SAN FRANCISCO – Come gruppo, le missioni scientifiche a basso costo della NASA sono migliorate in modo significativo.

“Ci sono state lezioni apprese nel corso degli anni che hanno aiutato”, ha detto Charles Norton, vice capo tecnologo del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “All'inizio c'erano molti fallimenti. La comunità si è aiutata a vicenda per diventare di successo.”

Infatti, le missioni di piccoli satelliti di Classe-D a basso costo e tolleranti al rischio, che costano non più di $150 milioni, “hanno fatto scienza trasformativa”, ha detto Florence Tan, vice capo tecnologo della NASA Science Mission Directorate.

TEMPEST-D e RAINCube, ad esempio, cubesat espulsi dalla Stazione Spaziale Internazionale a pochi minuti di distanza nel 2018, hanno fornito dati per il primo modello 3D in tempo quasi reale dell'evoluzione delle tempeste, ha detto Norton. (TEMPEST-D sta per Temporal Experiment for Storms and Tropical Systems – Demonstration. RAINCube è la forma abbreviata di Radar in a Cubesat.)

Dato il successo delle recenti missioni di Classe-D, la NASA Science Mission Directorate ha riunito un gruppo di esperti per scoprire se alcune lezioni potessero essere applicate a missioni di grandi dimensioni.

“Abbiamo fatto un passo indietro e abbiamo detto: ‘Consideriamo questo un esperimento’”, ha detto Carolyn Mercer, capo tecnologo della NASA Science Mission Directorate. “Sono contenta che l'abbiamo fatto perché c'è molto da imparare.”

Lo studio, “Small Missions, Big Lessons”, presentato a luglio alla conferenza AIAA ASCEND a Las Vegas, ha identificato i segreti del successo delle recenti missioni di Classe D che potrebbero essere applicati a missioni scientifiche di grandi dimensioni. I leader della Science Mission Directorate sono stati informati sullo studio ad agosto.

Lo studio raccomanda di creare team piccoli e interdisciplinari.

“C'è molta comunicazione rapida e aperta che deriva dal fatto di avere questi team”, ha detto Norton. “In generale, tutti i membri hanno una vasta conoscenza del sistema di tutti gli aspetti della missione. Ciò aiuta a consentire un rapido processo decisionale e tende a migliorare il livello di responsabilità.”

A causa delle risorse limitate, “le missioni di piccole dimensioni sono più efficaci nell'utilizzare le persone in base alle esigenze piuttosto che mantenere un esercito permanente”, ha detto Mercer. “Le grandi missioni hanno molti sottosistemi e abbiamo bisogno di molte persone. Almeno in quella classe, la nostra pratica è stata che se abbiamo bisogno di quelle persone in qualsiasi momento durante il corso della missione, le manterremo in quella missione per l'intero corso dello sviluppo.”

Lo studio suggerisce di limitare i requisiti a quelli che aggiungono valore.

“Tipicamente, con missioni molto più grandi, si ha una mentalità da lista di controllo”, ha detto Norton. “Piuttosto che cercare di rimuovere un requisito, fai tutto ciò che è necessario per la lista di controllo. Una delle raccomandazioni è quella di esaminare la possibilità di stabilire requisiti più snelli, anche per le missioni di Classe C, ad esempio, in base alle linee su misura delle missioni di piccole dimensioni.”

“Abbiamo parti COTS che hanno già volato”, ha detto Tan. “In questi casi, c'è un modo per ridurre i requisiti di documentazione per quelle parti?”

Il NASA Engineering and Safety Center ha raccomandato di creare un Parts Evaluation and Assessment Laboratory (PEAL) con esperti del settore che potrebbero fornire indicazioni sulla selezione e l'accettazione delle parti.

Anche se quell'organizzazione esistesse, i responsabili della missione continuerebbero a ispezionare le parti ed eseguire test integrati a livello di componente. Ma PEAL potrebbe aiutare valutando le “caratteristiche di prestazioni delle parti per le missioni spaziali”, ha detto Norton.

Per le missioni di Classe-D, i manager tendono a identificare i rischi e a lavorare per mitigarli quotidianamente. Al contrario, i responsabili di missioni di grandi dimensioni spesso dedicano molto tempo a considerare i rischi di sviluppo.

Quando le missioni di piccole dimensioni identificano un problema ma non riescono a individuare la causa principale, potrebbero essere in grado di mitigare il rischio durante la fase operativa della missione. “A volte questo ci ha permesso di andare avanti con l'integrazione e il lancio per mantenere il nostro programma e il nostro profilo di costo senza dover rischiare il successo della missione”, ha detto Norton.

Per le missioni di Classe D, i comitati di revisione “sono in genere piccoli e non c'è una mentalità da prendere in giro”, ha detto Mercer. “I revisori sono lì per aiutare quella missione a riuscire pur essendo indipendenti. Condividono esperienza e guida.”

I revisori per missioni di grandi dimensioni “a volte si concentrano di più sulla conformità”, ha detto Mercer. I comitati di revisione basati sul supporto potrebbero fornire “più esperienza informale e costruire fiducia all'interno del progetto.”

Le missioni di Classe-D “identificano documenti su misura che sono realmente necessari”, ha detto Mercer. “Le missioni più grandi creano documentazione che spesso non viene consultata. Chi la sta leggendo?”

Requisiti di documentazione eccessivi possono avere conseguenze impreviste come indurre gli sviluppatori a “interrompere il lavoro fino a quattro mesi prima di una revisione del ciclo di vita in modo che possano congelare tutti i progetti in modo da poter assicurarsi che tutta la documentazione sia coerente”, ha detto Mercer.

Le missioni scientifiche SMD smallsat “acquisiscono regolarmente dati scientifici di alta qualità a un costo notevolmente ridotto”, conclude il rapporto. Adottando alcune pratiche delle missioni smallsat, le missioni scientifiche più grandi potrebbero essere in grado di “ridurre i costi mantenendo la qualità”.