A technical and business overview of autonomous navigation for deep space

The deep-space exploration market is expanding rapidly, with a current valuation exceeding 26 billion USD and an average annual investment volume of around 2 billion USD globally. This growth is primarily driven by the increasing commercialization of space, the entry of new states not historically focused on space activities, and the ability to launch satellites at a fraction of the cost due to significantly lower production and launch expenses, as well as the rise of miniaturized platforms. It is projected that within the next five years, nearly 50\% of upcoming deep-space probes will have a mass of less than 50 kg. Given this trajectory, it is timely to explore how to support this emerging market and make it accessible to a diverse range of players. While miniaturization has significantly reduced access costs, operations-related expenses remain a challenge, particularly for deep-space missions, which are typically long in duration and require significant human-in-the-loop involvement. In the context of EXTREMA, an ERC-funded project, this work addresses the issue of deep-space accessibility by focusing on the technical and business status of autonomous navigation solutions and their market, with the end goal of reducing operations-related costs and lowering the barrier to entry for deep space. The study demonstrates that, although many deep-space navigation projects are in development, most are constrained by integration complexity within small satellites or dependence on ground-based support, limiting true autonomy. Celestial triangulation emerges as a promising alternative, specifically, nanoSENSE, a miniaturized high-performance star tracker, enables fully autonomous deep-space state retrieval and significantly reduces probe operation costs, making it an optimal solution for CubeSats and similar platforms. Market analysis indicates that the TAM for nanoSENSE could reach 800 million USD by 2030. Further business evaluations, including intellectual property and competitive landscape reviews, confirm the solution’s strong competitive edge, reinforcing its transition from research to market.

Il mercato del "deep space" sta crescendo vertiginosamente, con una valutazione attuale superiore a 26 miliardi di dollari e un volume medio annuo di investimenti a livello globale di circa 2 miliardi di dollari. Questa crescita è spinta principalmente dalla transizione verso uno spazio più privatizzato, dall’ingresso di nuovi stati non storicamente attivi, e dalla possibilità di lanciare satelliti a una frazione del costo, grazie alla riduzione delle spese di produzione e lancio e alla diffusione di piattaforme miniaturizzate. Si stima che, nei prossimi cinque anni, quasi il 50\% delle sonde destinate al deep space avrà una massa inferiore a 50 kg. Alla luce di questa evoluzione, è il momento in cui la ricerca e l'industria devono esplorare come supportare questo mercato emergente e renderlo accessibile a un numero sempre crescente di nuovi attori. Nonostante la miniaturizzazione abbia abbassato significativamente i costi di produzione, le spese legate alle operazioni satellitari restano un ostacolo, soprattutto per le missioni deep space, che sono generalmente molto lunghe e richiedono un elevato coinvolgimento umano. Nel contesto di EXTREMA, un progetto ERC-funded, questo lavoro affronta il problema dell’accessibilità al deep space, concentrandosi sullo stadio di avanzamento tecnico delle soluzioni di navigazione autonoma e sul loro mercato, con l’obiettivo di trovare una soluzione che tagli i costi di operazione e abbassi la barriera d’ingresso. Lo studio dimostra che, sebbene ci siano numerosi progetti di navigazione autonoma per il deep space, la maggior parte risulta limita a causa della complessità di integrazione in CubeSats o della necessità di supporto da terra, non permettendo completa autonomia. Dalla ricerca effettuata, la traingolazione celeste emerge come la tecnologia più promettente. In particolare, nanoSENSE, uno star tracker miniaturizzato ad alte prestazioni, consente di determinare in modo autonomo lo stato del satellite, rendendolo una soluzione ideale per il target definito. L’analisi di mercato condotta indica che il TAM di nanoSENSE potrebbe raggiungere 800 milioni di dollari entro il 2030, evidenziando l’impatto di questa tecnologia. Grazie a un’accurata valutazione della proprietà intellettuale e del panorama competitivo, il vantaggio competitivo di nanoSENSE è confermato, supportandone la transizione dalla ricerca al mercato.