Nell’era delle infrastrutture digitali in orbita, il ruolo di primo piano è di SpaceX, impresa statunitense di Elon Musk, figura chiave dell’industria spaziale e dell’innovazione strategica. Con la sua compagnia, infatti, Musk ha portato avanti alcuni dei progetti ingegneristici più all’avanguardia dell’era recente, sviluppando e portando in commercio questi prodotti in tempi record.

Tra i tanti prodotti di punta dell’azienda spaziale statunitense non si può fare a meno di citare Starlink, una complessa costellazione satellitare che ha lo scopo di fornire internet a copertura globale direttamente dallo spazio. Attenzione però, Musk non è stato il primo a portare servizi di connessione internet satellitare; piuttosto ha deciso di “distruggere”, almeno temporaneamente, la concorrenza, portando un servizio che avesse tutto ciò che gli altri competitor non avevano: velocità di connessione più elevata, resilienza ad ostacoli e copertura globale. Questo è stato possibile andando a combinare alta innovazione tecnologica con una struttura aziendale autoalimentante e quasi indipendente da fornitori esterni. SpaceX, infatti, internalizza gran parte della filiera; progetta e costruisce in casa componenti e sistemi chiave, usa i propri Falcon 9, che possono immettere in orbita oltre 50 satelliti per missione e gestisce direttamente le campagne di lancio da Cape Canaveral e Vandenberg; possiede inoltre Starbase a Boca Chica, dedicata a Starship. È un vero esempio di integrazione verticale di cui Elon Musk è stato pioniere.

La rete internet satellitare

Ma come funziona esattamente il servizio internet satellitare offerto dall’azienda statunitense?

Starlink è una costellazione di satelliti ad oggi ancora in costruzione. Attualmente Space X dispone di più 8.400 satelliti in orbita, che rappresentano oltre la metà della popolazione satellitare nello spazio, e che punta a duplicare se non triplicare entro pochi anni. Nessun altro Paese ha mai messo in orbita un numero così alto di satelliti per telecomunicazioni: una supremazia che solleva interrogativi a Pechino, Mosca e Bruxelles.

Il principale vantaggio dei satelliti Starlink è che, rispetto ai tradizionali servizi internet satellitare, come Eutelsat, che utilizzano satelliti in orbita geostazionaria (GEO) ad un’altitudine di oltre 35mila chilometri, essi sono disposti in orbita ad un’altezza di circa 550 km rispetto al suolo terrestre, in piena zona LEO (Low Earth Orbit). Per capire come questo rappresenti un vantaggio bisogna entrare nel dettaglio su come funziona una connessione internet.

Quando fate accesso ad internet dal vostro laptop o dal vostro cellulare si attiva un modello logico chiamato client-server. Dal vostro pc, dunque, potete accedere ad un web browser che farà da client e per voi accederà ad un server, possibilmente locato dall’altra parte del globo, dove richiederà le informazioni che volevate, questo server invierà indietro queste informazioni direttamente sul vostro laptop. Le richieste e le informazioni in questione viaggiano sottoforma di pacchetti dati che a loro volta sono formate da sequenze di bit (i famosi 0 e 1 informatici) che il vostro web browser traduce sottoforma di scrittura, immagini e altre informazioni.

Il client e il server non comunicano direttamente tra loro ma attraverso una serie di terminali chiamati nodi della rete, come il vostro router di casa. Con la connessione internet tradizionale il vostro pc invierà la richiesta al router che via cavo attraverso la fibra ottica arriverà, passando per altri nodi, direttamente al server e da lì le informazioni faranno il percorso inverso. La connessione internet satellitare invece consiste nell’inviare richieste e informazioni passando per i satelliti, in particolare esse passeranno per la vostra personale antenna satellitare, la quale invierà il segnale al satellite che a sua volta trasmetterà in una stazione a terra la quale comunicherà via cavo al server e di nuovo si ritorna indietro.

Le performances di Starlink

Parlando di performances spicca di importanza la latenza, ossia il tempo di andata e ritorno dei dati, più è bassa la latenza prima arrivano i dati. La latenza dipende da tantissimi fattori tra cui come viene trasmesso il dato e su cosa viaggia.

Ovviamente la latenza viene anche influenzata dalla distanza che il segnale deve percorrere, è chiaro dunque che il vantaggio primario di una costellazione in orbita LEO rispetto a satelliti che trasmettono e ricevono i dati in GEO è proprio la vicinanza alla terra che permette di avere una latenza di circa 25 ms rispetto agli oltre 600 ms degli ultimi.

