Max Arshavasky, cofondatore e CEO di Zenno Astronautics – Serie di interviste

Max Arshavsky, cofondatore e CEO di Zenno Astronautics, è un imprenditore e ingegnere impegnato nello sviluppo di tecnologie superconduttive per l’impiego nello spazio. Ha fondato Zenno nel 2017, mentre studiava ingegneria alla University of Auckland, dove in seguito l’azienda ha iniziato a farsi strada vincendo il Velocity $100K Challenge dell’università. Sotto la sua guida, Zenno è passata da un progetto di ricerca in fase iniziale alla dimostrazione in orbita di una tecnologia superconduttiva, stringendo al contempo rapporti con importanti organizzazioni aerospaziali e tecnologiche, tra cui Mitsubishi Electric. La visione più ampia di Arshavsky è incentrata sulla creazione di infrastrutture scalabili che consentano ai veicoli spaziali e alle future industrie spaziali di operare con una minore dipendenza dal combustibile e da altre risorse provenienti dalla Terra.

Zenno Astronautics è un’azienda neozelandese di tecnologia spaziale che sviluppa una piattaforma elettromagnetica basata su sistemi magnetici superconduttori. La sua tecnologia è progettata per applicazioni che includono il posizionamento e il controllo dell’assetto dei veicoli spaziali senza combustibile, l’accelerazione elettromagnetica e, in futuro, la schermatura dalle radiazioni e altre infrastrutture necessarie per garantire un’attività duratura nello spazio. Il suo prodotto di punta, Z01 Supertorquer, utilizza un campo magnetico controllabile per interagire con il campo magnetico terrestre e modificare l’orientamento di un satellite senza consumare propellente; inoltre, Zenno ha già fatto funzionare con successo una tecnologia superconduttiva in orbita. L’azienda si sta ora avviando verso la commercializzazione e una più ampia integrazione della propria tecnologia, anche attraverso il lavoro con Mitsubishi Electric per valutare e simulare Z01 in vista di future missioni satellitari.

Nel 2017 hai cofondato Zenno Astronautics partendo dall’idea di utilizzare nello spazio tecnologie magnetiche superconduttive. Che cosa ti ha convinto inizialmente che il magnetismo potesse diventare una base pratica per le infrastrutture dei veicoli spaziali, e come si è evoluta questa visione mentre l’azienda passava dal concetto alla realizzazione di hardware operativo in orbita?

A un certo punto mi è apparso chiaro che l’umanità si sta espandendo oltre la Terra. Questo riguarda la nostra espansione tecnologica e, in prospettiva, una presenza umana molto più consistente nello spazio. Ho iniziato a chiedermi come sarebbe stato tutto questo su larga scala e di cosa avremmo avuto bisogno per renderlo sostenibile.

Sono giunto alla conclusione che dobbiamo imparare a utilizzare le risorse già disponibili nello spazio, anziché continuare a fare affidamento su quelle trasportate dalla Terra. Una delle risorse più abbondanti di cui disponiamo è l’energia solare. La domanda diventa quindi: come si può convertire direttamente quell’energia in lavoro fisico utile nello spazio?

La risposta era l’elettromagnetismo e, in ultima analisi, l’elettromagnetismo superconduttivo. Se riusciamo a creare sistemi magnetici estremamente potenti, capaci di funzionare in modo efficiente nello spazio, possiamo iniziare a utilizzare l’energia per compiere lavoro senza dipendere da molti dei sistemi meccanici e dei materiali di consumo da cui oggi dipendono i veicoli spaziali.

Questa era l’idea fondamentale alla base di Zenno. Dal 2017 è cambiato il fatto che non si tratta più soltanto di una tesi: abbiamo realizzato la tecnologia, portato sistemi magnetici superconduttori in orbita e ora stiamo lavorando a una gamma molto più ampia di applicazioni. La visione di fondo, però, è rimasta la stessa: utilizzare l’energia e le risorse già disponibili nello spazio per costruire le infrastrutture necessarie a una presenza umana e tecnologica molto più ampia oltre la Terra.

Zenno ha fatto funzionare con successo Z01 Supertorquer a bordo del veicolo spaziale Mira di Impulse Space. Che cosa vi ha insegnato questa prima dimostrazione in orbita sul funzionamento dei sistemi magnetici superconduttori nell’ambiente spaziale e quali risultati sono stati più importanti per convalidare la tecnologia?

