A New-Space approach to critical navigation payload development for a LEO constellation scenario.

Today a large number of applications, including mass-market as well as critical usage depends on GNSS, with an increased demand for always better reliability, accuracy and availability. To meet these demands, Low Earth Orbit (LEO) Augmented Global Navigation Satellite System seems then a fascinating opportunity to be explored. Combining the current GNSS system with a constellation in LEO would in fact provide faster dynamics, lower signal path loss and improved coverage. The great breakthrough is that if historically have been military needs to drive innovation and investment in navigation-related research, today the demand is clearly driven by commercial needs. This paradigm shift in the space sector has been led by the so called New-Space movement, where new approaches are being developed, focusing on commercially efficient solutions with the aim of reducing the most cost and time to market in contrast with the classical mission-centric and risk-adverse programs followed by traditional agencies standards. The objective of this thesis is to present an innovative approach to product development and design in order to get a manufacturing process and time to market compatible with the New-Space system project requirements. In fact, even though ECSS applicability to those projects needs may find a suitable approach by tailoring, this still results in an excessively long and costly process, which is not compatible with the resources (time and cost) usually available in this market segment. The viability of the proposed approach and the conditions under which the latter is preferable to the traditional are investigated trough its application to the LEO GNSS augmentation mission scenario.

Al giorno d'oggi un grande numero di servizi dipende dai sistemi GNSS, con una conseguente richiesta di affidabilità, precisione e disponibilità sempre maggiori. Per soddisfare queste esigenze, uno sviluppo interessante sembra essere l'aumento delle costellazioni satellitari tramite l'aggiunta di satelliti in LEO. Infatti, combinando gli attuali sistemi GNSS con una aggiuntiva costellazione in LEO si otterrebbe una dinamica più veloce, una minore perdita di segnale e una migliore copertura. La grande novità è che se storicamente sono state le esigenze militari a guidare l'innovazione e gli investimenti nella ricerca sui sistemi navigazione, oggi sono nuove opportunità commerciali. Questo cambiamento di paradigma nel settore spaziale è stato guidato dal cosiddetto movimento New-Space, caratterizato dallo sviluppo di nuovi approcci allo sviluppo del prodotto incentrati su soluzioni efficienti dal punto di vista commerciale con l'obiettivo di ridurre al massimo i costi e i tempi di commercializzazione, contrapponendosi ai classici approcci avversi al rischio proposti dagli standard delle agenzie tradizionali. L'obiettivo di questa tesi è quello di presentare un nuovo approccio allo sviluppo e alla progettazione del prodotto, al fine di ottenere un processo produttivo compatibile in termini di costo e time-to-market con i requisiti di progetto New Space. Infatti, anche se l'applicabilità dell'ECSS a tali esigenze progettuali può trovare un approccio adeguato attraverso il tailoring, questo si rivela comunque un processo eccessivamente lungo e costoso, che non è compatibile con le risorse (tempo e costi) normalmente disponibili per questo tipo di progettti. La fattibilità dell'approccio proposto e le condizioni per cui quest ultimo è preferibile rispetto all'approccio tradizionale è studiata e tramite la sua applicazione allo scenario di una missione di aumento del sistema GNSS tramite una costellazione in LEO.