I dati digitali da un terminale come un computer, per essere inviati, vengono convertiti in segnale analogico tramite la modulazione del segnale che viceversa viene poi demodulato per essere convertito in dato digitale. Il segnale analogico dunque viene trasmesso sottoforma di onde elettromagnetiche. Esistono tanti tipi di modulazione, per semplificare la spiegazione, ogni onda può essere rappresentata da un valore binario, va da se che più onde abbiamo in un segnale più dati posso trasmettere. Per questo la connessione satellitare di Starlink utilizza delle frequenze in banda Ku per connettersi con l’utente mentre banda Ka per connettersi al gateway Starlink che poi comunica con i server della rete a terra. In particolare troviamo le frequenze autorizzate per la comunicazione:

• Downlink utenza in banda Ku: 10,7 – 12,7 GHz e 12.75 – 13.25 GHz

• Uplink utenza in banda Ku: 13,8 – 14,5 GHz

• Downlink ricevitore in banda Ka: 17,7 – 18,6 GHz e 18,8 – 20,2 GHz

• Uplink ricevitore in banda Ka: 27,5 – 30 GHz

• Downlink ricevitore in banda E: 71.0-76.0 GHz

• Uplink ricevitore in banda E: 81.0-86.0 GHz

Queste frequenze sono altamente utilizzate per trasmissioni di grandi quantità di dati nello spazio, questo perché sono le più alte frequenze il cui impatto di “dissipazione” non è eccessivamente rilevante. Infatti le onde elettromagnetiche con frequenze che superano lo spettro delle onde radio e microonde risentono molto dell’attenuazione atmosferica (specialmente in caso di pioggia), della difficoltà di propagazione attraverso ostacoli fisici, dei maggiori costi di sviluppo e installazione di tecnologie più avanzate, e dei rischi per la salute e l’ambiente legati all’esposizione a tali radiazioni. Mentre frequenze più basse sono più affidabili ma riescono a trasmettere una mole di dati minore, quest’ultime infatti vengono utilizzate solitamente per scambiare informazioni di bordo per la gestione del satellite o in casi di emergenza.

Analizzando i numeri Starlink ha una velocità di download tra i 25 e i 220 Mbps, con una mediana di circa 100 Mbps (negli USA), non riuscendo a competere in termini di velocità con la connessione a fibra ottica che va oltre i 1000 Mbps. Inoltre la connessione satellitare in generale non garantisce la stessa stabilità di una connessione a terra in quanto sensibile a fenomeni climatici come le nuvole o la pioggia con il fenomeno di rain fade che colpisce in particolare le alte frequenze come le bande Ka, Ku ed E.

Nonostante ciò il principale vantaggio è il fatto che internet satellitare riesce a raggiungere i posti più remoti del globo. L’azienda statunitense offre infatti antenne portatili che possono funzionare anche nel deserto a patto che l’antenna abbia visibilità sui satelliti della costellazione, e su questo la costellazione di Musk è senza dubbio la migliore se si parla di copertura. Inoltre per applicazioni in zone remote offre servizi specifici come quelli per le imbarcazioni, che senza la possibilità di connettersi via cavo hanno per forza la necessità di un link satellitare per usufruire di internet.

La tecnologia Starlink

Ricapitolando, i satelliti Starlink comunicano con l’utente e a terra tramite la trasmissione dei segnali che connettono l’utente con la rete internet globale World Wide Web. Ma andiamo ad analizzare quali sono i dispositivi che riescono a far funzionare questo servizio.

Quando si vuole sottoscrive un abbonamento a Starlink, vi è un ampia gamma di scelta dai servizi più o meno performanti residenziali a quelli specifici per zone remote (Starlink Roaming) o imbarcazioni navali (Starlink Performance). In generale il kit che viene consegnato, dal design moderno e accattivante, è il medesimo: un router che permette la connessione a più utenti ed un antenna che connessa al router si occupa di comunicare con i satelliti di SpaceX.

I satelliti Starlink anch’essi pensati per fare la loro bella figura visivamente, consistono di una piattaforma dal design compatto e pannelli solari dispiegabili, la loro struttura è minuziosamente pensata per essere immagazzinata occupando il minor spazio possibile nell’ogiva del Falcon 9, così da massimizzare il numero di satelliti trasportabili per ogni lancio.

Sulla parete “inferiore” che punta a terra vi si trovano 5 antenne phased array per la trasmissione in banda Ku, mentre dispiegate ai lati 3 antenne che trasmettono in banda Ka ed in banda E, queste antenne costituiscono una parte di quello che in gergo tecnico si chiama payload del satellite, ossia la strumentazione necessaria ad offrire il servizio richiesto dal satellite.

Tutto ciò che non è payload rientra nella denominazione di piattaforma satellitare, che comprende i vari sottosistemi di un satellite. Le antenne però hanno bisogno di un puntamento preciso, è per questo che la costellazione di Musk monta una sensoristica di precisione come gli StarTracker, dispositivi ottici che misurando la posizione di riferimenti fissi nella volta celeste come le stelle, riescono a calcolare l’assetto di un satellite in modo molto preciso. Per puntare poi i satelliti nella direzione desiderata inoltre vengono montate 4 ruote di reazione, dispositivi rotanti che regolando la loro velocità e tramite la conservazione del momento angolare riescono a ruotare il satellite con tre gradi di libertà.

