MEGACHIROTTERA: DARPA: 60 ANNI DI AVVENTURA SPAZIALE

lunedì 18 novembre 2019

DARPA: 60 ANNI DI AVVENTURA SPAZIALE

Un missile Atlas-B è in preparazione per il lancio del satellite SCORE,
il primo satellite per comunicazioni del paese,
da Cape Canaveral, Florida

Uno dei creatori dell'era spaziale continua la sua vasta espansione sulla tecnologia spaziale

Di Edward Goldstein
Quattro mesi dopo che l'Unione Sovietica scioccò gli Stati Uniti il 4 ottobre 1957, lanciando Sputnik 1, il primo satellite in orbita attorno alla Terra, e tre mesi dopo raddoppiarono questa vittoria della Guerra Fredda nella corsa allo spazio lanciando Sputnik 2 (portando il cane Laika), e otto giorni dopo gli Stati Uniti hanno finalmente preso parte a questo gioco della Guerra Fredda con la posta in gioco quando l'Explorer 1 dell'Agenzia militare per missili balistici lo ha messo in orbita, il nostro paese ha istituito la sua prima vera agenzia spaziale. Non era la NASA. Era l'ARPA, l'Agenzia di progetti di ricerca avanzata, istituita tramite una direttiva del Dipartimento della Difesa (DOD) il 7 febbraio 1958,1 cinque mesi prima della fondazione della NASA.

"Ci siamo resi conto in quel momento (primo Sputnik), se qualcuno avesse lanciato qualcosa che poteva andare in orbita attorno al mondo, avrebbe potuto lanciare qualcosa che poteva andare dall'altra metà del mondo", ha detto l'ex direttore della DARPA Anthony "Tony" Tether. “E la Russia era una potenza nucleare. Ciò ha cambiato l'intera dinamica della nostra sicurezza nazionale. Il presidente [Dwight D.] Eisenhower disse: "Come diamine un paese del terzo mondo ci ha battuti nello spazio?" Ha indagato e ha scoperto che nel Dipartimento della Difesa, ciascuno dei servizi aveva un programma spaziale, ma avevano una bassa priorità. Non c'era alcun senso di urgenza. Quindi, ha creato l'ARPA come agenzia, la cui carta era molto semplice: prevenire la sorpresa tecnologica."

Un'eredità di progresso

Come specificato nella direttiva DOD 5105.15, l'ARPA aveva anche l'incarico di espandere le frontiere della tecnologia e della scienza. Di conseguenza, quindi, la nuova agenzia aveva il compito di portare sorpresa tecnologica all'altro ragazzo. Nel corso della sua storia, DARPA ha fatto proprio questo, a volte con progetti spaziali ambiziosi e audaci che hanno portato a enormi progressi tecnologici nelle comunicazioni, previsioni meteorologiche, allerta precoce per la difesa missilistica, ricognizione e geolocalizzazione. Uno dei punti di forza di DARPA nel corso degli anni è che ha usato la sua posizione come motore tecnologico, piuttosto che come agenzia spaziale operativa, per sviluppare nuovi sistemi e concetti che sono a loro volta raccolti da altre organizzazioni, sia nel settore militare che civile. "Vogliamo fare cose che sappiamo avere un ricevitore in fondo", ha detto Jerry Krassner, consulente senior dell'ufficio di tecnologia tattica della DARPA. "Non siamo qui solo per gettare qualcosa sul tetto e sperare che lo prendano. Speriamo che i nostri partner di transizione siano con noi lungo la strada. Per questo motivo siamo molto integrati in modo coordinato con i nostri partner di missione nei servizi. "In termini di governo, questo atto di distribuire uno sforzo di sviluppo tecnologico viene spesso definito "transizione" e si pensa a coloro che ricevono la tecnologia di come partner di transizione.

Diciotto mesi definitivi

Questo ruolo organizzativo è già stato nel futuro di ARPA durante i suoi primi critici 18 mesi di attività. Il 9 gennaio 1958, nel suo discorso al Congresso sullo stato dell'Unione, Eisenhower espose la giustificazione per la fondazione della ARPA: “In riconoscimento della necessità di un controllo unico in alcuni dei nostri progetti di sviluppo più avanzati, il Segretario alla Difesa ha già deciso di concentrare in un'unica organizzazione tutta la tecnologia antimissile e satellitare intrapresa all'interno del Dipartimento della Difesa.” Inizialmente, l'ARPA aveva l'autorità sui veicoli di lancio della nazione, incluso il concetto di un grande booster, che alla fine sarebbe diventato il missile Saturn V che avrebbero lanciato gli astronauti dell'Apollo durante i loro viaggi sulla luna. La giovane agenzia ha anche supervisionato diversi progetti satellitari in fase di sviluppo. Tra questi Transit, il primo sistema di navigazione satellitare globale e precursore del Global Positioning System, e TIROS, il primo satellite meteorologico al mondo.

