Analisi a raggi X guidate da EMPA delineano nuovi scenari per satelliti riutili, minore detriti orbitali e maggiore sicurezza nei settori ad alta tecnologia

All’interno del laboratorio del Center for X-Ray Analytics dell’EMPA, a Dübendorf, un’apparente reliquia degli Anni Novanta è tornata sotto i riflettori dell’innovazione: il satellite europeo EURECA, uno dei pochissimi velivoli spaziali rientrati sulla Terra in condizioni quasi intatte dopo una missione orbitale. L’indagine, culminata nel 2025 con una pubblicazione sulla rivista ”Acta Astronautica”, offre una finestra avanzata sul futuro delle tecnologie riusabili, tema oggi cruciale in un’epoca di crescente congestione orbitale.

L’EURECA, sigla di EUropean REtrievable CArrier, venne lanciato nel 1992 con lo Space Shuttle Atlantis e rilasciato in orbita dall’astronauta svizzero Claude Nicollier. Per undici mesi ospitò 15 strumenti scientifici dedicati a ricerche interdisciplinari, dalla biologia all’astrofisica, prima di essere recuperato dalla missione Endeavour nel luglio 1993.

Originariamente pensato per volare più volte, il programma fu ridimensionato e il satellite finì in esposizione al Museo Svizzero dei Trasporti di Lucerna. Da lì ha raggiunto l’EMPA, che nel 2016 lo ha sottoposto a un primo esame radiografico completo grazie ai propri impianti ad alta energia.

Gli strumenti scientifici che hanno reso unica la missione EURECA

Nel suo unico viaggio orbitale EURECA ospitò quindici esperimenti provenienti da vari Paesi europei, pensati per studiare materiali, biologia e condizioni estreme dello spazio. Tra questi figuravano strutture dedicate alla crescita di cristalli, come la Solution Growth Facility sviluppata da Belgio, Danimarca e Norvegia, e la Protein Crystallization Facility tedesca, oltre a complessi moduli di analisi termica e metallurgica quali il Multi-Furnace Assembly italiano e l’Automatic Mirror Furnace tedesco.

La dimensione biologica era rappresentata dall’Exobiology Radiation Assembly, mentre altri strumenti esploravano adesione superficiale, termoregolazione ad alta precisione, variabilità solare, spettrometria e occultazioni radiative grazie ai contributi di Germania, Belgio e Francia.

La missione includeva inoltre un telescopio a largo campo danese, sistemi britannici per la cattura di particelle, un propulsore ionico tedesco, moduli franco-olandesi di comunicazione inter-orbitale e un avanzato pannello solare in arseniuro di gallio sviluppato in Italia, componendo un laboratorio orbitante unico nel suo genere

Raggi X ad alta energia per studiare materiali e strutture complesse

Il recente studio del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca ha sfruttato tecniche di imaging non distruttivo capaci di penetrare interi assemblaggi meccanici senza smontarli, un approccio particolarmente utile nel settore spaziale dove ogni componente è integrato in strutture altamente specializzate. Come spiega Robert Zboray, ricercatore EMPA e autore principale dello studio,

“la nostra analisi copre diverse scale di grandezza, dalla struttura portante del satellite fino ai materiali esaminati a livello nanometrico”.

Questo approccio ha permesso di individuare cricche nelle strutture composite, deformazioni interne e fratture negli strumenti scientifici rimasti a bordo, offrendo una mappa dettagliata degli effetti combinati di radiazione cosmica, micrometeoriti, detriti orbitali e stress termici. È un insieme di fattori oggi sempre più rilevante: secondo le più recenti stime diffuse dall’Agenzia Spaziale Europea nel 2024, in orbita si trovano ormai oltre 10.000 satelliti attivi o dismessi, un numero cresciuto del 35 per cento in appena due anni.

A ciò si aggiungono stadi di razzi, frammenti di missioni precedenti e migliaia di oggetti catalogati dalla rete internazionale di sorveglianza spaziale, con un incremento significativo registrato negli ultimi 12 mesi. In questo scenario, la possibilità di verificare l’integrità strutturale di piattaforme riusabili assume un ruolo strategico.

