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Il Sistema SICRAL

SICRAL (Sistema Italiano per Comu-nicazioni Riservate ed Allarmi) è ilsistema di comunicazioni militari

via satellite, fornito “chiavi in mano” dalConsorzio SITAB (consorzio SIcral – Tele-spazio - Alenia Spazio – BPD FIAT Avio) alcosto di circa 900 miliardi. L’obiettivo delsistema è, in linea di principio, quello diassicurare le comunicazioni strategiche etattiche sul territorio nazionale e nelle ope-razioni fuori area, le comunicazioni mobilicon piattaforme terrestri, navali ed aereeallo scopo di garantire l’integrazione con le

reti TLC fisse dell’A.D. (Amministrazionedella Difesa) e la compatibilità con gli stan-dard internazionali ed alleati e, quindi, for-nire un supporto alle funzioni del C4I. Perquel che riguarda la tempistica di imple-mentazione, il contratto 3377 dell’A.D.(Amministrazione della Difesa) è stato sti-pulato con il consorzio SITAB nel dicembredel 1995. Nel febbraio 2000 il satellite èstato trasferito a Tolosa (Francia) per leprove di termovuoto previste prima del lan-cio. Nel contempo, il 23 gennaio 2001, si èufficialmente costituito il Centro di Gestio-ne e Controllo SICRAL nella località diVigna di Valle (Roma). L’intero sistema saràconsegnato nel corso del 2001.

L’Impiego operativo del satelliteCOL. MAURO LANCELLOTTI - CAP. ALESSANDRO FUSCO

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Il SICRAL è composto da due sottoinsiemi:il segmento spaziale ed il segmento terrestre. Ilsegmento spaziale è costituito sostanzialmentedal satellite con le facilities associate. Il seg-mento terrestre è composto dal Centro diGestione e Controllo di Vigna di Valle, e daiterminali utenti. Nella tabella 1 viene mostra-ta l’organizzazione del sistema dalla quale sipuò evincere anche l’elenco della tipologia deiterminali disponibili.

L’Amministrazione della Difesa, in parti-colare con il Reparto TEI (Telecomunicazio-ni Elettronica Informatica) dello Stato Mag-giore della Difesa, ha gestito tutte le attivitàdi preparazione all’impiego del satellite tra lequali l’evoluzione del sistema di logisticaintegrata, preparato dal consorzio SITAB, ela formazione del personale che dovrà opera-

re con il sistema.Per la gestionedella logisticaintegrata vengo-no fornitiall’A.D. varistrumenti dilavoro tecnolo-gicamente avan-zati, quali unsoftware per lagestione delsupporto logisti-co (Logistic Sup-

port Analysis), la documentazione elettronica(ipertestuale), un corso sempre in linea pergli operatori del Centro di Gestione e Con-trollo di Vigna di Valle e dei terminali (Com-puter Based Training - CBT) ed infine il con-trollo di configurazione tramite databaserelazionale manutenuto dall’industria. Ilsecondo argomento, di vitale importanzariguarda l’addestramento del personale. Lanecessità di un accurato e puntuale program-ma di addestramento ha un duplice obietti-vo: di formare del personale atto ad operarenel campo delle comunicazioni satellitari diSICRAL, ognuno per la propria competenza;di addestrare degli istruttori che riportandoil know-how acquisito nell’ambito della F.A.di provenienza, assicureranno nel futuro lacontinuità operativa. Per perseguire questi

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S I S T E M AS I C R A L

SEGMENTOSPAZIALE

SATELLITE

SEGMENTODI TERRA

CENTRO DIGESTIONE ECONTROLLO

TERMINALIUTENTE

• Trasportabili EHF• Trasportabili SHF• Fissi SHF• Navali SHF• Manpack SHF• Navali UHF• Avionici UHF • Veicolari UHF• Manpack UHF• Portabili UHF

Centro di Gestione e Controllo di Vigna di Valle

tab.1

Il satellite in camera anecoica per le prove operative (foto di Alenia Spazio)

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obiettivi, sono state previste varie tipologiedi corsi, da quelli manageriali riguardanti ilpersonale ufficiali, a quelli dedicati agli ope-ratori di terminale e del centro di gestionesatellitare, senza peraltro trascurare la parteriguardante la manutenzione degli apparati.

