Donna Moderna
FocusJunior.it > Scienza > Spazio > A scuola di missioni spaziali: centri di controllo satellitari

A scuola di missioni spaziali: centri di controllo satellitari

Stampa
A scuola di missioni spaziali: centri di controllo satellitari
Shutterstock

Come funziona e quale organizzazione si nasconde dietro il funzionamento dei centri di controllo? Ecco come si svolge la vita all’interno di queste sale dove nulla è lasciato al caso

  • Centri di controllo: esistono davvero
  • Il lavoro dei "controllori"
  • Cosa succede in caso di guasto?
  • Esperimento in classe: seguiamo un satellite

CENTRI DI CONTROLLO: ESISTONO DAVVERO

In ogni film dedicato allo spazio c’é sempre una scena in cui un grandissimo numero di ingegneri e manager si trovano in una stanza piena di computer da dove monitorano una fase critica di una missione. Che sia il lancio di un razzo, che sia l’arrivo degli astronauti nella Stazione Spaziale Internazionale, o la ricezione di un segnale di un satellite che atterra su una cometa, viviamo sempre un momento di suspance prima della conferma che tutto sia andato a buon fine, e allora tutti esplodono in un grande urlo di felicità e liberazione.

Ma si tratta solo di film o tutto questo esiste anche nella realtà? Stiamo parlando dei centri di controllo delle missioni spaziali e la risposta è sì, esistono anche nella vita reale.

IL LAVORO DEI "CONTROLLORI"

Nella loro complessità, queste sale sono minuziosamente organizzate. Per capire come si svolge la vita al loro interno, bisogna innanzitutto distinguere il contributo automatizzato (computer) dal contributo umano. I computer nelle sale di controllo sono macchine “intelligenti”, programmate per eseguire le operazioni satellitari, monitorare la salute dei satelliti e avvertire in caso di anomalie. Spesso però non sono in grado di risolvere i problemi in maniera autonoma. Per questo motivo entra in gioco il contributo umano: i centri di controllo sono sempre abitati, giorno e notte, tutti i giorni dell’anno, incluse le domeniche e i giorni festivi. Nei momenti critici, come quelli menzionati precedentemente, sono presenti numerose persone, ma durante i periodi di routine, gruppi di una o due persone, si alternano per essere sempre presenti.

Queste persone si chiamano “controllori”, e il loro compito è di assicurarsi che tutto si stia svolgendo nella normalità, e sono anche coloro che intervengono per risolvere i problemi quando si manifestano.

Ma che cosa controllano tutti questi computer? Ognuno di essi è dedicato a un particolare sottosistema che può appartenere alla parte del satellite, oppure alla parte terrestre. I computer collegati al satellite hanno la funzione primaria di monitorare tutto ciò che lo riguarda, come per esempio la sua “salute”, ovvero parametri come la temperatura o lo stato delle batterie. I computer invece che si dedicano alla parte terrestre sono responsabili di tutta l’infrastruttura presente sul nostro pianeta in supporto alle operazioni satellitari. Per fare un esempio, vengono monitorate le antenne attraverso le quali comunichiamo con i satelliti, oppure i sistemi di processamento dei dati, o ancora i sistemi di disseminazione dei dati.

E se qualcosa non funziona? Entra in gioco un fattore fondamentale quando si parla di operazioni satellitari: stiamo parlando della ridondanza (più elementi in grado di svolgere una medesima funzione). Nella complessa infrastruttura satellitare e di supporto, l’errore di guasto singolo, il cosiddetto single point of failure non è contemplato. Esistono diversi backup cui ci si appoggia in caso di problema e allora si fa un cambio, utilizzando il sistema secondario, fino a quando non si risolve il problema nel sistema primario.

COSA SUCCEDE IN CASO DI GUASTO?

Quali possono essere le occasioni in cui ci si rivolge al sistema ridondante in un centro di controllo? Iniziamo dal caso più semplice, in cui un singolo computer non funziona. In passato questo avrebbe potuto causare grossi problemi perché sarebbe stato necessario riconfigurare un altro computer per poter supportare le funzioni del primo. Oggigiorno, invece, molti sistemi sono stati “virtualizzati”, ovvero tramite l’utilizzo di uno username e di una password è possibile accedere a un determinato sottosistema da qualsiasi computer.