Il risultato più importante è stato molto semplice: ha funzionato. Il sistema ha operato con successo in orbita e ha dimostrato che una tecnologia magnetica superconduttiva può funzionare in modo affidabile nell’ambiente spaziale.

È stato importante perché stavamo introducendo una classe del tutto nuova di tecnologie per i veicoli spaziali. Sulla Terra si possono realizzare modelli e test approfonditi, ma alla fine bisogna dimostrare che l’hardware è in grado di resistere al lancio, funzionare autonomamente e svolgere come previsto il proprio compito una volta nello spazio.

La missione ci ha fornito questa convalida e, soprattutto, ci ha dato un’esperienza che abbiamo potuto applicare direttamente alla generazione successiva della tecnologia. Abbiamo imparato a rendere il sistema ancora più affidabile e a passare dalla dimostrazione del funzionamento in orbita della tecnologia magnetica superconduttiva alla realizzazione di prodotti integrabili nei veicoli spaziali operativi.

Z01 è ora integrato a bordo del satellite Starburst-1 di Portal Space Systems. Che cosa consentirà questa missione a Zenno di dimostrare che non era possibile durante la missione Mira, e che cosa costituirebbe un volo riuscito per Supertorquer?

La missione Starburst-1 rappresenta un notevole aumento delle capacità rispetto a quanto avevamo dimostrato in precedenza. Il magnete a bordo di questa missione è molto più potente del sistema che avevamo portato in volo prima, e ci consente di iniziare a sperimentare applicazioni che vanno oltre la dimostrazione iniziale della tecnologia.

Una delle aggiunte più importanti è la schermatura dalle radiazioni. Starburst-1 trasporta un sensore di radiazioni che ci consentirà di iniziare a misurare con quale efficacia un potente campo magnetico generato da un superconduttore può proteggere un veicolo spaziale dalle radiazioni delle particelle cariche.

Per noi, un volo riuscito significa dimostrare che il sistema più potente funziona in modo affidabile in orbita, raccogliendo al contempo dati utili sull’ambiente radiativo e sull’effetto del campo magnetico. Questo rappresenta un ulteriore passo avanti nella comprensione di come la tecnologia magnetica superconduttiva possa svolgere più funzioni a bordo dei futuri veicoli spaziali.

I veicoli spaziali convenzionali si affidano in genere a sistemi a propellente, ruote di reazione o altre tecnologie meccaniche per le manovre e il controllo dell’assetto. Quali sono i principali vantaggi del Supertorquer in termini di durata, massa, affidabilità o flessibilità delle missioni?

I principali vantaggi sono l’affidabilità, la longevità e la convenienza economica.

Molti sistemi convenzionali per veicoli spaziali si basano su componenti meccanici o materiali di consumo, e questi sistemi possono, in definitiva, limitare la durata operativa di un veicolo spaziale. Il vantaggio della tecnologia elettromagnetica è che ci permette di affrontare alcune di queste funzioni in modo diverso, ricorrendo alle forze magnetiche anziché dipendere interamente dai tradizionali sistemi meccanici o a propellente.

Per gli operatori, l’obiettivo finale è disporre di un veicolo spaziale che possa restare utile più a lungo, funzionare in modo più affidabile e ridurre i costi associati al mantenimento di queste capacità nel corso di una missione. Questo aspetto diventa sempre più importante man mano che ci si aspetta che i veicoli spaziali operino per periodi più lunghi e svolgano missioni più complesse

Zenno sta inoltre valutando se potenti campi magnetici generati da superconduttori possano contribuire a schermare i veicoli spaziali dalle radiazioni delle particelle cariche. Quanto è promettente la schermatura dalle radiazioni come applicazione commerciale e che cosa occorre ancora dimostrare prima che la schermatura magnetica possa proteggere i componenti elettronici sensibili o, in futuro, gli equipaggi umani?

Siamo ancora nelle fasi iniziali dello sviluppo della schermatura dalle radiazioni come applicazione commerciale, quindi voglio chiarire che al momento Zenno non ha sul mercato un prodotto per la schermatura dalle radiazioni.