"Nel 1958, tutto era pronto e [gli Stati Uniti] avrebbero potuto finire con un programma spaziale dominato dall'Aeronautica anziché avere una NASA, o fare in modo che l'ARPA diventasse il programma spaziale nazionale [iniziale] e provare a coordinarsi tra i servizi ", ha affermato Michael J. Neufeld, curatore senior del dipartimento di storia spaziale del Museo nazionale aeronautico e spaziale Smithsonian. Ma gli eventi del 1958 e del 1959 dettarono un drastico cambiamento nel modo in cui i programmi spaziali della nazione sarebbero stati condotti. È arrivata per la prima volta l'insistenza di Eisenhower sul fatto che l'America abbia un'agenzia spaziale civile, la NASA.

SOPRA: Gli scienziati preparano il primo satellite di navigazione, Transit, per il lancio. Piggyback sul Transit ornato a spirale era il Solrad 1 del Naval Research Laboratory, un satellite con il duplice scopo di misurare la radiazione solare e ascoltare le emissioni radar sovietiche.
SOTTO: Nei giorni precedenti alle clean room, i tecnici lavorano al primo satellite meteorologico della nazione, il Television Infrared Observation Satellite (TIROS).

La NASA ha servito due scopi chiave, secondo Neufeld. "Uno era interno", ha detto. “Questa rivalità interservizi [tra l'Aeronautica Militare e l'Esercito sui ruoli e le responsabilità per i programmi spaziali] è stata molto alienante per molte persone. Quindi, come possiamo coordinarlo? E il numero due era l'immagine esterna degli Stati Uniti nella guerra fredda. La propaganda sovietica era implacabile, che eravamo i militaristi, eravamo gli imperialisti, eravamo gli aggressori. L'ottica di un'agenzia spaziale civile sembrava buona."
Il segretario alla Difesa Neil McElroy ha ulteriormente approfondito la questione del coordinamento dei progetti spaziali nel settembre del 1959, quando, influenzato in parte dal primo scienziato capo dell'ARPA, Herbert York, decise di forzare la questione del motivo per cui l'esercito stava gestendo un importante programma di lancio di veicoli a Huntsville, Alabama guidato da nientemeno che lo scienziato missilistico tedesco Wernher von Braun, padre del missile balistico V-2 nazista.

"Il risultato netto è stato quello di chiarire le cose", ha detto Neufeld. “L'esercito ha trasferito le sue principali risorse alla NASA e l'Aeronautica è diventata il protagonista dei programmi spaziali militari. Penso che sia quando ARPA ha iniziato a passare a qualcos'altro, diventando la piccola agenzia per idee esotiche".

Nuove funzionalità satellitari e Monster Rocket americano

Nel mezzo di tutte queste turbolenze organizzative nell'infanzia dell'era spaziale, l'ARPA ha svolto un'importante funzione fornendo una maggiore attenzione agli sforzi spaziali esistenti - con l'aiuto dei servizi, finanziando e gestendo progetti satellitari pionieristici - e influenzando un cambiamento chiave nel programma di lancio della nazione per veicoli che si rivelò fondamentale per la ricerca americana negli anni '60 di sbarcare uomini sulla luna.

Nel luglio del 1958, l'ARPA assunse il controllo di un progetto perseguito dal Signal Research and Development Laboratory (SRDL) dell'Esercito di Fort Monmouth, nel New Jersey, per sviluppare il primo satellite al mondo per le comunicazioni, SCORE (Signal Communications by Orbital Relay Equipment). E a meno di cinque mesi dal via libera del progetto, il 18 dicembre 1958, un razzo Atlas spinse in orbita il PUNTEGGIO e insieme la voce registrata su nastro di Eisenhower che trasportava il suo messaggio durante le vacanze: “Il desiderio americano di pace sulla Terra e buona volontà verso gli uomini ovunque”- verso le stazioni di terra di tutto il mondo. Questo successo ha contribuito a fornire un modello per la gestione dei progetti spaziali dell'ARPA, come Owen Brown, Fred Kennedy e Wade Pulliam hanno scritto nel loro 50° anniversario raccontando gli sforzi spaziali dell'agenzia, Space History di DARPA:

“Come con gli altri progetti avviati, l'ARPA ha assunto un ruolo di gestione agile nello sviluppo del sistema SCORE, con l'aeronautica a cui è stata affidata la responsabilità dell'Atlante, costruito da General Dynamics, e di SRDL per il carico utile, costruito da RCA. Questo approccio per mantenere bassi costi generali era, ed è tuttora, una parte vitale del successo dell'agenzia, specialmente durante i primi anni in cui venivano sviluppati e dimostrati così tanti sistemi spaziali. In quella che sarebbe diventata una procedura standard, l'agenzia si è concentrata sullo sviluppo e sulla promozione di concetti innovativi, nonché sulle decisioni chiave in materia di finanziamento del progetto, lasciando al contempo l'onere della manutenzione delle strutture e della forza lavoro, dello sviluppo e della produzione del sistema e delle operazioni per l'industria, i laboratori di ricerca e i servizi militari. Inizialmente questa decisione è stata presa principalmente per la ragione burocratica di limitare le obiezioni dei servizi nel far trasferire i loro programmi spaziali all'ARPA. Nel lungo periodo, tuttavia, ha servito l'agenzia a mantenerla agile, capace di cambiare direzione rapidamente e in grado di gestire molti sforzi piuttosto che solo alcuni.”2

SOPRA: gli ingegneri preparano uno dei satelliti della serie Vela Hotel, il cui sviluppo è stato supervisionato da DARPA, per il rilevamento di test nucleari in orbita.
SOTTO: Il volo SA-4 di Saturn I lanciato dal Kennedy Space Center della NASA nel 1963. SA-4 era un volo di prova senza equipaggio del booster di Saturno I. L'IB di Saturno fungeva da razzo da banco di prova per il più grande e potente Saturno V che alla fine avrebbe portato i primi umani sulla luna.

Altri successi sarebbero arrivati rapidamente. Ad esempio, l'ARPA è stata coinvolta nel finanziamento di CORONA, il primo satellite al mondo per la foto-ricognizione, gestito dalla CIA e dall'aeronautica. Sebbene sia pieno di una serie di fallimenti iniziali, la sequenza di voli di spionaggio alla fine ha aiutato la nave leader americana a capire che le capacità missilistiche intercontinentali sovietiche erano meno estese di quanto si temesse. Poiché i satelliti CORONA avevano una finestra temporale molto stretta in cui le loro telecamere ad alta risoluzione avrebbero catturato immagini di obiettivi strategici all'interno dell'Unione Sovietica - immagini che sono state recuperate nell'atmosfera superiore da velivoli ad alta quota che catturano carichi utili da paracadutismo contenenti contenitori di pellicola - sono necessari pianificatori per sapere in anticipo se le condizioni del cloud consentirebbero di proseguire ogni missione di ricognizione. Quindi, ARPA, nel luglio 1958, incaricò la RCA di sviluppare il primo satellite meteorologico, TIROS (Television Infrared Observation Satellite). Lanciato dalla NASA nell'aprile del 1960, TIROS ha rapidamente dimostrato la capacità dei satelliti di fornire assistenza nelle previsioni meteorologiche e di fornire avvisi avanzati di forti tempeste nelle aree costiere. Come scrissero Brown, Kennedy e Pulliam, "Oltre allo sviluppo di Internet (e forse delle comunicazioni via satellite), pochi altri programmi ARPA hanno avuto un impatto così profondo sul mondo intero".3

SOPRA: Due soldati testano i primi modelli di ricevitori GPS manpack nel 1978.
SOTTO: il satellite "servicee" NextSat del programma Orbital Express, visto da ASTRO, un veicolo spaziale robotizzato per la riparazione e la manutenzione.

Il concetto di usare i segnali dei satelliti per migliorare l'accuratezza della geoocalizzazione (entro 0,1 miglia nautiche) dei sottomarini armati con missili Polaris ha spinto il lavoro di ARPA sul primo satellite di navigazione al mondo, Transit, con il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL). Questo satellite è stato lanciato nell'aprile 1960, appena 18 mesi dopo l'approvazione del progetto ARPA, in base all'idea dei ricercatori dell'APL William Guier e George Weiffenbach, che una posizione sulla Terra poteva essere calcolata con la conoscenza della precisa traiettoria orbitale di un satellite. Il sistema di Transit ha aumentato significativamente la fiducia dei pianificatori di guerra che i sottomarini missilistici balistici della Marina americana, una delle tre gambe della triade nucleare americana, avrebbero colpito i loro obiettivi assegnati. Il sistema Transit è rimasto in funzione fino al 1996, quando è subentrato l'attuale sistema di posizionamento globale (GPS), fornendo dati di posizione a navi militari e civili, consentendo il lavoro di rilevamento del territorio dell'agenzia di mappatura della difesa e trasformando infine la parte della popolazione mondiale si passa dal punto A al punto B.

