A prima vista, gli universi marittimo e spaziale sembrano molto lontani. Eppure impongono vincoli comparabili: ambienti estremi, manutenzione complessa, comunicazioni incerte, risorse energetiche limitate e un’elevata esigenza di affidabilità. In entrambi i casi, i sistemi devono osservare, determinare la propria posizione e comunicare con un intervento umano minimo.

Questa vicinanza apre la strada a trasferimenti tecnologici nella navigazione, nei sensori, nell’imaging, nei materiali e nella produzione di energia.

Trasformare osservazioni disperse in conoscenza continua

I mezzi di sorveglianza si moltiplicano: satelliti, droni, navi, boe, sensori sottomarini e infrastrutture costiere. Ma le informazioni ottenute restano spesso puntuali, frammentate e difficili da incrociare.

La vera sfida consiste quindi nell’assicurare la continuità del monitoraggio. Occorre poter rilevare un fenomeno, caratterizzarlo, seguirne l’evoluzione e trasmettere rapidamente informazioni utilizzabili. Questo approccio interessa in particolare la sicurezza marittima, il soccorso in mare, la lotta alla pesca illegale, il monitoraggio dell’inquinamento, la protezione della biodiversità e il controllo delle infrastrutture in mare.

Per esempio, Thales Alenia Space esplora architetture capaci di riunire più fonti di osservazione per comprendere, anticipare e proteggere meglio. Il valore non risiede più soltanto nel sensore, ma nella capacità di trasformare una successione di misure in una visione coerente della situazione.

Navigare quando i segnali satellitari diventano indisponibili

La navigazione marittima dipende fortemente dai segnali satellitari. Questi segnali possono però essere disturbati, falsificati o semplicemente indisponibili. Una centrale inerziale permette di proseguire la navigazione, ma il suo errore aumenta progressivamente quando non può più essere corretto rispetto a un riferimento esterno.

La gravità e il magnetismo terrestri offrono un’altra via. Questi campi naturali sono passivi e non possono essere disturbati mediante jamming. Confrontando le misure effettuate a bordo con carte gravimetriche o magnetiche, una nave può stimare la propria posizione senza dipendere direttamente da un segnale esterno.

Per esempio, Spectral Flow lavora a sensori magnetici compatti destinati a questa navigazione per correlazione con il terreno. I gravimetri quantistici costituiscono un’altra pista promettente. Le tecnologie basate sugli atomi freddi possono fornire misure molto stabili, senza una deriva strumentale significativa e con una calibrazione ridotta.

Altri sensori quantistici, che utilizzano in particolare gli atomi di Rydberg, potrebbero misurare campi a radiofrequenza su un intervallo molto ampio. Presentano un potenziale per le comunicazioni, il radar e la resistenza al disturbo. Il loro passaggio dal laboratorio ad apparecchiature operative richiede tuttavia ulteriori progressi in termini di robustezza, stabilità, larghezza di banda e miniaturizzazione.

Osservare il mare oltre l’immagine classica

Un’immagine convenzionale informa principalmente sulle forme e sui colori visibili. L’imaging multispettrale e iperspettrale analizza un maggior numero di bande luminose. Ogni pixel può allora rivelare una firma legata alla composizione della materia osservata. Queste tecnologie permettono di cartografare i bassi fondali, valutare la torbidità, seguire la vegetazione costiera, distinguere determinati habitat o rilevare inquinamenti. Possono anche migliorare la protezione delle navi grazie a una migliore osservazione notturna, nella foschia o attraverso il fumo.

Per esempio, Hytech Imaging associa acquisizioni effettuate da satelliti, aerei e droni a modelli di trasferimento radiativo.

Questa combinazione permette di produrre informazioni sulla batimetria, sulla qualità dell’acqua, sulla biodiversità e sull’evoluzione del litorale. L’obiettivo è ormai passare da campagne locali a servizi capaci di elaborare regolarmente vasti territori.

La polarimetria fornisce informazioni complementari studiando l’orientamento del campo luminoso.

