Fostering a product-service system logic for the new space transition: a multi-actor investigation

The space sector is undergoing a fast transition driven by the growing societal and business opportunities enabled by space capabilities and services, a shift commonly described as the move from institutional space (Legacy Space) to commercial Space (New Space). This shift is manifesting as transition from traditional technology-push system design to integrated service- pull approaches, such as Product-Service Systems (PSSs), where users (both institutional and commercial) take a central role. As with any major industrial transition that involves changes in stakeholder collaboration, business strategy, and solution design approaches, the opportunities of the New Space come with significant challenges. While there are accumulated knowledge and experience regarding the shift from technology-push infrastructure design to service-pull approaches, as well as established servitisation trajectories in other industries, this expertise is insufficient for addressing the challenges in the space sector. In the Space Economy, common infrastructures are technology-driven complex product systems (CoPS), and the commercial services market is still nascent; user needs and market-driven application scenarios for space-based solutions must still be envisioned and co-developed. Moreover, even within the New Space paradigm, the space agency (both national and supranational) plays a central role, not only as regulator, but increasingly as orchestrator of space missions and market dynamics. These factors pose unique challenges that make accumulated knowledge and experience limitedly transferable, particularly given that PSS design approaches for CoPS (namely, CoPSS) are scantly explored in the literature. Focusing on the primary actors central to the New Space - namely space agencies, Legacy companies, New Space companies, and users of space-based solutions - this thesis aims to provide a comprehensive analysis of the ongoing transition from technology-push system design to PSS design approaches. It therefore explores how it unfolds both within and between space organisations, identifies the opportunities it creates, identifies the challenges it presents, and proposes ways these challenges can be addressed to ensure a smooth transition. The overarching aim of the thesis is decomposed into three research objectives, addressed through five interrelated studies that correspond to five appended papers. The first objective investigates the evolution of collaborative procurement frameworks between space agencies and industry, focusing specifically on risk-sharing arrangements and market-creation strategies in the development of New Space infrastructure. The second objective investigates the organisational challenges and transformation processes required for Legacy organisations to adapt to the service-oriented design logics of the New Space, focusing, in particular, on analysing different forms of organisational ambidexterity. The third and last objective investigates how Legacy organisations should select and implement user-centric system design and development practices to better address the New Space market dynamics. Employing a qualitative, multi-method approach, the thesis uncovers that the transition toward New Space is gradual, with space agencies selectively adopting hybrid procurement models, such as Public-Private Partnerships (PPPs), to balance risk-sharing and facilitate innovation in new infrastructure design projects. Along the transition path, internal change within Legacy organisations is often hindered by entrenched routines and consolidated technology-push architectures, necessitating targeted unlearning, cross-functional sharing of knowledge, and new stakeholder integration practices for service-oriented infrastructure design. Here, structured PPPs with space agencies can provide safe environments for Legacy organisations to trial a New Space PSS approach, and respond to new user needs, paving the way for a sustainable, market-driven New Space. The contribution of this thesis is threefold. First, it advances space PPP research by introducing a polycentric governance lens to study space programs and projects, showing that effective PPP selection depends on carefully matching frameworks to project-specific drivers and conditions. This offers space agencies with actionable guidance for selective and strategic PPP implementation. Second, the thesis provides the first intra-organisational perspective on the New Space transition, demonstrating how micro-foundations and innovation strategies shape Legacy organisations’ capacity for change, and therefore equips these organisations with practical insight into necessary internal transformations. Finally, by integrating PSS logic into CoPS design, the thesis offers a CoPSS methodological framework grounded in New Space practices, supporting the transition roadmap for Legacy organisations and highlighting New Space actors as both innovation partners and operational role models. Importantly, the thesis’s contribution extends beyond the space sector itself, providing frameworks and insights for other industries undergoing similar transitions, particularly those, such as the energy sector, where non-consolidated service markets and evolving multi- stakeholder ecosystems present challenges analogous to those faced in the New Space.