Il prossimo grande progetto spaziale ARPA, Vela Hotel, ha avuto profonde conseguenze per la riduzione del rischio di guerra nucleare e per la protezione di milioni di persone dalle radiazioni provocate dalle prove atmosferiche sulle armi nucleari. Eisenhower era motivato a perseguire un accordo di divieto di test nucleari con l'Unione Sovietica dalla pubblicità internazionale negativa da un test termonucleare del 1954 che esponeva i nativi dell'isola di Marshall a livelli elevati di radiazioni e le sue speranze di una riduzione delle tensioni con la nemesi della guerra fredda del paese . A tal fine, il presidente diresse l'ARPA nel 1959 a sviluppare le tecnologie necessarie per rilevare i test nucleari. Il progetto ARPA Vela ("Watchman") consisteva in attività spaziali (Vela Hotel), terrestri (Vela Sierra) e sismiche (Vela Uniform) che avrebbero rilevato e monitorato i test nucleari condotti nello spazio, nell'atmosfera o nel sottosuolo.

"Ricorda, la carta generale dell'ARPA era ... per prevenire la sorpresa tecnologica", ha osservato Tether. "Stavamo cercando di negoziare il trattato sul divieto dei test atmosferici e ci siamo resi conto che non avevamo modo di verificare se qualcuno lo stesse violando". Il 1 maggio 1960, l'ente si svegliò drammaticamente quando l'Unione Sovietica abbatté un aereo spia U-2 pilotato da Francis Gary Powers.

"Solo a causa del Vela Hotel abbiamo firmato il trattato sul divieto dei test atmosferici nell'aprile 1963", ha detto Tether. "Questo è stato un grosso problema che ha ridato vita all'ARPA". Le sei coppie di satelliti Vela messe in orbita dal 1963 al 1970 non solo hanno contribuito a verificare il trattato, ma i loro sensori di raggi gamma utilizzati per rilevare un test nucleare nello spazio hanno contribuito a iniziare il campo dell'astronomia dei raggi gamma, che è fondamentale per l'identificazione delle supernovae e le misurazioni dell'universo primordiale subito dopo il Big Bang.

Nella sua infanzia, l'ARPA ha avuto anche un ruolo importante per la direzione del programma spaziale civile statunitense. Nel 1958, per un breve periodo, l'ARPA ebbe il controllo del programma di lancio degli Stati Uniti. "In questo momento, la più evidente mancanza di capacità degli Stati Uniti è stata un grande richiamo", ha detto Neufeld. Nonostante le preoccupazioni sul perché l'esercito avesse in atto un grande sforzo spaziale a Huntsville, in Alabama, l'ARPA ebbe un ruolo precedente nello sviluppo di booster sostenendo, nell'estate del 1958, lo sviluppo di quello che divenne noto come Saturno 1. Sempre guidato da von Braun, il team di ingegneri dell'Esercito ha utilizzato i finanziamenti per sviluppare il concetto di raggruppare alcuni booster basati su quelli utilizzati nei razzi Redstone e Jupiter in un booster competente con otto motori, ha detto Neufeld. Questa azione ha contribuito ad accelerare lo sviluppo del booster di Saturno V e, quindi, ha aperto la strada al programma Apollo. L'ARPA ha anche finanziato il supporto dei test a terra e dello studio delle strutture di lancio fino a quando lo sviluppo del booster è stato trasferito alla NASA nel 1959.

Satelliti di navigazione e pacchetti di sigarette

Sulla scia del successo del programma satellitare di navigazione ARPA, Transit, lo sviluppo della Marina dei satelliti Timation, che ha dimostrato la fattibilità di posizionare orologi accurati nello spazio, tra gli altri sviluppi paralleli, ha dato l'impulso a un accordo di servizio congiunto nel 1973 per creare una difesa Sistema satellitare di navigazione, basato su una costellazione di satelliti NAVSTAR-GPS (sistema di navigazione che utilizza il sistema di posizionamento globale e di temporizzazione). Il caso originale del Navstar-GPS si basava sul fornire una maggiore precisione di localizzazione ai bombardieri strategici della nazione e ai missili lanciati a terra e via mare, ma non è stato un grande salto immaginare di espandere il sistema per fornire supporto di navigazione di precisione alle forze statunitensi sul terreno. L'ARPA ha avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo dei set di ricevitori che hanno permesso alle nostre truppe di sfruttare appieno questa tecnologia rivoluzionaria.

"Andavo a molti esercizi militari in cui avrebbero avuto giochi di guerra quando gestivo l'ufficio di tecnologia strategica dal 1982 al 1986", ha ricordato Tether. “Sono tornato da uno e ho detto ai ragazzi quello che ho visto. E ho detto: "Ho scoperto una cosa. Il problema non è dove si trova il nemico. Abbiamo tutti i tipi di sensori che sanno dove si trova il nemico. Il vero problema è che non sappiamo dove siano i nostri ragazzi."

