Strumento per la modellazione, simulazione e analisi dei rischi a terra e in aria connessi alla ricaduta dei debris nei voli suborbitali e per ...
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
CSTTF
Commercial Suborbital Transportation
Task Force
Strumento per la modellazione, simulazione e
analisi dei rischi a terra e in aria connessi alla
ricaduta dei debris nei voli suborbitali e per
l’accesso allo spazio (AGRAMS-t)
Allegato Tecnico
(Specifica dei Requisiti di Alto Livello)
ID Documento: CST-WG3-OPS-01_IT Edizione 2.0 del 26 ottobre 2020AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
Tabella delle revisioni
EDITION EDITION REASON FOR
PAGES / SECTIONS AFFECTED
NUMBER DATE CHANGE
Prima edizione in
1.0 30.03.2020 lingua italiana – Tutte
draft 1
Seconda Para. 1, 2, 3, 4, 4.1.1, 4.1.2 (b), 5.1, 6.1.1, 6.1.3, 7.1,
2.0 26.10.2020 Edizione 7.4, 7.5, 7.6, Note a piè di pagina n. 7, 8, 10
2/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
Indice
1 Scopo 4
2 Documenti di riferimento 4
3 Definizioni 4
4 Descrizione del progetto 4
5 Descrizione delle attività (SOW) e obiettivi 5
6 Requisiti tecnici 7
7 Requsiti vari 9
8 Acronimi 10
3/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
1 Scopo
Il presente Allegato Tecnico fornisce le specifiche di alto livello per la realizzazione di un sistema
che consenta lo: “Sviluppo di metodologie e strumenti per la valutazione del rischio connesso
alla ricaduta di debris nei voli suborbitali” 1 a supporto del progetto di ricerca che ENAC intende
realizzare nell’ambito della gestione del debris.
2 Documenti di riferimento
I documenti di riferimento di seguito riportati, come successivamente aggiornati, contengono
informazioni necessarie per la realizzazione del sistema e sono pertanto da considerarsi come
parte integrante del presente Allegato Tecnico.
[R1] ENAC Commercial Suborbital Transportation Task Force, “Reference Operational
Scenario (ROS)”, doc. n. CST-WG1-ROS-01 Ed. 1.1, November 2018
[R2] FAA-AST, “Flight Safety Analysis Handbook” Version 1.0
3 Definizioni
A meno di quanto diversamente specificato le definizioni applicabili sono quelle riportate nel
documento di riferimento [R1] (ROS)2 e nei Regolamenti, Circolari o Linee Guida dell’ENAC
relativi al settore del progetto, che hanno la precedenza.
4 Descrizione del progetto
4.1 Il progetto consisterà nello sviluppo di metodologie, strumenti di simulazione, architetture
di sistema e procedure implementative per effettuare una analisi del rischio quantitativa
(QRA) in grado di stimare il rischio posto dai voli suborbitali3 alle persone al suolo, in mare e
in aria e alle infrastrutture critiche, insieme alla stima dei volumi di spazio aereo impattati dalla
1 Rif. ENAC PIANO QUINQUENNALE DELLA RICERCA 2018-2022 – PIANO OPERATIVO DELLA RICERCA
2018 (Prot. ENAC-DG-15/01/2018-0004610-P)
2 Vedasi anche, come riferimento, l’articolo: G. Di Antonio, M. Sandrucci, “A PERFORMANCE-BASED
APPROACH FOR OCCUPANTS SAFETY IN SUBORBITAL TRANSPORTATION”, Italian Association of
Aeronautics and Astronautics XXV International Congress (AIDAA 2019) 9-12 September 2019, Rome, Italy.
3 Lo strumento AGRAM-t potrà essere anche utilizzato, con eventuali adattamenti, anche per l’analisi del
rischio nel caso di voli per l’accesso allo spazio o di rientro.
4/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
ricaduta dei frammenti e detriti4 dovuti ad eventi catastrofici, avarie o malfunzionamenti che
possono occorrere nelle condizioni di volo normali, anormali e di emergenza.