Il Satellite

Il SICRAL è un satellite per telecomunicazio-ni che è stato lanciato con il vettore Ariane 4 delladitta francese Arianespace, ed è stato posto inorbita geostazionaria (altitudine di circa 36000km sull’equatore) in posizione 16.2° est. Il satel-lite è stabilizzato sui 3 assi con un errore di pun-tamento massimo di 0.2° N/S ed E/W. Il sistemadi telecomunicazioni opera su tre bande di fre-quenza EHF, SHF e UHF, mentre per il sistemadi telemetria e telecomando verrà utilizzata labanda EHF per le normali operazioni e la bandaS per la fase di LEOP (Launch and Early OrbitPhase) e l’emergenza. Nella tabella 2 sono ripor-tate alcune caratteristiche del satellite.

La struttura del satellite (la cosiddetta “car-rozza”) è stata ampiamente collaudata, inquanto ha già volato con i satelliti ITALSATF1 ed ITALSAT F2. Questa ha la forma di unparallelepipedo, irrigidito internamente da unastruttura cilindrica, sede del motore principaleper la manovra orbitale di apogeo. Su due latidella struttura sono montati i pannelli solari,ripiegati durante la fase di lancio e dispiegaticompletamente quando il satellite sarà disloca-to nella posizione orbitale assegnata. Dettipannelli, dimensionati per soddisfare le richie-ste dei vari sottosistemi forniranno l’energiaall’intero satellite. Nei periodi in cui il satellitesarà in ombra per l’interposizione della terra(equinozi e periodi dell’anno adiacenti), l’ener-gia sarà fornita da pacchi batterie al nichel-idrogeno che assicureranno i servizi vitali perlo spacecraft e, contestualmente, sarà attuatoun risparmio energetico mediante lo spegni-mento di alcuni sistemi di bordo.

Il controllo del satellite è assicurato dal sottosi-stema di calcolo asservito dai sensori di presenzadi sole, di presenza di terra e dagli stars tracker elaser-gyro. Essi vengono utilizzati per rilevare laposizione del satellite rispetto a dei riferimenticerti come la terra, il sole e le stelle fisse e, tramitei giroscopi laser ad altissima precisione, viene sta-bilito in quale assetto si trova il satellite.

Vettore Ariane 4

Massa al lancio 2500 KgPeso del carico utile 450 KgEsigenze di energia c/u 1500W, 900W in eclisseProduzione celle solari 3000WPropulsione liquido bipropellenteVita operativa prevista 10 anni

tab.2

Il sottosistema payload, (il passeggero dellospacecraft per analogia con i voli spaziali chetrasportano esseri umani) è costituito dalleantenne montate sulla faccia che verrà orienta-ta verso la terra (Top Floor) e dai transponders.Ai lati di tale faccia sono ubicate le antenneUHF costituite da patch array.

Le altre antenne sono delle parabole chelavorano in banda EHF ed SHF, la cui pecu-liarità tecnologica è costituita dalla sagomaturadel fascio tramite il controllo delle deformazio-ni introdotte sul riflettore, e dalla possibilità di

selezionare fasci differenti tramite una rete pro-grammabile (Beam Forming Network) che affe-risce ad un sistema di 11 feed. Tali antennesono inoltre dotate di un sistema meccanico diripuntamento sull’intero emisfero visibile.

I trasponder integrati all’interno della carroz-za, hanno la funzione di ricevere la comunica-zione (tratta di uplink), di trasporla di frequen-za e quindi ritrasmetterla a terra (tratta didownlink). I normali satelliti per telecomunica-zioni hanno i trasponders a bordo in numeroben definito, mentre SICRAL ha, tra le sue

peculiarità, la possi-bilità di predisporreil trasponder in basealle coperture delleantenne, alla sceltadella banda ed ai ser-vizi richiesti. Questofa di SICRAL unsistema ad alta flessi-bilità che garantirà icollegamenti tra ivari utenti fissi,mobili e ad elevatamobilità.