Per esempio, Satlantis sviluppa carichi utili che combinano più domini spettrali, video e filtri polarimetrici. Questo approccio può migliorare la correzione degli effetti atmosferici, ridurre i riflessi del sole sull’acqua e rivelare firme di tessitura difficili da distinguere in un’immagine classica.

L’interesse è particolarmente forte per il rilevamento degli idrocarburi. Secondo i dati riportati nel documento, soltanto circa il 6 per cento delle verifiche effettuate dopo alcuni allarmi radar conferma effettivamente la presenza di un inquinamento. Una caratterizzazione ottica e polarimetrica più precisa potrebbe quindi migliorare la qualificazione degli allarmi prima di mobilitare mezzi sul posto.

Progettare strutture adatte alle profondità estreme

La pressione trasforma radicalmente i vincoli di progettazione. A 6000 metri di profondità si avvicina a 600 bar. Le strutture devono resistere nel tempo mantenendo proprietà compatibili con la galleggiabilità, la massa e l’integrazione delle apparecchiature. A titolo di esempio, FMC Composite presenta il principio di uno scafo in composito comprimibile il cui volume varia sotto pressione per mantenere costante la spinta di Archimede. Questa logica illustra un cambiamento di approccio: non si tratta più soltanto di contrastare l’ambiente, ma di progettare una struttura capace di adattarvisi.

I materiali devono rispondere anche a esigenze di sovranità. I magneti permanenti sono indispensabili ai motori, ai generatori, alle apparecchiature acustiche e a determinati dispositivi elettromagnetici. La loro catena del valore resta però fortemente concentrata.

Secondo i dati presentati da HIT Mag, oltre il 92 per cento della produzione mondiale di magneti permanenti proviene dalla Cina.

Le importazioni europee avrebbero rappresentato in media circa 950 milioni di euro all’anno tra il 2023 e il 2025. L’impresa sviluppa quindi una nuova generazione di magneti senza terre rare, con l’ambizione di ridurre la dipendenza dalle risorse critiche, il consumo energetico e l’impronta di carbonio.

Produrre energia dove il sole e i cavi non bastano più

I sensori immersi di lunga durata hanno bisogno di un’alimentazione affidabile, talvolta per diversi anni. Le batterie impongono costose operazioni di sostituzione, mentre i cavi non sono sempre praticabili.

I generatori termoelettrici a radioisotopi offrono una soluzione per le missioni più isolate. Convertono direttamente in elettricità il calore prodotto dal decadimento naturale di un isotopo. Non comprendono parti mobili e non funzionano come un reattore nucleare.

Per esempio, Thermagy sviluppa moduli destinati a facilitare l’integrazione di questa tecnologia. Una potenza di alcune decine di watt potrebbe bastare ad alimentare nel tempo sensori sottomarini, sistemi acustici o apparecchiature di monitoraggio delle perforazioni.

La fisica della conversione può essere comune alle applicazioni marittime e spaziali, ma i vincoli di integrazione restano diversi. In mare, le principali sfide riguardano la pressione, la corrosione, il trasferimento di calore, i connettori, il dispiegamento e il recupero. La sicurezza, la tracciabilità e la gestione del fine vita devono quindi essere considerate fin dalla progettazione.

Una convergenza fondata sull’integrazione

Le innovazioni più promettenti non si basano su una tecnologia unica.

Associano sensori più precisi, una navigazione indipendente, comunicazioni resilienti, strutture adeguate, un’energia durevole e un utilizzo intelligente dei dati.

Questa convergenza può migliorare la conoscenza dell’oceano, rafforzare la sicurezza delle operazioni e sostenere un’industria più autonoma. Impone anche di affrontare simultaneamente la cibersicurezza, la sovranità industriale, la sobrietà energetica e il ciclo di vita delle apparecchiature.

La prossima svolta potrebbe non provenire da un nuovo sensore, ma dalla capacità di collegare tutti questi elementi per ottenere informazioni continue, affidabili e immediatamente utili a rilevare i rischi di oggi e di domani.