Per ora, a parte l’enorme quantità di satelliti disponibili, il sistema satellitare sembra essere piuttosto semplice anche se altamente tecnologico, tutte queste tecnologie sono molto comuni nell’ambito spaziale. Ma ancora non abbiamo parlato di un problema fondamentale, in orbita bassa i satelliti hanno una copertura al suolo limitata: in quanto molto vicini, il cono di visibilità a terra di un solo satellite copre un area vasta ma non così grande come potrebbe fare un satellite in GEO che ha la quasi totalità di visione di metà del globo. Dunque se un satellite si dovesse trovare sopra una zona remota e non avesse la possibilità di trasmettere i dati ad un ricevitore a terra? È qui che la più alta tecnologia della costellazione satellitare entra in gioco con i satelliti di seconda generazione.

L’optical intersatellite link (OISL) è un sistema di comunicazione ottico che permette ai satelliti di trasferire grandi quantità di dati nello spazio utilizzando dispositivi che emettono fasci laser per creare segnali. Può sembrare semplice ma questa tecnologia per essere utilizzata richiede estrema precisione nel puntamento in quanto i fasci laser sono molto stretti, per stabilire una connessione ottica serve un controllo agile, accurato e stabile. La costellazione di Musk è la prima ad utilizzare tale tecnologia in larga scala e con un ottima efficienza.

Tramite l’OISL dunque i satelliti Sarlink possono essere utilizzati per trasferire dati a 200 Gbps da un satellite senza visibilità sul gateway ad un altro che può poi trasferire i dati a terra. Tutto questo sistema per garantire il servizio richiede alta velocità di trasmissione, controllo dei buffer di memoria e precisione di manovrabilità. Questo è un salto che i suoi attuali rivali in america, OneWeb e Kuiper non hanno ancora dispiegato su larga scala, mentre la Cina con il progetto Qianfan punta a replicare il modello Starlink per ridurre la dipendenza da infrastrutture occidentali.

I fattori critici e le soluzioni previste

In tutta questa grande infrastruttura non mancano però problemi da dover risolvere. Le questioni principali sono legate all’accumulo di satelliti in una zona dello spazio che potrebbe nel futuro portare a una congestione della zona, poiché di fatto mantenere oltre 8.400 satelliti in LEO richiede un costante monitoraggio delle traiettorie orbitali per effettuare eventuali manovre anticollisione, per questo i satelliti di SpaceX montano dei motori elettrici a bassa spinta che sfruttano l’accelerazione tramite effetto Hall di ioni di Argon. In orbita LEO inoltre l’effetto del drag atmosferico anche se minimo rallenta gradualmente i satelliti in orbita facendoli decadere, dunque in questo caso se il satellite è ancora operativo dovrà effettuare manovre di mantenimento orbitale. Questo effetto però può essere anche positivo, in quanto permettono un deorbitamento naturale, così SpaceX si assicura il rispetto degli standard della nuova frontiera del Clean Space e si assicura di avere ricircolo di satelliti per averne sempre aggiornati. Il deorbitamento naturale però presenta una possibile criticità che è attualmente in fase di studio, ossia l’impatto ambientale dell’autodistruzione dei satelliti, infatti cadendo liberamente verso terra i satelliti bruciano in atmosfera rilasciando sostanze potenzialmente dannose per essa.

Un altra criticità che non è sfuggita all’opinione pubblica è quella dell’inquinamento luminoso della volta celeste. A qualcuno di voi potrebbe essere capitato una volta negli ultimi anni di alzare gli occhi al cielo di notte e vedere una scia di puntini luminosi, molto probabilmente non si trattava di un invasione aliena, bensì di un nuovo set di satelliti Starlink appena rilasciati dall’ultimo stadio del Falcon 9 , pronti per le manovre di posizionamento orbitale. Un fenomeno spettacolare per chi non è addentro, ma fonte di preoccupazione per la comunità scientifica. Infatti quelle scie compromettono la qualità delle osservazioni astronomiche, generando striature sulle immagini raccolte dai telescopi. Per rispondere alle critiche, SpaceX ha introdotto alcune contromisure, come visiere scure o rivestimenti anti-riflesso, e sta studiando configurazioni orbitali meno invasive. Tuttavia, il dibattito resta aperto: la sfida è bilanciare l’espansione delle infrastrutture digitali spaziali con la tutela del cielo notturno come patrimonio comune.

