Moonlight è il programma dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per la creazione di una costellazione satellitare orbitante intorno alla Luna, progettata per fornire servizi di comunicazione e navigazione avanzati.

Con oltre 400 missioni lunari pianificate da agenzie spaziali e aziende private nei prossimi vent’anni, Moonlight rappresenta un passo fondamentale verso un’esplorazione lunare sostenibile e lo sviluppo di una vera e propria economia lunare.

Il programma mira a supportare missioni istituzionali e commerciali, garantendo atterraggi precisi e autonomi, mobilità sulla superficie e trasferimenti di dati ad alta velocità e bassa latenza tra la Terra e la Luna. Questa infrastruttura sarà cruciale non solo per il ritorno dell’umanità sulla Luna, ma anche per una presenza stabile e a lungo termine.

Nell’ambito dell’iniziativa Moonlight dell’ESA, Il 15 ottobre 2024, Telespazio ha firmato il contratto Lunar Communication and Navigation Service (LCNS) per gestire lo sviluppo di una costellazione di satelliti dedicati a fornire servizi di navigazione e comunicazione per le future missioni lunari.

Questo progetto coinvolge un consorzio di aziende specializzate, con Telespazio nel ruolo di prime contractor e responsabile del sistema complessivo. Il consorzio include partner quali Hispasat, Inmarsat, Thales Alenia Space Italia, Qascom, KSat, Telespazio UK, Telespazio Iberica, SDA Bocconi, POLIMI, La Sapienza con i dipartimenti  CRAS e SIA per il disegno, la realizzazione e la qualifica operativa del sistema.

Il programma LCNS prevede la creazione di un’infrastruttura innovativa, progettata per fornire servizi di comunicazione e navigazione fondamentali per le future missioni lunari. Inoltre, l’interoperabilità con LunaNet, uno standard condiviso tra le principali agenzie spaziali internazionali, garantirà la cooperazione tra vari fornitori di servizi, aumentando l’affidabilità dell’intero sistema. L’infrastruttura sarà così composta:

• Lunar Space Segment: sarà costituito da una costellazione iniziale di cinque satelliti, di cui quattro dedicati alla navigazione e uno alla comunicazione. Questi satelliti forniranno servizi di comunicazione ad alta velocità e bassa latenza, oltre a segnali di navigazione precisi, permettendo atterraggi autonomi e mobilità di superficie. I satelliti saranno posizionati per garantire un’ampia copertura del Polo Sud lunare, un’area di particolare interesse per le future missioni, grazie alla presenza di risorse come il ghiaccio nei crateri di “eterna oscurità” e le “vette di eterna luce”, ideali per l’energia solare.
• Earth Ground Segment: sarà costituito da almeno tre stazioni di terra collegate ad una infrastruttura terrestre implementata su cloud commerciale. Questo sistema svolgerà un ruolo chiave nel monitoraggio e nella gestione dell’intera infrastruttura. L’infrastruttura Earth Ground Segment (EGS) garantirà la continuità dei servizi e la connessione tra Terra e Luna, coordinando tutte le operazioni della costellazione e supportando la rete di comunicazione e navigazione.
• Lunar User Segment: sarà composto dai terminali necessari per l’utilizzo dei servizi di comunicazione e navigazione. Questi terminali serviranno inizialmente a validare i servizi di comunicazione e navigazione durante la fase di qualificazione in orbita e successivamente a fornire servizi end-to-end agli utenti finali. I terminali compatibili con Moonlight sono sviluppati in Europa e possono essere facilmente adattati per gli utenti del sistema.

I servizi LCNS sono progettati per garantire alta disponibilità e copertura temporale giornaliera. Le principali caratteristiche previste includono:

• servizi K-band ad alta capacità e S-band a larga copertura

• servizi di data relay in tempo reale e consegna differita (store-and-forward)

• Quality of Service (QoS) per la priorità tra operazioni nominali e critiche

• trasferimento dati in tempo reale in pochi secondi

• supporto a più sessioni utente simultanee

Un servizio Direct to Earth (DTE) / Direct with Earth (DWE) completerà i servizi di data relay LCNS, migliorando copertura temporale e geometrica.

Sono previste i seguenti servizi di navigazione:

• Servizi in tempo reale:
  • One-Way Ranging (OWR)
  • Position, Velocity and Time (PVT)
  • Time Dissemination Service (TS)
  • Two-Way Measurement (TWM – da confermare)
  • previsione di disponibilità e prestazioni del servizio di navigazione

• Servizi non in tempo reale che consentono una post-elaborazione PVT altamente accurata

LCNS sarà basato su standard internazionali LunaNET definiti dalle maggiori industrie per l’esplorazione spaziale mondiali insieme ad agenzie spaziali come NASA, ESA e JAXA. Il sistema supporterà i terminali lunari di navigazione e comunicazione aderenti allo standard.

L’implementazione del programma Moonlight avverrà in fasi: il primo satellite di Navigazione entrerà in servizio nel 2029, mentre gli altri satelliti nel 2031, garantendo la piena operatività dei servizi.

LCNS non solo risponderà alle esigenze di esplorazione spaziale umana e robotica, ma creerà anche opportunità commerciali per l’industria europea all’interno della nascente economia lunare. La rete di satelliti consentirà alle missioni di comunicare in modo semplice ed efficiente, anche dalle regioni lunari non visibili dalla Terra, riducendo la necessità di comunicazioni Direct-to-Earth e migliorando l’efficienza operativa complessiva. Questo sistema sarà essenziale per abilitare nuove applicazioni, innovazioni tecnologiche e un’esplorazione sostenibile della Luna, con un impatto significativo sul contenimento dei costi delle missioni.

Inoltre, i segnali di navigazione forniti dai satelliti LCNS permetteranno un posizionamento estremamente preciso, riducendo la complessità dei sistemi di navigazione a bordo di lander, rover e orbiter. Ciò consentirà di risparmiare sui costi e facilitare la navigazione delle future missioni di esplorazione, sia umane che robotiche.