Tuttavia, vi stiamo investendo perché intravediamo un potenziale significativo. Le radiazioni rappresentano una sfida fondamentale nello spazio, sia per i componenti elettronici sensibili sia, in prospettiva, per gli esseri umani che operano al di fuori della protezione di cui disponiamo sulla Terra. Se potenti campi magnetici generati da superconduttori possono essere usati per deviare le particelle cariche, si apre la possibilità di adottare un approccio diverso per proteggere i veicoli spaziali.

Il passo successivo consiste nel dimostrare questa capacità nell’effettivo ambiente spaziale. È uno dei motivi per cui la missione Starburst-1 è importante: a bordo del veicolo spaziale avremo un sensore di radiazioni e potremo iniziare a raccogliere dati su come il sistema magnetico interagisce con l’ambiente radiativo.

La mia stima è che la schermatura dalle radiazioni potrebbe diventare un’applicazione commerciale nel giro di circa cinque anni, ma tra la dimostrazione dei principi fisici alla base della tecnologia e la realizzazione di un prodotto commerciale restano ancora da svolgere notevoli attività di collaudo e ingegnerizzazione.

Portare i superconduttori da un ambiente di laboratorio all’orbita comporta sfide ingegneristiche molto diverse. Quali sono stati i problemi più difficili da risolvere in materia di gestione termica, affidabilità, consumo energetico e mantenimento delle prestazioni superconduttive nello spazio?

Trasferire una tecnologia dal laboratorio allo spazio è difficile perché, all’improvviso, tutto deve funzionare insieme in modo affidabile, in un ambiente caratterizzato da vincoli molto stringenti.

Il sistema deve resistere al lancio. Deve funzionare in autonomia. Deve essere efficiente e autosufficiente. Deve avere dimensioni molto compatte, integrarsi correttamente con il veicolo spaziale e soddisfare i requisiti del cliente. Inoltre, tutto l’hardware deve arrivare ed essere integrato secondo i tempi previsti.

In realtà, sono necessari diversi passaggi ingegneristici. Per prima cosa, bisogna passare da un sistema di laboratorio a qualcosa che possa funzionare nello spazio. Poi bisogna passare da una dimostrazione tecnologica nello spazio a qualcosa che sia effettivamente utilizzabile come prodotto commerciale. Questo secondo passaggio può essere altrettanto difficile, perché la tecnologia deve soddisfare gli standard di affidabilità, integrazione e prestazioni richiesti da un cliente.

Per noi, questo ha significato migliorare continuamente il sistema, affinché la tecnologia superconduttiva non sia soltanto qualcosa che possiamo dimostrare in orbita, ma possa diventare una componente concreta dell’architettura dei veicoli spaziali.

In che modo Zenno utilizza oggi l’IA, che si tratti di modellazione elettromagnetica, simulazione, ottimizzazione dell’hardware, pianificazione delle missioni, collaudi o analisi dei dati generati da sistemi come lo Z01?

Uno degli ambiti più interessanti in cui stiamo già utilizzando Super Intelligence (SI) è il coordinamento degli sciami di satelliti.

Abbiamo sviluppato un algoritmo basato sull’IA, progettato per orchestrare formazioni di satelliti che operano insieme attraverso interazioni magnetiche. Si può immaginare qualcosa di simile a un banco di pesci o a uno stormo di uccelli: ci sono molti membri individuali, ma nel complesso si muovono e si comportano come un unico sistema.

L’idea è che più veicoli spaziali possano mantenere la propria posizione reciproca grazie ai campi magnetici, mentre la SI coordina il funzionamento dell’intera formazione. Questo apre la possibilità di costruire nello spazio strutture o sistemi estremamente grandi, composti da numerosi veicoli spaziali più piccoli, anziché affidarsi a un unico veicolo enorme.

Per noi, la SI e la tecnologia elettromagnetica sono molto complementari. I sistemi magnetici offrono ai veicoli spaziali un nuovo modo di interagire fisicamente e operare insieme, mentre la SI fornisce l’intelligenza necessaria per coordinare autonomamente formazioni sempre più complesse.

Man mano che i veicoli spaziali diventano sempre più autonomi, come immagina che l’IA possa affiancare tecnologie come Supertorquer? Un veicolo spaziale controllato dall’IA potrebbe arrivare a regolare dinamicamente i propri sistemi magnetici in base alle condizioni orbitali, agli obiettivi della missione o alla presenza di altri veicoli spaziali nelle vicinanze?