L’utilizzo militare e le implicazioni geopolitiche

Non solo commerciale, il servizio di Musk è da qualche anno entrato nel ciclone del dibattito da quando è stato utilizzato in campo militare nel conflitto russo-ucraino, dove il miliardario intervenne direttamente modificando l’uso di Starlink sul campo di battaglia. Infatti, nel Febbraio del 2022 infatti l’azienda statunitense ha iniziato a fornire servizi internet satellitare gratuiti all’Ucraina in risposta all’invasione russa. Secondo un’inchiesta di Reuters, basata su testimonianze di ex dipendenti SpaceX, Elon Musk avrebbe ordinato di interrompere la copertura Starlink durante la controffensiva del 2022. La compagnia ha definito il racconto inesatto e Musk ha negato pubblicamente di aver mai bloccato il servizio. L’episodio, vero o presunto, ha alimentato il dibattito su quanto sia rischioso per uno Stato affidarsi a infrastrutture critiche controllate da un privato, soprattutto in contesti di guerra.

Oltre a questo episodio si aggiungono gli attacchi hacker avvenuti da parte di organizzazioni informatiche russe ai terminali Starlink, che hanno aperto il dibattito anche sulla questione della cyber-security di questi sistemi che possono non essere resilienti in un contesto militare. Per questo ed altri motivi (in particolare per la presa di posizione di Musk alle ultime presidenziali statunitensi) in Italia si è alzato un dibattito quando il governo Meloni ha intavolato trattative con il magnate di origini sud africane per l’utilizzo di Starlink a favore dell’esercito italiano.

La trattativa, stimata in circa 1,5 miliardi di euro, ha subito acceso i riflettori sulle implicazioni di sovranità digitale e strategica per il nostro Paese. Da un lato, Starlink rappresenta una soluzione già funzionante, con prestazioni e copertura che nessun altro sistema oggi disponibile riesce a garantire; dall’altro, affidarsi a un’infrastruttura privata statunitense significa accettare un grado elevato di dipendenza tecnologica e politica. Le alternative non mancano, ma mostrano tutti i loro limiti: la costellazione europea IRIS² non sarà operativa prima del 2027, mentre i servizi satellitari tradizionali offrono connessioni stabili ma con latenze troppo elevate per applicazioni critiche e non comparabili alla rete LEO di Musk. In questo scenario, l’Italia si trova stretta tra l’urgenza di dotarsi di strumenti moderni per le proprie forze armate e la necessità di preservare autonomia decisionale in un settore che è ormai parte integrante della sicurezza nazionale.

Tra sogni e realtà: gli obiettivi futuri e la concorrenza che arriva

Il colosso statunitense ha aperto una strada che sembrava impensabile: trasformare l’internet satellitare da tecnologia di nicchia a infrastruttura globale. Con oltre 8.400 satelliti già operativi e milioni di utenti connessi, Starlink resta oggi il pioniere del settore. A breve termine punta a consolidare la costellazione di seconda generazione, ad aumentare la capacità grazie all’ISL e a introdurre i servizi direct-to-cell per connettere direttamente gli smartphone. Sul lungo periodo l’ambizione è ancora più ampia: costruire una connettività planetaria resiliente, integrata con le reti terrestri e utile persino a supportare missioni spaziali e futuri insediamenti umani oltre l’orbita.

Ma la corsa non è più solitaria. In Europa l’Unione, come già accennato, ha avviato IRIS², che entro il 2027 dovrebbe garantire un’infrastruttura sovrana e sicura; negli Stati Uniti Amazon con Project Kuiper prepara il lancio dei primi satelliti, con l’obiettivo di integrare la costellazione ai servizi cloud AWS.

Mentre in Cina avanza il progetto Qianfan (Guowang), una mega-costellazione con forti implicazioni geopolitiche; infatti a differenza di Starlink, questo progetto anche se mira a un servizio commerciale è di fatti di proprietà dello stato cinese. Il presidente cinese Xi Jinping infatti, punta a surclassare Musk impiegando un numero di satelliti simili in orbita bassa che possa competere sul mercato grazie a una velocità di connessione più alta e prezzi ridotti. Resta sempre però il nodo scetticismo ad utilizzare servizi internet cinesi almeno per chi vive in Occidente. Quando si parla di infrastrutture digitali inoltre, non si può non parlare di Tawian: circa il 90% della supply chain globale di semiconduttori per micro-chip di ultima generazione arriva da lì, e nel grande gioco strategico l’ambizione cinese sulla presa di Taiwan comporta anche valutazioni esistenziali sulla possibilità, in caso di un futuro scontro, di poter proseguire i progetti di supremazia spaziale.

Le nuove costellazioni segnalano che la partita dell’internet orbitale è ormai globale: una competizione dove tecnologia, regolamentazione e geopolitica si intrecceranno per decidere chi controllerà le autostrade digitali dello spazio.