4.2 L’insieme delle metodologie, degli strumenti, delle architetture di sistema e delle procedure
saranno concepiti in maniera modulare per assolvere in modo flessibile a differenti scopi e per
poter essere primariamente utilizzati nelle seguenti fasi –
4.2.1 Durante la fase di autorizzazione iniziale e di mantenimento continuo
dell’autorizzazione di uno spazioporto o di un veicolo suborbitale, per:
(a) definire/stimare il volume di spazio aereo da riservare per le operazioni suborbitali;
(b) consentire all’Autorità di controllare e verificare la validità dell’analisi di rischio prodotta
dal gestore dello spazioporto e dall’operatore del veicolo suborbitale.
4.2.2 Durante lo svolgimento di una operazione suborbitale per:
(a) monitorare in tempo reale la traiettoria effettiva di un veicolo suborbitale o di uno
spazioplano5 in condizioni di volo normale, confrontandola con la traiettoria nominale
programmata;
(b) prevedere, e valutare probabilisticamente, la possibilità che, in condizioni anormali o di
emergenza, un veicolo suborbitale, uno spazioplano o i suoi detriti possano fuoriuscire
dal volume di sicurezza predefinito assegnato alle operazioni, in modo da consentire alla
ANSP – in coordinamento con l’Autorità ed, eventualmente, con il fornitore di servizi di
Tracking & Surveillance (HAO-SP) – di mettere in atto delle procedure di contingenza
adeguate volte a separare il traffico areo potenzialmente impattato ovvero fornire
informazioni utili a minimizzare il rischio di impatto degli altri aeromobili con il veicolo o
con il suoi detriti.
5 Descrizione delle attività (SOW) e obiettivi
5.1 Il progetto prevede tre diversi Moduli integrati tra loro come descritto di seguito. Lo
strumento di simulazione dovrà essere in grado di integrare, per come necessario, i modelli di
veicoli suborbitali e i dati ad essi relativi provenienti direttamente dagli operatori dei veicoli
suborbitali, con gli ulteriori dati e informazioni provenienti dal sistema di monitoraggio in tempo
reale e dalle previsioni meteo6.
4 Nel presente documento si utilizzeranno i termini “frammenti” o “detriti” come sinonimo del termine inglese
“debris”
5 In accordo al documento ROS [R1] la definizione di veicolo suborbitale include quella di “spazioplano”, dotato
di propulsione a razzo, inteso come caso particolare di veicolo suborbitale o come suo stadio
6 Incluse le previsioni SWE.
5/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
5.2 Dovrà essere possibile utilizzare e implementare ogni Modulo in maniera indipendente dagli
altri.
5.3 I Moduli dovranno essere progettati per raggiungere i seguenti obiettivi –
5.3.1 Modulo 1 – Il Modulo 1 deve simulare la ricaduta del veicolo e dei suoi detriti a seguito di un
inconveniente, avaria, malfunzionamento o evento catastrofico durante un volo suborbitale
(nell’ambito dello scenario descritto nel documento ROS [R1] e successive evoluzioni)
determinando il volume di spazio aero probabilmente interessato dalla ricaduta dei
detriti insieme alla sua proiezione (impronta) sulla superficie terrestre (ovvero l’area a rischio
al suolo e in mare), al fine di permettere all’Autorità competente di riservare o comunque
allocare tale volume (in maniera statica o dinamica) per la condizione delle operazioni.
5.3.2 Modulo 2 – Il Modulo 2 deve consentire l’effettuazione di una analisi quantitativa dei rischi
per stimare adeguatamente i rischi posti dalle operazioni suborbitali alle persone e alle
infrastrutture critiche al suolo e in mare, in termini di numero medio (atteso) di vittime7
(casualty) per missione (rischio collettivo – Ec), probabilità individuale di incidente mortale o
trauma/ferita grave per missione (rischio individuale), probabilità di impattare una nave o una
infrastruttura critica per missione, tenendo conto dell’effettiva distribuzione della densità di
popolazione nei corridoi di volo interessati, al fine di verificare il rispetto degli obiettivi di
sicurezza regolamentari8
5.3.3 Modulo 3 – Il Modulo 3 consiste nello sviluppo dei requisiti di alto livello di una architettura
per un sistema di monitoraggio in tempo reale della traiettoria di uno spazioplano, in grado
di utilizzare dati e informazioni provenienti da sistemi cooperativi (come ad esempio la
telemetria), da sistemi non cooperativi (come ad esempio sistemi di tracking & surveillance)
o da entrambi i tipi, al fine di:
(a) fornire una adeguata consapevolezza situazionale (situational awareness)
durante le fasi di lancio e rientro di un veicolo suborbitale e di uno spazioplano
insieme alla capacità di individuare in maniera affidabile e con sufficiente anticipo
7 Per “vittima” (casualty) si intende una persona che abbia subito un lesione mortale (fatal injury) o una lesione
grave (serious injury), come definiti nel Regolamento (UE) n. 996/2010.
