Velivoli ad ala rotante di nuova generazione, velivoli autonomi, volo suborbitale e ipersonico, piattaforme stratosferiche, Osservazione della Terra, esplorazione dell’Universo, accesso allo spazio. Sono alcuni dei temi indicati come prioritari per il settore aerospaziale nel Programma nazionale per la Ricerca (Pnr) 2021-2027, pubblicato di recente sul sito del ministero dell’Università, che orienta le politiche della ricerca in Italia puntando a favorire una maggiore sintonia e un più efficace coordinamento delle politiche di ricerca a livello europeo, nazionale e regionale e a rafforzare la presenza e la competitività dei ricercatori italiani nello Spazio europeo della ricerca e sulla scena globale.
Frutto di un’ampia consultazione, il Pnr – che si apre con la prefazione del ministro uscente Gaetano Manfredi – si sviluppa nello stesso arco temporale (sette anni) della programmazione europea ed è pensato per contribuire al raggiungimento dei Sustainable Development Goals (SDGs) delle Nazioni Unite, delle priorità della Commissione Europea, degli Obiettivi della politica di coesione 2021-2027 nonché all’iniziativa Next Generation EU.
“All’attuazione del Pnr 2021-2027 sono destinati fondi di provenienza diversa, tra i quali risorse di bilancio del Ministero per l’università e la ricerca, i fondi strutturali e di investimento europei, i fondi nazionali destinati alla politica di coesione e i programmi europei a gestione diretta (Horizon Europe, InvestEU, Europa digitale, Erasmus+, Europa Creativa, Life). Il Pnr 2021-2027 – spiega il Mur – è articolato in priorità di sistema, grandi ambiti di ricerca e innovazione e relative aree d’intervento, piani nazionali e missioni. Le priorità di sistema sono pensate allo scopo di consolidare i punti di forza e superare le debolezza del nostro sistema della ricerca”. I sei grandi ambiti di ricerca e innovazione e relative aree d’intervento rispecchiano i sei cluster di Horizon Europe, il programma quadro europeo per la ricerca e l’innovazione 2021-2027.
L’aerospazio fa parte di uno dei sei grandi ambiti di ricerca – intitolato “Digitale, Industria, Aerospazio” – e si articola in 11 punti, che corrispondono ad altrettanti settori su cui l’Italia intende puntare nei prossimi anni partendo dal riconoscimento dell’alta valenza strategico-politica del settore che vanta nel nostro Paese una lunga tradizione che fa sì che oggi l’Italia riesca a coprire, grazie all’efficace coordinamento tra università ed enti di ricerca e al qualificato sistema di piccole, medie e grandi industrie, l’intera catena del valore, distribuita su tutto il territorio nazionale. La ricerca aerospaziale ha ricadute in molti campi “per l’effetto volano – si legge nel Pnr – legato alle tecnologie sempre più performanti richieste nel settore aerospaziale e per il carattere fortemente interdisciplinare dell’aerospazio. Per questo il documento copre sia gli aspetti di ricerca fondamentale, alla base del progresso delle conoscenze, sia lo sviluppo di nuove tecnologie, al fine di rafforzare la competitività del Paese e consolidarne la posizione di eccellenza nel panorama internazionale”.
Gli 11 punti in cui si articola la voce “aerospazio” rispecchiano altrettante priorità rispetto alle quali è necessaria una visione di lungo periodo per incrementare ancora di più la posizione del Paese. “Il Pnr pone, inoltre, grande attenzione alla formazione di terzo livello (dottorati e master) nel settore aerospaziale, anche per il suo effetto di stimolo verso le discipline tecnico-scientifiche, e al potenziamento del numero degli addetti”. Le 11 articolazioni sono: Velivoli ad ala rotante di nuova generazione; Riduzione impatto ambientale e incremento del benessere in aeronautica; Velivoli autonomi; Strutture intelligenti, supermateriali e tecnologie innovative; Controllo del traffico aereo; Volo suborbitale e ipersonico, piattaforme stratosferiche, rientro; Osservazione della terra (OT), telecomunicazioni (Tlc) e navigazione; Esplorazione e osservazione dell’universo; Accesso allo spazio; Satelliti di nuova generazione; Esplorazione umana dello spazio.
Guardando all’ambito più prettamente spaziale, su cui si focalizzano le articolazioni da 6 a 11, nel Pnr si parte dai nuovi scenari di ricerca e di sperimentazione aperti dalle piattaforme stratosferiche e dai voli suborbitali attraverso l’utilizzo di quote non praticabili da aerei o satelliti, offrendo una vasta gamma di opportunità per diverse applicazioni scientifiche e di ricerca.
In questo ambito gli obiettivi del programma sono:
- a) supportare e promuovere la capacità nazionale per il volo stratosferico con un dimostratore in scala e, sulla base dei risultati di Space Rider e del programma nazionale Iperdrone, di rientro di veicoli da missioni extra-atmosferiche orbitali o suborbitali per la validazione di concetti di missione e sviluppo di nuovi payload;
- b) il volo suborbitale e ipersonico, sviluppando le tecnologie abilitanti, favorendo lo sviluppo di modelli, tecnologie e infrastrutture di test, approfondendo i temi del volo ipersonico, la gasdinamica a differenti regimi di volo, la propulsione e lo sviluppo di nuovi materiali (protezione termica, strutture avanzate, protezione da radiazioni ionizzanti e particelle cariche a elevata energia);
- c) piattaforme stratosferiche, sviluppando nuovi materiali, studiando gli stati di transizione dell’aria al variare della quota, sviluppando sistemi di alimentazione (accumulo e gestione dell’energia solare), sviluppando sistemi propulsivi, promuovendo la realizzazione di un dimostratore in scala per la validazione delle tecnologie critiche.