A quel tempo, avevamo appena iniziato a disporre di alcuni satelliti GPS e l'esercito aveva realizzato una funzionalità di utilizzo del GPS, ma era uno zaino grande, ci sono voluti 20 minuti per ottenere una posizione e solo la persona con lo zaino sapeva dove diavolo fosse. A una velocità di 20 minuti, non era tatticamente molto utile. Quindi, ho detto ai miei ragazzi: "Ehi, questo è un problema. Quello che vogliamo davvero fare è ottenere una capacità GPS che ogni soldato possa portare con sé in tasca."

È qui che i progressi nella minuscola tecnologia della microelettronica entrano nella grande tecnologia del GPS, ha spiegato Tether. Sherman Karp, direttore del programma presso l'ufficio tecnologico strategico della DARPA, era interessato all'arseniuro di gallio (GaAs), materiale semiconduttore, che presentava vantaggi rispetto al silicio per applicazioni che potrebbero richiedere sorgenti radio potenti e compatte. Per promuovere questo materiale esotico, Karp sapeva che doveva trovare una domanda per questo. Tether ricorda un incontro in cui Karp ha detto: "Guarda Tony, posso fare in modo che lo zaino [ricevitore GPS] sia davvero piccolo." , 'Quanto piccolo vuoi che sia?'” Tether tirò fuori un pacchetto di sigarette Marlboro che aveva in tasca e sfidò Karp a rendere il ricevitore abbastanza piccolo da stare nel pacchetto.

Circa una settimana dopo, Karp ha ammesso di non poter soddisfare tale richiesta, ma aveva una controfferta. "Avevamo un segretario di nome Gilda, che fumava Virginia Slims, il cui pacchetto era una volta e mezzo più alto del pacchetto Marlboro e un po 'più compatto", e Karp ha promesso che avrebbe potuto realizzare un ricevitore di quelle dimensioni, ha ricordato Tether. Karp lo seguì.

Sfruttando la circuiteria a basso rumore di arsenuro di gallio resa possibile, i ricevitori GPS realizzati con i materiali potevano rilevare i satelliti a una distanza maggiore. La ditta Rockwell Collins ha prodotto i primi chip set per i ricevitori GPS miniaturizzati “Virginia Slim”. "Quando prendi il tuo telefono che ha una funzionalità GPS, tutto torna a questo ragazzo, Sherman Karp, che ha detto: "Posso rendere questa cosa piccola come vuoi che sia", ha detto Tether.

Per Tether, un altro momento preferito di eureka è arrivato con lo sviluppo di Orbital Express, uno sforzo congiunto con il Marshall Space Flight Center della NASA per dimostrare la manutenzione robotica autonoma e il rifornimento di carburante dei satelliti.

"Il problema che abbiamo con i veicoli spaziali è una volta che sono lassù, è difficile fare qualcosa con loro", ha detto. "Se qualcosa si rompe, sei bloccato; perdi tutto. "La risposta di DARPA è stata" creare un veicolo spaziale che potesse letteralmente salire e riparare un satellite in orbita, o sostituire le batterie o inserire qualcosa di nuovo", ha detto Tether. "E da quella dimostrazione, chiamata Orbital Express (2007), è nata un'intera industria."

Orbital Express consisteva in due veicoli spaziali: Autonomous Space Transfer e Robotic Orbiter (ASTRO) e NextSat, il cliente o "servicee". Dopo il lancio l'8 marzo 2007, la missione trascorse 135 giorni in orbita, conducendo sette procedure separate di rendezvous e docking da distanze fino a 400 chilometri. Durante l'attracco, ASTRO e NextSat hanno effettuato 14 rifornimenti di carburante, sei trasferimenti di batterie e un cambio del computer di volo, dimostrando la fattibilità e l'utilità di riparazione, rifornimento di carburante e manutenzione senza pilota dei satelliti in orbita terrestre.

"Nessun altro programma DARPA nel recente passato potrebbe avere un impatto più profondo sul futuro dell'accesso allo spazio e delle infrastrutture di Orbital Express", hanno sottolineato Brown, Kennedy e Pulliam nella storia spaziale di DARPA. "Con Orbital Express, DARPA ha offerto un nuovo modo di pensare alla progettazione e al funzionamento dei futuri sistemi spaziali: non solo i satelliti riparabili possono offrire capacità senza pari, ma offrono anche ai decisori e ai combattenti la possibilità di cambiare o modificare queste capacità in qualsiasi momento nel loro ciclo di vita, nonché la capacità di continuare a svolgere la missione prevista nonostante i cambiamenti dell'ambiente operativo.” Oggi, diverse aziende stanno costruendo veicoli spaziali senza pilota che serviranno e ripareranno i satelliti in orbita.