Il ritorno dei satelliti riusabili come risposta all’esagerato traffico orbitale

Il concetto di riusabilità non riguarda solo i lanciatori. Anche i satelliti scientifici o commerciali potrebbero, in futuro, essere progettati per rientrare periodicamente sulla Terra, venire controllati, aggiornati o rigenerati e quindi rilanciati in orbita. La storia di EURECA, seppur nata decenni fa, diventa così un caso-studio per immaginare nuove filiere di manutenzione e gestione del rischio.

In un’intervista rilasciata al magazine del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca, Matthias Wachter, esperto di infrastrutture spaziali presso il centro elvetico Space Innovation (ex Swiss Space Center dell’EPFL), sottolinea:

“Il crescente affollamento dell’orbita bassa rende urgente sviluppare soluzioni che privilegino la durabilità e il recupero dei sistemi. Tecniche avanzate come la radiografia ad alta energia dell’EMPA possono diventare parte integrante della diagnostica dei satelliti riusabili”.

Lo studioso aggiunge che, negli ultimi mesi, organismi internazionali come l’ESA e la NASA hanno intensificato i programmi di monitoraggio dei detriti, con iniziative congiunte presentate tra fine 2024 e inizio 2025 per migliorare la tracciabilità e la mitigazione del rischio.

L’analisi dello EUropean REtrievable CArrier rientrato dallo spazio offre quindi un banco di prova concreto per valutare come strutture complesse reagiscono a cicli completi di lancio, permanenza e rientro.

Tecnologie nate per lo spazio accelerano pure l’innovazione terrestre

Una parte rilevante dello studio dell’EMPA riguarda la capacità delle tecniche radiografiche di fornire informazioni utili non soltanto per il settore spaziale. L’imaging ad alta energia consente infatti di identificare difetti nascosti in componenti aeronautici, parti della filiera automotive o sistemi utilizzati nell’industria dell’energia. Anche campi come le scienze forensi o la conservazione dei beni culturali stanno beneficiando di strumenti originariamente sviluppati per la ricerca aerospaziale.

Negli ultimi dodici mesi, iniziative come il programma europeo Clean Space dell’ESA hanno riaffermato la necessità di ridurre l’impatto ambientale delle attività orbitali, integrando tecnologie di ispezione avanzata e protocolli di certificazione più rigorosi per i veicoli riusabili. In questo contesto, i risultati ottenuti dal Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca contribuiscono a costruire nuove metriche di affidabilità e nuovi standard di sicurezza, con ricadute trasversali nei settori industriali ad alta intensità tecnologica.

Al di là del valore scientifico, l’indagine sull’EURECA è anche un esempio concreto di collaborazione fra istituzioni svizzere: l’EMPA, Space Innovation e il Museo dei Trasporti hanno messo in comune competenze e infrastrutture per un progetto che collega passato e futuro dell’esplorazione spaziale, anche in Svizzera.

Una nuova strategia per un’orbita più sicura e tecnologie più sostenibili

La storia dell’EURECA dimostra come i satelliti riusabili possano diventare strumenti chiave per ridurre i detriti orbitali e, allo stesso tempo, accelerare l’innovazione industriale terrestre. Gli studi dell’EMPA indicano che esami radiografici ripetuti, prima del lancio e dopo il rientro, potrebbero definire cicli di manutenzione regolari per veicoli spaziali di nuova generazione.

La crescente attenzione internazionale verso la sostenibilità dell’orbita bassa e la necessità di sviluppare tecnologie resilienti rendono questi risultati particolarmente attuali. Se applicato su larga scala, l’approccio sperimentato con EURECA potrebbe contribuire a inaugurare una nuova stagione di infrastrutture spaziali più controllabili, più durature e più sicure.
In un momento in cui l’orbita terrestre si avvicina al punto di saturazione, l’esperienza elvetica dimostra come l’analisi scientifica e l’innovazione tecnologica possano dialogare per costruire scenari più sostenibili. Lo EUropean REtrievable CArrier, nato più di trent’anni fa, torna così protagonista di una riflessione che riguarda il futuro del nostro spazio, e della nostra capacità di gestirlo in modo responsabile.

Il satellite EURECA dell’ESA esaminato dall’EMPA a Dübendorf

L’ultimo viaggio andata e ritorno dell’EURECA dall’EMPA a Lucerna

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