8 Gli obiettivi di sicurezza quantitativi da rispettare sono quelli prescritti dalla regolamentazione nazionale di
settore che sarà emessa dall’ENAC, includente quella per gli spazioporti, e per le operazioni dei velivoli
suborbitali, ovvero, nelle more, quelli comunque indicati dall’ENAC.
6/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
ogni deviazione significativa del veicolo dalla sua traiettoria nominale
programmata e ogni occorrenza (mishap)9 in volo come, ad esempio, un evento
catastrofico, e
(b) fornire prontamente ogni informazione rilevate alla ANSP per consentirgli di
iniziare e implementare appropriate procedure di contingenza ovvero distribuire
agli utilizzatori dello spazio aereo e alle Autorità competenti ogni informazione
rilevate ai fini della mitigazione del rischio, qualora si preveda che sia probabile
che il veicolo, una qualunque sua parte o i suoi detriti pericolosi possano
fuoriuscire dal volume di spazio aero riservato o comunque allocato alle
operazioni suborbitali.
5.4 Il progetto dovrà tenere in debita considerazione, e dovrà trarre beneficio, da ogni esperienza
internazionale rilevante nel settore, come ad esempio il progetto statunitense SDI (Space Data
Integrator) sviluppato dalla FAA-AST.
6 Requisiti tecnici
6.1 Requisiti tecnici per il Modulo 1
6.1.1 Lo strumento di simulazione sarà sviluppato sulla base dello stato dell’arte e dell’esperienza
maturata dalle università, centri di ricerca aerospaziale e altre Agenzie (in particolare la FAA-
AST e in CNES) e potrà essere validato sulla base di casi reali.
6.1.2 La simulazione dell’evoluzione dei frammenti del veicolo dovrà tenere in conto ogni
prevedibile variabilità dei principali parametri fisici utilizzati nel modello ed ambientali (come
ad esempio il vento) unitamente alle incertezze associate al modello di simulazione, al fine
di determinare il volume di spazio aereo interessato e la sua impronta alla superficie, con un
livello di probabilità (da concordare) di almeno “3-sigma” e con un adeguato livello di
confidenza (da concordare).
6.1.3 Il modello di simulazione dell’evoluzione del veicolo e dei suoi detriti, a seguito di occorrenza
in volo, dovrà tenere conto del modello di rottura e delle condizioni iniziali di posizione,
assetto e velocità del veicolo al momento dell’occorrenza (mishap) per quanto riguarda il
moto del baricentro e il moto intorno al baricentro. In particolare il modello di simulazione
9 Per “mishap” si intende un incidente o un inconveniente.
7/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
dovrà utilizzare un vettore di stato iniziale dei detriti coerente con il modello di rottura del
veicolo (in termini ad esempio di tipologia e numero dei frammenti, posizione e velocità,
coefficiente balistico e altre proprietà aerodinamiche, di spinta, etc.). Il modello di rottura e il
vettore di stato dei detriti dovranno essere rappresentativ del veicolo effettivamente
impiegato nelle operazioni e quindi lo strumento di simulazione dovrà permettere di poter
essere alimentato con questi dati caratteristici come forniti o validati dal progettista del
veicolo; eventuali formati o interfacce da utilizzare a tale scopo dovranno essere identificati
e descritti.
6.1.4 Il modello dovrà consentire la correzione e il miglioramento dei risultati della simulazione,
anche in termini di affidabilità, probabilità e confidenza, mediante integrazione dei dati e delle
informazioni aggiuntive provenienti in tempo reale da un affidabile sistema non cooperativo
di tracking e di monitoraggio, qualora disponibili.