Assolutamente. Penso che, alla fine, la SI prenderà la maggior parte delle decisioni operative a bordo dei veicoli spaziali.

Man mano che le missioni diventano più complesse e i veicoli spaziali si allontanano dalla Terra, diventa sempre meno pratico affidare agli esseri umani il controllo manuale di ogni decisione da terra. I veicoli spaziali dovranno comprendere l’ambiente circostante, stabilire che cosa occorre fare e agire autonomamente.

Questo si integra in modo naturale con i sistemi elettromagnetici. Un veicolo spaziale autonomo potrebbe regolare il modo in cui sfrutta le proprie capacità magnetiche in funzione dell’ambiente circostante, degli obiettivi della missione e del tipo di interazione necessaria con gli altri veicoli spaziali.

Il concetto di sciame è un esempio di questa direzione. Invece di controllare individualmente da Terra ogni veicolo spaziale, la SI può coordinare il comportamento collettivo di molti veicoli. Man mano che migliorano sia la SI sia l’autonomia dei veicoli spaziali, penso che vedremo sempre più spesso questo processo decisionale trasferirsi a bordo.

Z01 sfrutta il campo magnetico terrestre, ma le ambizioni più ampie di Zenno comprendono il trasporto, la schermatura dalle radiazioni e le infrastrutture elettromagnetiche oltre l’orbita terrestre. Come cambia il percorso di sviluppo tecnologico quando ci si sposta in ambienti in cui il campo magnetico disponibile è più debole o fondamentalmente diverso?

Ci aspettiamo che una parte molto maggiore delle attività commerciali si sposti verso orbite terrestri più alte, e questi ambienti sono particolarmente interessanti per noi.

Il campo magnetico terrestre si indebolisce man mano che ci si allontana, ma allo stesso tempo i nostri sistemi magnetici stanno diventando molto più potenti. Questo ci permette di continuare a sviluppare applicazioni elettromagnetiche anche quando l’ambiente circostante cambia.

Le orbite più alte possono anche porre difficoltà ad alcune tecnologie convenzionali per veicoli spaziali, creando opportunità per approcci alternativi. Il nostro percorso di sviluppo, quindi, non si limita all’uso del campo magnetico terrestre per la stabilizzazione. Stiamo sviluppando sistemi magnetici sempre più potenti, in grado di supportare applicazioni come la mobilità dei veicoli spaziali, la schermatura dalle radiazioni e le interazioni tra veicoli spaziali.

In definitiva, l’obiettivo è sviluppare tecnologie capaci di operare in ambienti sempre più impegnativi, man mano che le attività si estendono sempre più lontano dalla Terra.

Zenno descrive il proprio obiettivo a lungo termine come la realizzazione di infrastrutture elettromagnetiche nello spazio. Oltre a Supertorquer, quali applicazioni ritiene possano diventare commercialmente praticabili nel prossimo futuro e come potrebbe apparire, a piena maturità, un ecosistema di infrastrutture spaziali superconduttive?

Ci sono diverse applicazioni che mi entusiasmano particolarmente.

La schermatura dalle radiazioni è una di queste. Un’altra è il lancio elettromagnetico nello spazio: l’idea è accelerare i carichi utili usando sistemi magnetici anziché carburante. Stiamo già lavorando a questo concetto.

Vedo inoltre Supertorquer evolversi oltre la stabilizzazione dei satelliti. Con la maturazione della tecnologia, può diventare una tecnologia abilitante per sciami intelligenti di veicoli spaziali, in cui numerosi veicoli operano insieme come un sistema molto più grande. La mobilità satellitare è un altro ambito che prevediamo di continuare a sviluppare.

L’obiettivo più ampio non è semplicemente creare singoli prodotti. Vogliamo rendere possibile un livello tecnologico del tutto nuovo nello spazio e, in definitiva, realizzare infrastrutture che sfruttino le capacità rese possibili dall’elettromagnetismo superconduttivo.

Questo ci riporta all’idea da cui è partita Zenno: usare l’energia e le risorse già disponibili nello spazio per svolgere attività utili e costruire infrastrutture oltre la Terra. Il futuro è elettromagnetico.

Grazie per la splendida intervista. I lettori che desiderano saperne di più possono visitare il sito di Zenno Astronautics.