DARPA e la rivoluzione commerciale dello spazio

L'insistenza della DARPA nel pensare a modi migliori per condurre missioni spaziali ha contribuito a informare il suo approccio alle sue attuali attività. Nati dalla frustrazione per i grandi progetti satellitari di difesa per allerte missilistiche e previsioni meteorologiche che vanno ben oltre il budget e ben oltre i tempi previsti, funzionari della DARPA come Fred Kennedy, direttore dell'Ufficio Tecnico Tattico, stanno guidando la carica per drammatici cambiamenti nel modo in cui avvicinarsi alla componente spaziale della missione di sicurezza nazionale. "I sintomi superficiali del problema sono i costi estremi e i tempi lunghi che abbiamo dovuto sostenere per mettere in piedi alcuni dei nostri sistemi", ha affermato Kennedy. "Questo sta portando l'avversione al rischio nella cultura a un livello insopportabile, che sta alimentando i nostri costi e problemi di pianificazione, e ciò che è peggio è ucciderci in termini di capacità di innovare e rispondere alle minacce emergenti. Sta aprendo i nostri cicli di acquisizione e decisione tattica in modo tale che i nostri avversari ora possano costruire contromisure più rapidamente di quanto non facciano realmente i sistemi sul campo.

La Launch Challenge di DARPA incarica i concorrenti di effettuare due lanci da diverse località nel giro di pochi giorni.

La soluzione, afferma Kennedy, è "ribaltare l'attuale impresa spaziale, l'ordine di battaglia, l'architettura in modo tale da incentivare l'assunzione di rischi, l'innovazione e la chiusura del ciclo decisionale piuttosto che il contrario".

In particolare, vede le future attività spaziali di DARPA costruite su una base di veicoli spaziali "mercificati" e "produttivi" e capacità di lancio a risposta rapida. In tal senso, DARPA sta proseguendo una traiettoria tecnologica con radici, comprese quelle che hanno preso piede nei primi anni 2000 nel programma Rapid Access to Space. Tale sforzo includeva il primo contratto governativo con il pioniere dello spazio commerciale, Space Technology Corporation (SpaceX), per lanciare il suo Falcon 1, che l'agenzia stava individuando come un potenziale percorso per portare piccoli carichi utili nello spazio in modo rapido ed economico. I due lanci eseguiti in base al contratto DARPA fornirono lezioni difficili - un lancio fallì a 25 secondi e il secondo avrebbe raggiunto l'orbita se il secondo stadio del razzo non fosse stato interrotto prematuramente - e preziose analisi operative che SpaceX ha successivamente sfruttato per un successo Falcon 1 al suo quarto provare e per il suo successivo sviluppo del suo cavallo da lavoro, il Falcon 9.

Oggi più che mai, DARPA sta abbracciando l'obiettivo dell'accesso allo spazio con facilità, versatilità, dimensioni e convenienza senza precedenti. "Voglio costruire cose semplici e molto economiche che posso produrre in serie", ha affermato Kennedy.

“E penso che possiamo farlo perché ora abbiamo i fornitori commerciali - SpaceX, OneWeb, Telesat, Boeing, Samsung - che sono fuori e corrono cercando di capire come fare la produzione di massa di piccoli satelliti. Penso che il settore commerciale stia per uscire di fronte a noi su questo, e ci mostrerà come fare il "Modello T" del veicolo spaziale. Quello che dobbiamo fare è capire come costruire un payload abbastanza buono da poter montare su un bus [satellite] abbastanza buono e andare a fare le missioni che facciamo oggi."
Nel tentativo di perpetuare la cultura di DARPA nel guidare le interruzioni tecnologiche, l'agenzia sta spingendo diverse iniziative spaziali DARPA in corso:

Blackjack. Questo programma è progettato per sviluppare tecnologie spaziali che dimostrano un'ampia costellazione di piccoli spazi in orbita terrestre bassa (LEO). Il Blackjack, ha affermato Krassner dell'ufficio tecnologico tattico della DARPA, “è progettato per sfruttare le costellazioni commerciali emergenti del LEO. La domanda è: i militari possono adottare questi autobus per merci per caricare i loro carichi utili e gestirli come una rete distribuita? Il vantaggio includerebbe risparmi sui costi derivanti dall'uso di questi autobus mercantili. Fornirebbero anche resilienza, poiché tutto ciò che ora mettiamo su una grande piattaforma che potremmo avere invece in un'architettura distribuita. Ci sarebbero molti più obiettivi che un avversario dovrebbe eliminare. I sistemi che escono da un Blackjack di successo offrirebbero l'opportunità di aggiornare e aggiornare la tecnologia su una base molto più frequente. Pensiamo che questo sia un potenziale concetto di architettura dirompente per lo spazio di sicurezza nazionale."