La situazione si complica nel caso in cui sia tutta l’infrastruttura operativa a non funzionare. Per risolvere questo problema, il centro di controllo è provvisto di due piattaforme: una operativa e una di validazione.

I sistemi di validazione possono ricevere in tempo reale la telemetria (cioè tutti i dati del satellite), ma in condizioni normali vengono solo utilizzati per validare nuovi software o procedure prima di trasferirle alla parte operativa. Nel caso in cui però vi sia un problema in tutta la piattaforma operativa, allora è possibile trasferire tutte le operazioni nella piattaforma di validazione che da passiva diventa attiva. E si può usare per mandare comandi al satellite e monitorare i sottosistemi.

Se invece il problema è molto più grande e non è proprio possibile accedere al centro di controllo, per esempio in caso di terremoto o incendio? I centri di controllo sono attrezzati anche per questo. Esistono di fatto backup in altre città o persino in altri Stati che possono essere attivati per prendere il controllo delle operazioni. Questi centri spesso non hanno tutte le funzionalità dei centri principali e sono molto più piccoli, ma sono necessari per monitorare le funzioni primarie e assicurarsi il benessere del satellite fino a quando non sarà possibile ritornare al centro di controllo principale. Insomma, il lavoro che si svolge dietro le quinte dei centri di controllo è enorme e per far sì che tutto funzioni alla perfezione nulla può essere lasciato al caso. E se lo guardiamo dal punto di vista del satellite? È una sicurezza sapere di avere sempre qualcuno sulla Terra su cui contare.

ESPERIMENTO IN CLASSE: SEGUIAMO UN SATELLITE

Primo obiettivo: seguire un satellite. Per poter comunicare i satelliti nello spazio e le antenne sulla Terra devono essere l’uno di fronte all’altro, senza oggetti tra di loro. Fate un esperimento in classe: uno studente sarà l’antenna di un centro di controllo che deve mantenere il contatto con il suo satellite.

Materiale: Non è necessario alcun materiale di supporto. Coinvolgiamo due alunni.

Svolgimento: I due alunni svolgono rispettivamente: uno il ruolo di satellite e l’altro il ruolo di antenna. All’inizio dell’esercizio i due si trovano in uno stesso punto, che rappresenta il centro di un orologio immaginario. Stabiliamo tre orari:

  • 1) 00:30
  • 2) 09:15
  • 3) 11:25

Partendo dal centro dell’orologio, il “satellite” si posiziona come la lancetta dell’ora, mentre l’“antenna” come i minuti. Fate osservare che il satellite e l’antenna si trovano sempre l’uno di fronte all’altro, in maniera simmetrica rispetto al centro. La linea immaginaria che li unisce è la linea attraverso la quale si scambia l’informazione tra di loro, la quale è monitorata nel centri di controllo.

Secondo obiettivo: capire l’importanza della ridondanza con il gioco del telefono senza fili.

Materiale: non è necessario alcun materiale di supporto.

Svolgimento: Dividere i bambini in due gruppi e distribuirli in due file. Una fila rappresenta il sistema primario. La seconda fila rappresenta il sistema ridondante. La missione è trasferire l’informazione dal primo all’ultimo bambino. Si possono scegliere le seguenti parole:

  • Segnale satellitare;
  • Alpha Centauri;
  • Satellite;
  • Extraterrestri;
  • Anelli di Saturno.

Dal primo all’ultimo bambino, in entrambe le file, viene passata l’informazione all’orecchio. L’ultimo bambino deve scrivere su un foglio la parola che gli è arrivata. Quante volte il sistema primario è riuscito a trasferire l’informazione correttamente? Quante volte invece il sistema primario si è rotto e l’informazione corretta
è stata trasferita dal sistema ridondante?

Scopri le altre lezioni del percorso “A scuola di missioni spaziali”

A scuola di missioni spaziali: la Stazione Spaziale Internazionale

A scuola di missioni spaziali: I satelliti in in orbita per capire la Terra