Nell’ambito dell’Osservazione della terra (OT), telecomunicazioni (Tlc) e navigazione l’Italia rappresenta un’eccellenza e il Pnr punta a consolidare il ruolo del nostro Paese rafforzando la partecipazione ai programmi europei e dell’Esa (Copernicus, Galileo, Egnos, GovSatCom, Earth Explorer) e valorizzando le iniziative nazionali (Cosmo-SkyMed Second Generation, Prisma, Shalom, Platino, Ital-GovSatCom) e garantendone anche la continuità in un’ottica evolutiva. Prioritario anche lo sviluppo di sensori innovativi di OT, nuove metodologie basate su tecnologie Ict (Hpc, IA, IoT ecc.) per l’estrazione automatica di informazioni da dati di OT multipiattaforma e/o multisensore in servizi downstream ad alto valore aggiunto; applicazioni innovative nel settore Gnss (ad esempio, guida autonoma in ambito automotive/ferroviario/marittimo, Gnss-R, estensione della copertura Gnss allo Space Service Volume); componentistica avanzata, miniaturizzata, ad alte prestazioni e costo ridotto per sistemi di OT, Tlc e Gnss; tecnologie per nuovi canali di comunicazione (bande Q/V/W per piattaforme Vhts, comunicazioni ottiche e quantistiche).
Nel campo della “Esplorazione e osservazione dell’universo” che vede l’Italia in posizione di leadership internazionale in molti ambiti (fisica solare, planetologia, eso-planetologia, astrobiologia, astrofisica, astro-particelle, cosmologia, GW, fisica fondamentale ecc.) il PNR punta a consolidare la posizione acquisita attraverso: lo sviluppo di strumentazione e piattaforme all’avanguardia; un sempre maggiore contributo nazionale nell’ambito dei programmi Esa in corso (sia obbligatori, Cosmic Vision 2015-2035, che opzionali, ad esempio, ExoMars, Hera ecc.) e nell’ambito di collaborazioni con altre agenzie internazionali, anche relativamente allo sfruttamento delle orbite circumterrestri Leo e alla valorizzazione delle infrastrutture in orbita bassa (ISS e future stazioni spaziali). E ancora, creare le opportunità per missioni spaziali nazionali innovative, anche attraverso l’uso di CubeSat/nanosatelliti, palloni e piattaforme stratosferiche; approfondire missioni per l’osservazione dello spazio, per la sorveglianza di orbite di interesse nazionale ed internazionale e per la difesa planetaria; la ricerca nel campo dell’osservazione del sole, del plasma interplanetario e del sistema Terra-Sole per lo sviluppo di modelli di previsione degli effetti dello Space Weather sulle infrastrutture critiche; potenziare i Centri spaziali nazionali (quali, Srt/Sdsa, Sddc, Cgs, Centro “L. Broglio”, Isoc, COMet) e l’analisi dei dati scientifici dallo spazio; promuovere missioni robotiche sulla Luna (allunaggio, base lunare, estrazione ed uso di risorse).
Quanto all’accesso allo spazio, “il nostro Paese – si legge nel Pnr – dispone delle competenze e delle tecnologie per l’accesso autonomo allo spazio. È necessario procedere nei prossimi anni allo sviluppo e alla crescita delle competenze su sistemi di lancio e di propulsione in grado di perseguire propulsione green, sostenibilità dell’ambiente spaziale (riduzione debris), riduzione costi, concentrandosi in particolare sulle configurazioni evolutive di Vega e sullo sviluppo di flessibili famiglie di mini/micro lanciatori”.
Alla voce “Satelliti di nuova generazione” queste le direzioni di ricerca indicate nel Pnr: aumentare il livello di efficienza e autonomia dei veicoli spaziali per ridurre la dipendenza da terra; incrementare la miniaturizzazione dei sistemi (CubeSat e SmallSat); sviluppare sistemi di bordo e tecnologie abilitanti avanzate per mini/micro/nano/pico satelliti in grado di volare in formazione per missioni di in-orbit servicing, di active debris removal, di osservazione della Terra (per servizi near-real-time) della corona solare e dell’Universo, di protezione degli assetti satellitari di interesse nazionale, per esperimenti in regime di microgravità, per comunicazione a banda larga a copertura globale e/o regionale, per aumentarne agilità orbitale e di assetto e per prevedere eventuali collisioni in orbita e calcolare ed eseguire le manovre di prevenzione in modo totalmente autonomo; per l’esplorazione dello spazio profondo incrementare la guida autonoma, la resistenza alle radiazioni e la possibilità di determinare a bordo l’orbita del veicolo spaziale; sviluppare metodi avanzati di analisi di missione e gestione di progetto. Ultimo tema, l’esplorazione umana dello Spazio, definito “settore strategico, considerate le collaborazioni internazionali (Esa e Nasa), e rilevante per il benessere degli astronauti per lunghi periodi all’interno di stazioni orbitanti e moduli abitabili”. Sono indicati come prioritari i seguenti temi: a) strutture e sperimentazioni di ricerca di base e applicata life science (orbitanti e cislunare); b) sostenibilità di insediamenti e infrastrutture abitabili in gravità ridotta o microgravità (ad esempio, tecnologie per la costruzione insitu); c) tecnologie per evitare formazione e proliferazione di agenti patogeni, ciclo dell’acqua, dell’aria e sviluppo di coltivazioni vegetali; d) tecnologie miniaturizzate a basso costo e compatte per la diagnostica biochimica a distanza; e) tecnologie per la protezione dalle radiazioni cosmiche; f) identificazione di biomarcatori (affaticamento, stress) di interesse aeronautico per la sicurezza del volo, ad esempio, computer vision e intelligenza artificiale; g) soluzioni per controllo missione e avionica di bordo di futura generazione.