Le operazioni peril controllo satellite

Quando il satelli-te ha raggiunto lasua orbita a 36.000km dalla terra, ilCentro di Gestione eControllo di Vignadi Valle ha iniziatoad operare per il suomantenimento nellaposizione assegnata(Station Keeping).Tutti i satelliti inorbita subisconodelle variazioni dellaposizione orbitaledovute all’ambientecircostante, alla non-sfericità della terra,alla posizione dellaluna, agli effetti delvento solare etc. Uno

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PROFILO DI MISSIONE

Il Conto alla rovescia del lancio del vettore Ariane 4 tiene conto delle operazioni finali relative allanciatore e al satellite. La sequenza sincronizzata, controllata dai computer del centro di controllodi terra di Ariane a Kourou, inizia 6 minuti prima del lancio e conclude il conto alla rovescia (h.0)

FINESTRA DI LANCIO 19,28/20,28 ORA LOCALE

ORE MIN SEC ATTIVITA’

- 14 30 00 Inizio del conto alla rovescia

- 5 55 00 Inizio del ritiro della piattaforma di supporto del lanciatore

- 3 35 00 Inizio delle operazioni di riempimento del 3° stadio con idrogeno e ossigeno liquido

- 1 05 00 Attivazione della telemetria, dei trasponditori e del telecomando del lanciatore

INIZIO SEQUENZA SINCRONIZZATA DI LANCIO

- 6 00 “Green Status” per tutti i sistemi

- 3 40 Satelliti alimentati in potenza interna

- 1 00 Il lanciatore alimentato in potenza interna

- 5 Comando di rilascio del sistema di ritrazione dei bracci criogeni

00 00 00 Accensione del 1° stadio e dei propulsori addizionali a propellente liquido

4,4 Lift off

16 Termine della fase verticale di ascensione

2 28 Separazione dei propulsori addizionali

3 32 Separazione del 1° stadio

3 35 Accensione del 2° stadio

4 02 Separazione dello scudo termico

5 44 Separazione del 2° stadio

5 48 Accensione del 3° stadio

6 30 Il lanciatore è acquisito da parte della stazione Natal

13 26 Il lanciatore è acquisito da parte della stazione dell’Isola Ascension

18 06 Il lanciatore è acquisito dalla stazione di Libreville

19 16 Sequenza di spegnimento del 3° stadio

20 55 Separazione del satellite SICRAL

21 01 Riorientamento di Ariane per Skynet 4

25 53 Separazione del satellite Skynet 4

26 33 Inizio della manovra di allontanamento del 3° stadio

27 33 Prima acquisizione del SICRAL da parte di TELESPAZIO mediante la stazione di Malindi

30 43 Termine della missione Ariane

2 55 00 Apertura di un pannello solare nord

3 01 00 Apertura di un pannello solare sud

36 53 00 Inizio della prima accensione del motore di apogeo

37 30 00 Primo spegnimento del motore di apogeo

60 21 00 Inizio della seconda accensione del motore di apogeo

61 46 00 Secondo spegnimento del motore di apogeo

63 39 00 Apertura totale dei pannelli solari nord

63 49 00 Apertura totale dei pannelli solari sud

64 54 00 Accensione del carico utile

66 24 00 Apertura delle antenne del carico utile

81 21 00 Satellite SICRAL in orbita di deriva a 36000 km dalla terra

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dei due compiti operativi del Centro è il con-trollo satellite. Per espletare questa attività, ilpersonale militare e civile del Centro si alter-nerà, in turnazioni di 24 ore, in modo da sod-disfare costantemente tutte le necessità connes-se alla vita operativa del satellite.

Le manovre correttive relative all’orbita posso-no essere di due tipi: automatiche o programma-te da terra. Le manovre correttive automatichevengono comandate dal computer di bordo che inbase allo stato del satellite calcola l’entità delle rea-zioni da applicare per correggere l’assetto dellospacecraft mediante Reaction Wheel e Reaction con-trol Thruster (ruota di inerzia, e motorini di rea-zione). Il compito del personale di terra, per que-sto tipo di manovre, sarà puramente di controllo

per quel che riguarda parametri di spinta e consu-mi di carburante.