Ha aggiunto Kennedy: “Il Blackjack ci porta in un mondo diverso dove non siamo più avversi al rischio. Se riusciamo a convincere la comunità del payload a venire in modo che capiscano che dovranno produrre sistemi riproducibili in serie, penso che saremo entrati in una nuova era. Invece di morderci le unghie ogni volta che siamo seduti lì per il lancio, dovremmo dire: "Posso sopportare di perdere sei di 12 o 15 di questi. Ne costruirò e ne lancerò altri ancora."

DARPA Launch Challenge. Nel 2004, DARPA ha dato il via all'idea dello sviluppo della tecnologia di crowdsourcing offrendo "Grandi Sfide" a tutti i visitatori. La tecnologia dei veicoli autonomi, vale a dire le auto senza conducente, è stata al centro delle prime grandi sfide della DARPA. Cercando di sfruttare il rapido ritmo di sviluppo nel settore del lancio commerciale, DARPA quest'anno ha lanciato un'offerta di oltre $ 10 milioni di premi in denaro per un concorrente che offre una capacità di lancio sufficientemente flessibile e reattiva. "In questo momento, raggiungere lo spazio è un collo di bottiglia, e spesso piccoli payload devono tornare sulle spalle di grandi payload e missili o ride-share", ha osservato Krassner. “Ciò significa che andranno ogni volta che il ragazzo grande è pronto per andare e dove vuole andare. Ma con piccoli missili, potresti praticamente comprare il tuo missile per seguire il tuo programma. È un po 'come la differenza tra un autobus e un taxi. ”Sotto la DARPA Launch Challenge, i team riceveranno i dettagli esatti sul payload nei giorni precedenti a ciascuno dei due eventi di lancio della sfida, con solo poche settimane di preavviso sulla posizione del primo sito di lancio. Il team vincitore dovrà consegnare con successo il proprio payload a LEO da due siti di lancio nel giro di pochi giorni.

Se i doppi obiettivi del Blackjack (proliferazione satellitare) e della Launch Challenge (lancio a risposta rapida) avranno successo, ha affermato Kennedy, “avresti un'incredibile caratteristica dissuasiva contro qualsiasi tipo di comportamento scorretto, perché hai migliaia di risorse. Sono beni di basso valore, il che significa che non esiste un singolo bene che abbia senso sparare. Dovresti sparare a tutti. Allo stesso tempo, avresti una capacità di ricostituzione, in modo che anche se qualcuno decidesse di volerti sparare, rispondi semplicemente aumentando la quantità di queste risorse di basso valore. Sto cercando di forzare il potenziale avversario a rendersi conto che non vale la pena preoccuparsi di sparare in primo luogo."

Manutenzione robotizzata di satelliti geosincroni (RSGS). Basandosi sul successo di Orbital Express, DARPA sta perseguendo tecnologie per la manutenzione di veicoli spaziali in orbite geosincrone (GEO) attraverso un mix di sistemi robotizzati altamente automatizzati e gestiti a distanza (dalla Terra).

Programma Experimental Spaceplane (XSP). La comunità aerospaziale statunitense in precedenza aveva intrapreso sforzi costosi e senza successo per sviluppare un piano spaziale che può essere essenzialmente lanciato su richiesta a LEO. Ora, la leadership della DARPA ritiene che le tecnologie pertinenti siano sufficientemente mature per riprovare. Krassner ha dichiarato: “Potrebbe avviarsi in verticale, potrebbe avviarsi in orizzontale. Fa tutto ciò che dovrebbe fare nello spazio, schiera un satellite o altro, quindi torna e atterra in un aeroporto come un aeroplano e viene rinnovato proprio come un aeroplano al gate. "L'obiettivo del programma è progettare una X-Aereo capace di 10 voli in 10 giorni e che può essere trasferito al settore aeronautico, navale e commerciale.

Hallmark. Questo strumento di gestione della battaglia è progettato per fornire alla leadership senior degli Stati Uniti la capacità di gestire efficacemente le risorse spaziali in tempo reale. "Pensa a un centro di controllo in cui il generale è al comando e ottiene tutti questi dati sulla consapevolezza della situazione spaziale, ma non ha un vero E GAMIAPRAD per fare la testa o la coda di esso. Il programma Hallmark fornirà strumenti di visualizzazione e strumenti di supporto decisionale per aiutarlo a prendere decisioni informate in base alle varie fonti di dati che ha a disposizione", ha detto Krassner.