6.2 Requisiti tecnici per il Modulo 2.
6.2.1 Il rischio dovrà essere calcolato in maniera quantitativa mediate una QRA basata sulla
metodologia FAA descritta nel documento FAA-AST Flight Safety Analisys Handbook [R2] o
su una metodologa equivalente, in termini di:
(i) numero medio di vittime alla superficie per missione;
(ii) probabilità individuale di subire un incidente mortale o un trauma/ferita
grave per missione;
(iii) probabilità di impattare una nave per missione;
(iv) probabilità di impattare una infrastruttura critica10 per missione.
6.2.2 Il rischio per le persone alla superficie (a terra o in acqua) dovrà essere calcolato mediate
l’utilizzo di dati di distribuzione di densità di popolazione, che tengano conto della variabilità
temporale e dei fattori di riparo della popolazione (ad esempio all’interno di edifici). Al fine di
ottenere una descrizione (statica o dinamica) della densità di popolazione esposta al rischio
al tempo delle operazioni, saranno utilizzati differenti database e fonti di informazione come,
ad esempio, dati satellitari dati di telefonia mobile. La metodologia di calcolo del rischio dovrà
prevedere la suddivisione delle aree a rischio in aree di densità di popolazione esposta
uniforme, in accordo a criteri di uniformità ritenuti accettabili.
6.3 Requisiti tecnici per il Modulo 3.
10 Le infrastrutture critiche sono le infrastrutture individuate e definite tali in base alla legge, ai regolamenti, ai
decreti e alle norme nazionali.
8/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
6.3.1 Il modello di previsione in tempo reale sarà sviluppato tenendo conto dei criteri implementati
dal modello SDI della FAA, o equivalenti.
6.3.2 Il modello di previsione in tempo reale dovrà essere progettato in modo da poter fornire al
Service Provider ATM/STM, in un tempo sufficientemente breve, le informazioni sullo stato
di evoluzione del veicolo e dei detriti, per come necessario, in modo da permettere al Service
Provider di implementare delle procedure di contingenza efficaci e/o di distribuire
informazioni rilevanti ai fini della minimizzazione del rischio di impatto dei detriti con altri
utilizzatori dello spazio aereo.
6.3.3 Dovranno essere definiti i protocolli di comunicazione, incluso lo scambio dati, tra il centro di
simulazione della traiettoria e dei detriti e il Service Provider ATM e STM/HAO-TM per come
necessario.
6.3.4 Il modello dovrà essere validato sulla base di dati e informazioni provenienti da casi reali.
7 Requsiti vari
7.1 I Moduli dovranno essere sviluppati da operatori economici come definito nel Bando di Gara.
7.2 I Moduli dovranno poter essere implementati ed utilizzati nell’ambito delle operazioni previste
dagli scenari operativi riportati nel documento [R1] “Reference Operational Scenario (ROS)”
e successive evoluzioni.
7.3 Lo strumento di simulazione e previsione deve essere facilmente utilizzabile ed
implementabile dall’ENAC in cooperazione con l’attuale ANSP e con gli eventuali ulteriori
Service Providers HAO-TM/STM.
7.4 Il progetto include lo sviluppo e la fornitura di programmi di addestramento (training) e
dimostrazioni di prova (tutorials) relativi allo strumento di simulazione e previsione.
7.5 Il termine per la realizzazione delle attività previste è fissato in 18 mesi dalla stipula del
contratto
9/10AGRAMS-t Allegato Tecnico CST-WG3-OPS-01_IT Ed. 2.0
8 Acronimi
A/STM Air/Space Traffic Management
ANSP Air National Service Provider
ENAC Ente Nazionale per l’Aviazione Civile (Italian Civil Aviation Authority)
FAA Federal Aviation Administration
HAO Higher Airspace Operations
QRA Quantitative Risk Analysis
SDI Space Data Integrator
SP Service Provider
SOW Statement Of Work
S/W Software
SWE Space Weather
ROS Reference Operational Scenario
10/10Puoi anche leggere