Nel secondo caso, le manovre comandate daterra sono relative alla correzione della derivadel satellite durante l’arco temporale di unmese. Esse verranno pianificate volta per voltaed eseguite dopo aver effettuato i calcoli dellaspinta e dell’effettiva direzione. Questo tipo dimanovre sono abbastanza delicate, in quantoimplicano l’intervento umano, ma soprattuttoperché eventuali errori causerebbero danniirreversibili alla vita del sistema (ad esempio uneccessivo consumo di carburante calcolato peruna vita media di 10 anni). Per questo motivoil Centro per il controllo del satellite disponedi software molto sofisticati, compreso un

1) Immissione in orbita di trasferimento e separazione da Ariane 42) Apertura parziale dei pannelli solari3) 1° sparo del motore di apogeo per immissione in orbita intermedia4) 2° sparo del motore di apogeo per immissione in orbita circolare5) Apertura totale pannelli solari6) Apertura antenne di comunicazione in UHF

simulatore satellitare di ultima generazione intre dimensioni, per fornire al personale,opportunamente preparato, i mezzi per opera-re in sicurezza durante la fase di pianificazionedella manovra.

Ultimo compito è il monitoring dello statodi salute dei sottosistemi e le variazioni deiparametri in funzione delle condizioniambientali, quali eclissi o tempeste elettroma-gnetiche.

I servizi di telecomunicazioni

Dopo questa breve panoramica sul sistema,passiamo ad esaminare la parte relativa alletelecomunicazioni. Come accennato in prece-denza, il SICRAL dispone di tre bande opera-tive per le comunicazioni. In relazione a ciò lereti che possono essere realizzate sono essen-zialmente di tre tipologie:• FDMA (Frequency Division Multiple Access)

PAMA (Permanent Assigned Multiple Access)in banda EHF o SHF per collegamentipunto-punto;

• SCPC (Single Carrier Per Channel) DAMA

(Demand Assignament Multiple Access) inbanda EHF o SHF per collegamenti di tipotattico;

• TDMA (Time Division Multiple Access)DAMA in banda UHF con possibilità del-l’utilizzo del feeder link delle bandeEHF/SHF da parte dei terminali satellitarinon in possesso dell’UHF.

Per espletare questo compito, il Centro diGestione e Controllo, si avvarrà di un centroper la pianificazione delle risorse, e di un cen-tro di controllo delle telecomunicazioni. I dueorganismi saranno resi operativi mediante laturnazione del personale nell’arco 24 ore. Ilpersonale preposto alla pianificazione dellerisorse (Centro di Controllo della Missione),dovrà essere supportato dal personale di con-trollo di rete (Centro di Controllo di Rete) perciò che riguarda la gestione del sistema di tele-comunicazioni, e dal personale preposto alcontrollo satellite per quanto riguarda il gover-no del segmento spaziale. Questa attività dilavoro tra pianificatori e tecnici non si limitaad un semplice coordinamento in virtù delfatto che la parte innovativa e caratterizzante

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Satellite SICRAL

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del SICRAL è la possibilità di assegnare risorsediversificate per capacità di traffico, potenza

trasmessa dei terminali, posizione geografica emobilità di questi ultimi. Questi elementiintroducono un nuovo concetto di capacitàtotale di traffico del sistema di comunicazioni,non più legato a parametri di tipo infrastruttu-rale (come necessariamente è per sistemi di

telecomunicazioni terrestri in ponte radio lacui capacità è stabilità a priori), ma fortemente

legata allo scenario operativocontingente. Questo implical’introduzione di una nuovavariabile legata all’impiegotemporale di vari sottosistemidel satellite e del gateway dicomunicazioni.

L’impiego operativo

Per quel che riguarda l’im-piego operativo, non possiamoprescindere dalla tipologia dimissione che deve compiere ilSICRAL. Il sistema infatti èstato concepito per garantire leoperazioni connesse con l’attivi-tà di gestione delle crisi in areedove le comunicazioni sono dif-ficili da realizzare con i sistemiconvenzionali, ed in particolaredove vengono svolte operazionireal world, (ivi compresi, peacekeeping/enforcing, disaster relief,Search And Rescue). Quindil’impiego attuale di SICRALconsentirà di:• supportare le esigenze di

Comando, Controllo,Comunicazioni Computered Intelligence (C4I) degliSSMM e dei Comandi Ope-rativi nazionali (COI,COMFOTER, CINCNAV,COFA) realizzando, ovenecessario, l’estensione“fuori area” della ReteNumerica Interforze (RNI);

• integrare gli esistenti sistemidi comunicazioni tattici peril comando e controllo deimezzi mobili terrestri, nava-li ed aerei;

• costituire, entro il territorio nazionale, ilsupporto trasmissivo del Comando e Con-trollo dei Reparti impiegati in operazionitipo “disaster relief ”;

• supportare, eventualmente le comunicazio-ni di Organizzazioni Multinazionali

(NATO, WEU, ecc.) o di Nazioni alleateLe citate Operazioni Militari, ovviamente,

potranno svilupparsi in contesti eterogenei chevanno dall’impiego in campo nazionale all’im-piego in campo NATO o multinazionale.