Rete radar. Questo programma sta sviluppando capacità a banda larga, leggere e a bassa potenza per comunicazioni a radiofrequenza (RF) e telerilevamento per una piattaforma spaziale. "Numerose organizzazioni, tra cui quelle commerciali, stanno sviluppando satelliti radar ad apertura sintetica" che potrebbero fornire una base per gli obiettivi di Radar Net, ha osservato Krassner. "La domanda è, dal momento che il radar ad apertura sintetica ha così tante applicazioni e vantaggi, c'è un modo in cui possiamo sfruttare le tecnologie avanzate per fornire un grande radar ad apertura sintetica in un piccolo pacchetto e usare un piccolo veicolo di lancio per lanciare un piccolo carico utile, che è molto più economico."

Imager planare. Questo programma prevede sensori elettro-ottici basati sullo spazio per intelligence, sorveglianza e ricognizione in sostituzione dei telescopi convenzionali. "Se guardi cose come il telescopio spaziale Hubble, una grande parte del peso del telescopio è nello specchio", ha spiegato Krassner. "E, naturalmente, nello spazio, peso e dimensioni si traducono in costi, lanciando vincoli del veicolo, ecc. Se riusciamo a rimuovere lo specchio e sostituirlo, in effetti, con un componente di plastica piatto che potrebbe essere metri ma molto sottile, e non ci vogliono anni per macinare [come uno specchio telescopico convenzionale], saremmo in grado di montare un telescopio molto più grande a un ritmo molto più veloce a costi molto inferiori. Questa combinazione è potenzialmente distruttiva. Quindi, la domanda è se la tecnologia dei materiali avanzati può supportare questi obiettivi."

Il programma Hallmark di DARPA mira a fornire alla leadership senior degli Stati Uniti la capacità di gestire le risorse spaziali statunitensi in tempo reale, come potrebbe suggerire la rappresentazione di questo artista.

Di astronavi e di grandi sogni

A causa della propensione di DARPA a sognare in grande, non tutti i suoi concetti sono stati realizzati. Alla fine degli anni '50 e all'inizio degli anni '60, ad esempio, l'ARPA ha finanziato il Progetto Orion, un concetto audace per sviluppare un veicolo spaziale interplanetario azionato da una serie di esplosioni di bombe nucleari, che non sono mai decollate a causa delle preoccupazioni sulle ricadute causate dalla sua propulsione. E nel 2011, DARPA si è unito al Centro di ricerca Ames della NASA per fornire finanziamenti di sovvenzione ai ricercatori per creare un piano aziendale che può durare 100 anni per aiutare a promuovere la ricerca necessaria per i viaggi interstellari. Il progetto di un anno ha portato a un'organizzazione privata con lo stesso nome che ora sta tentando di portare avanti questo lavoro.

"La tecnologia si muove velocemente", ha detto Krassner. "Non è una brutta cosa per DARPA guardare a lungo termine ... E dove potremmo pensare in base a un quarto di trimestre di Wall Street, ogni tanto è bene allontanarsi e pensare a lungo che ti aiuta a farti pensare fuori dagli schemi. E questo è ciò di cui ci occupiamo: pensiero, interruzione e velocità pronti all'uso."

"DARPA si sta concentrando nuovamente sullo spazio", ha osservato Krassner. “Il pendolo ha oscillato nel corso degli anni su quanto stiamo facendo nello spazio, e ora stiamo aumentando i nostri investimenti nello spazio come risultato di opportunità tecnologiche avanzate e della crescente importanza dello spazio per applicazioni militari e civili. DARPA è il posto giusto per provare le cose, perché ci muoviamo velocemente, non abbiamo programmi a vita e siamo molto consapevoli quando iniziamo le cose su chi potrebbe essere un partner di transizione. Lo spazio è in ripresa qui.”

"Il futuro dello spazio presso la DARPA appare brillante nei prossimi 20 anni, perché stiamo per ribaltare completamente lo status quo dello spazio", ha aggiunto Kennedy. "Lo faremo eliminando tutta l'incentivazione attualmente presente per l'avversione al rischio. Cambieremo l'architettura. Modificheremo tutti i presupposti su cui basiamo le nostre capacità spaziali. Lo rovesciamo in testa. La grande vittoria è il cambiamento di cultura e se riusciamo a influire sul fatto che in tutti i sistemi che costruiamo, tutto sarà diverso. Siamo nel mezzo di alcuni grandi sconvolgimenti che cambieranno tutto”.

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Note

1. Nel 1972, l'ARPA diventava DARPA quando aggiungeva una D (per Difesa) al suo nome.
2. Brown, Owen, Kennedy, Fred e Pulliam, Wade, "Storia spaziale della DARPA.
3. Ibid.