Il più piccolo satellite con tecnologia di sistema della TU Berlin testa la comunicazione quantistica nello spazio

Il modello di volo QUICK³ nel laboratorio di integrazione presso il dipartimento di ingegneria aerospaziale con il team di sviluppo della Technische Universität Berlin.

Il piccolo satellite QUICK³ funge da dimostratore tecnologico per componenti di un futuro sistema di satelliti quantistici.

Inizio fortunato del razzo dal centro spaziale di Vandenberg (California, USA)

Il lunedì 23 giugno 2025, il microsatellitare QUICK³ del centro spaziale di Vandenberg (California, USA; GMT-7) è stato lanciato con successo in orbita terrestre. La missione mira a testare nuove tecnologie per una comunicazione quantistica sicura e a condurre un esperimento di fisica quantistica in condizioni spaziali. La Technische Universität Berlin svolge un ruolo centrale nel consorzio di ricerca e fornisce contributi decisivi alla realizzazione.

QUICK³ è un microsatellitare di tipo 3U-CubeSat – circa grande come una scatola di scarpe e dal peso di circa quattro chilogrammi. Serve come dimostratore tecnologico per componenti di un futuro sistema di satelliti quantistici. A bordo si trova una sorgente di luce quantistica, che produce particelle di luce singole (fotoni) basate su un materiale bidimensionale. Questi fotoni aiuteranno in futuro a trasmettere informazioni in modo sicuro e protetto da intercettazioni. A differenza dei sistemi di comunicazione classici, nella trasmissione quantistica ogni accesso non autorizzato ai dati è fisicamente escluso.

Connessione delle componenti scientifiche

La TU di Berlino si è assicurata che i vari strumenti scientifici del satellite collaborino tra loro e siano integrati in modo affidabile nel sistema complessivo del satellite. Per questo, il team ha sviluppato un'unità elettronica speciale che controlla gli esperimenti nello spazio, memorizza i dati di misurazione e li invia successivamente sulla Terra. Anche la struttura meccanica, che fissa i componenti sensibili all’interno del satellite, proviene dalla TU di Berlino. Gli ingegneri l’hanno progettata in modo che resista alle sollecitazioni del lancio con razzo.

“Una delle maggiori sfide di questo progetto è stata coordinare le interfacce tra i partner scientifici e il fornitore del bus satellitare. Il dipartimento di ingegneria aerospaziale della TU di Berlino ha svolto un ruolo di collegamento. Ci siamo assicurati che l’intero sistema funzioni in modo affidabile”, afferma l’ingegnere di sistema Philipp Werner della TU di Berlino.

Julian Bartholomäus, responsabile del progetto presso la TU di Berlino, spiega: “La nostra lunga esperienza nel settore dell’ingegneria aerospaziale – siamo l’unica università al mondo ad aver già lanciato oltre 30 satelliti in orbita – ci ha aiutato a realizzare gli esperimenti in orbita nel modo più automatizzato possibile. Abbiamo utilizzato molte tecnologie già sviluppate nella nostra missione TUBIN e così potuto reagire in modo flessibile ai cambiamenti nel corso del progetto.”

Test tecnologici e ricerca di base nello spazio

La trasmissione di singoli fotoni su grandi distanze è limitata tramite fibre ottiche. Tuttavia, nello spazio l’atmosfera attenua poco la luce – un vantaggio per la trasmissione di singoli fotoni. QUICK³ verifica se le componenti previste funzionano in modo affidabile anche nelle condizioni dell’orbita. La missione fornisce così importanti conoscenze per la creazione di una futura rete globale di comunicazione quantistica con molti satelliti.

Un altro obiettivo della missione è di natura fondamentale: il team vuole verificare se l’interpretazione di Born delle probabilità della meccanica quantistica si conferma anche in assenza di gravità. Questa domanda non è mai stata studiata in condizioni spaziali. I partecipanti al progetto prevedono di ottenere i primi risultati scientifici entro la fine del 2025.

Il Ministero federale dell’economia e dell’energia sostiene il progetto. La direzione è affidata al Prof. Dr. Tobias Vogl dell’Università Tecnica di Monaco, che insieme al team dell’Università Friedrich-Schiller di Jena ha costruito la sorgente di luce quantistica e l’ha integrata con un chip ottico del CNR-IFN in Italia. L’Istituto Ferdinand-Braun per le alte frequenze di Berlino ha realizzato un sistema laser per eccitare la sorgente di luce quantistica, controllato da un’elettronica dell’“Università Nazionale di Singapore”.