborazione con AleniaSpazio, Telespazio ed altre aziende del gruppo Finmeccanica, tra cui Space Software Italia. Esso prevede la realizzazione delle prima costellazione di satelliti per l'osservazione terrestre, composta da quattro satelliti equipaggiati con sensori radar ad apertura sintetica in Banda-X, in grado di operare in ogni condizione di illuminazione e di visibilità, con alta risoluzione e con ridotti tempi di rivisitazione. Le caratteristiche essenziali del sistema sono uniche a livello mondiale per quanto riguarda: la qualità delle immagini in tutte le modalità di ripresa; la capacità operativa di ripresa fino a 1800 immagini giornaliere; la quantità di prodotti con accuratissima localizzazione geografica. Queste caratteristiche innovative consentiranno l'uso di Cosmo-SkyMed nella gestione dell'ambiente, in particolare dei disastri naturali, e nella sorveglianza militare. Il Sistema sarà realizzato gradualmente, con il primo lancio negli ultimi mesi del 2006 ed i rimanenti a seguire ogni otto mesi, in modo da divenire pienamente operativo alla fine del 2008. Il suo utilizzo sarà comunque possibile dall'inizio del 2007. Previsto dal Piano Spaziale Nazionale 2003-2005, il programma Cosmo Sky-Med è finanziato dal ministero dell'Istruzione, Università e Ricerca per 620 milioni e dal ministero della Difesa per 155 milioni, per un totale di 775 milioni. Il Programma è inoltre parte dell'Accordo di Torino tra Italia e Francia sull'Osservazione della Terra dallo Spazio, firmato nel gennaio 2001 e ratificato dai governi italiano e francese.

Lo Sviluppo

Il progetto sviluppato nell'OptLab, Laboratorio di Ricerca Operativa dell'Università degli Studi di Milano (sede di Crema) è consistito nella formalizzazione del problema di planning e scheduling dei satelliti e nella realizzazione e sperimentazione di un algoritmo che tenesse conto di tutti i vincoli del problema e consentisse di acquisire il maggior numero possibile di immagini.

Ogni richiesta di osservazione corrisponde a una o più immagini da acquisire e per ciascuna immagine esistono numerose possibilità di acquisizione (Data Taken Oppounities) da parte dei diversi satelliti. I satelliti mantengono le immagini in una memoria di bordo per ritrasmetterle a stazioni di Terra durante alcune particolari finestre temporali. Esistono diverse modalità di acquisizione e diverse modalità di trasmissione ed anche vincoli che legano le due diverse attività. Le acquisizioni sono ulteriormente vincolate da profili operativi che tengono conto delle caratteristiche tecnologiche degli strumenti di bordo e dalla memoria di bordo. Lo scheduler realizzato può risolvere in pochi minuti su un normale PC problemi di dimensioni enormi, con alcune migliaia di richieste di osservazioni al giorno, che corrispondono ad alcuni milioni di DTO sull'intero orizzonte di pianificazione, arrivando a sfruttare al massimo le possibilità della costellazione e consentendo di identificare i colli di bottiglia del sistema. Ulteriori sviluppi tuttora in corso riguardano le osservazioni interferometriche e la gestione delle priorità tra diverse classi di utenti del sistema.