Queste caratteristiche multipurpose implica-no (insieme alla complessità intrinseca delsistema ed alla flessibilità che si prospetta nel-l’impiego) la necessità di elaborare delle proce-

dure operative intese a disciplinare sia l’accessoai servizi di SICRAL, sia le azioni da intra-prendere in caso di interferenze.

Queste procedure saranno sviluppate dalCentro Interforze di Gestione e Controllo diVigna di Valle.

Conclusioni

Dopo il programma dilancio dalla base del Kenyadel Gen. Broglio con il pro-getto S. Marco, il volo nellospazio del T.Col. Cheli conlo Space Shuttle, con ilSICRAL l’A.D. continua aribadire un forte interessein campo spaziale, tanto daacquisire professionalità nelcampo della gestione deisatelliti.

Concludiamo dicendoche il notevole sforzo intermini di uomini e mezzifinanziari, nel portare a ter-mine il progetto SICRAL,avrà sicuramente più di unritorno.

Per le F.A. ci sarà unincremento di operatività ela possibilità di aprire unnuova era in campo spazia-le.

Per l’industria il ritornodi immagine a livello inter-nazionale per ciò cheriguarda il know-how acqui-sito nel campo delle teleco-municazioni spaziali ed inparticolare nel settore mili-tare.

Quindi possiamo sicura-mente affermare cheSICRAL pone l’Italia allastregua dei maggiori Paesiindustrializzati per quantoattiene alle nuove tecnolo-gie nel campo satellitare,rappresentando un salto diqualità notevole per l’interosistema Paese.

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LA MISSIONE

I principali eventi dopo la separazione dal vettore Ariane 4 sono i seguenti:• Apertura parziale dei pannelli solari: per permettere la carica delle batterie di

bordo. L’apertura è prevista dopo circa 3 ore dal lancio• 1° sparo del motore di apogeo (LAEF1): il passaggio da orbita di trasferimento

a orbita circolare avviene in due tempi mediante attivazione del motore di apogeo:il 1° sparo è previsto alla 4^ orbita di trasferimento dopo circa 37 ore dal lancio.La durata dell’accensione è di 37 minuti• L’orbita di trasferimento su cui Ariane 4 lascia il satellite ha le seguenti carat-

teristiche:• Perigeo 200 km• Apogeo 37586 km• Inclinazione 7°• Velocità 1605 m/sec

Con il primo sparo del motore il satellite viene immesso su un’orbita interme-dia con le seguenti caratteristiche:

• Perigeo 4615 km• Apogeo 35786 km• Inclinazione 4,2°• Velocita 1990 m/sec

• 2° sparo del motore di apogeo (LAEF2): il 2° sparo è previsto alla 6^ orbita ditrasferimento dopo circa 60 ore dal lancio. La durata dell’accensione è di 86 minu-ti.Con il 2° sparo del motore il satellite viene immesso su un’orbita circolare, ma nonancora geosincrona, con le seguenti caratteristiche:

• Perigeo e apogeo 35786 km• Inclinazione 0,15°• Velocità 3060 m/sec

• Apertura totale dei pannelli solari: i due pannelli solari vengono rilasciati com-pletamente per permettere l’alimentazione del satellite nella configurazione oper-ativa. L’apertura è prevista dopo circa 63 ore dal lancio

• Apertura delle antenne di comunicazione: le antenne UHF sono aperte dopo circa65 ore dal lancio. Da tale momento il satellite viene posto nella configurazioneoperativa e iniziano le verifiche elettriche sui vari sottosistemi per la confermadella piena operatività

• Acquisizione del punto di stazione: dopo l’apertura delle antenne di comunicazionee l’accensione del carico utile, il satellite si trova su un’orbita circolare, ma nonancora sincrona rispetto alla terra. In circa 15 giorni vengono effettuate un certonumero di manovre atte ad annullare l’inclinazione dell’orbita e portare il satellitealla posizione nominale operativa di 16,2°E.