Il settore spaziale sta attraversando una rapida transizione guidata dalle crescenti opportunità commerciali rese possibili dai servizi spaziali, un cambiamento comunemente descritto come il passaggio da uno spazio istituzionale (Legacy Space) ad uno spazio commerciale (New Space). Questo cambiamento si manifesta come una transizione dalla tradizionale progettazione di infrastrutture basata sulla tecnologia e il prodotto (technology-push) ad approcci integrati basati sui servizi (service-pull), come i Product-Service Systems (PSSs), in cui gli utenti (sia istituzionali che commerciali) assumono un ruolo centrale. Come per qualsiasi grande transizione industriale che comporta cambiamenti nella collaborazione tra le parti interessate, nella strategia aziendale, e negli approcci di progettazione delle soluzioni, le opportunità del New Space comportano sfide significative. Sebbene vi sia un bagaglio di conoscenze ed esperienze accumulate riguardo al passaggio dalla progettazione di infrastrutture basate sulla tecnologia ad approcci orientati ai servizi, nonché traiettorie di servitizzazione consolidate e promettenti in altri settori, questa conoscenza non è sufficiente per affrontare le sfide del settore spaziale. Nell'economia spaziale, le infrastrutture comuni sono sistemi di prodotti complessi (Complex Product Systems, CoPS) basati su tecnologie ad alto rischio, e il mercato dei servizi commerciali non è consolidato; le esigenze degli utenti commerciali e gli scenari applicativi orientati al mercato per le soluzioni spaziali devono ancora essere immaginati e sviluppati congiuntamente. Inoltre, anche all'interno del paradigma New Space, l'agenzia spaziale (sia nazionale che sovranazionale) svolge un ruolo centrale, non solo come regolatore, ma sempre più come orchestratore delle missioni spaziali e della creazione del mercato commerciale. Questi fattori pongono sfide uniche che rendono limitatamente trasferibili le conoscenze e le esperienze accumulate in altri settori, soprattutto considerando che gli approcci di progettazione PSS per i CoPS (vale a dire, i CoPSS) sono scarsamente esplorati in letteratura. Concentrandosi sui principali attori centrali del New Space, ovvero le agenzie spaziali, le aziende Legacy, le aziende New Space, e gli utenti finali di soluzioni spaziali, questa tesi mira a fornire un'analisi completa della transizione in corso dalla progettazione di sistemi basati sulla tecnologia alla progettazione di PSS. Questa tesi esplora quindi come la transizione si svolge sia all'interno che tra le organizzazioni spaziali, identifica le opportunità che crea, individua le sfide che presenta, e propone modi per affrontare queste sfide al fine di garantire una transizione graduale. L'obiettivo generale della tesi è suddiviso in tre obiettivi di ricerca specifici, affrontati attraverso cinque studi correlati che corrispondono a cinque articoli di ricerca allegati. Il primo obiettivo indaga l'evoluzione degli approcci di approvvigionamento collaborativo tra agenzie spaziali e industria, in particolare gli approcci di condivisione del rischio e di creazione di mercato per la progettazione di infrastrutture New Space. Il secondo obiettivo indaga le sfide organizzative e i processi di trasformazione necessari alle organizzazioni Legacy per adattarsi alle logiche di progettazione orientate ai servizi del New Space, concentrandosi in particolare sull'analisi delle diverse forme di ambidexterity organizzativa. Il terzo e ultimo obiettivo indaga come supportare metodologicamente le organizzazioni Legacy nell'implementazione di pratiche di progettazione e sviluppo di infrastrutture incentrate sull'utente e adattate alle dinamiche di mercato del New Space. Utilizzando un approccio qualitativo e basato su molteplici metodi di ricerca, la tesi rivela che la transizione verso il New Space è graduale, e che le agenzie spaziali adottano in modo selettivo modelli di approvvigionamento ibridi, come i partenariati pubblico-privati (Public-Private Partnerships, PPPs), per bilanciare la condivisione dei rischi e facilitare l'innovazione nei nuovi progetti di disegno e sviluppo delle infrastrutture. Lungo il percorso di transizione, il cambiamento interno alle organizzazioni Legacy è spesso ostacolato da routine consolidate e architetture tecnologiche consolidate, che richiedono un “disimparare” mirato, una condivisione interfunzionale delle conoscenze, e nuove pratiche di integrazione degli stakeholder per la progettazione di infrastrutture orientate ai servizi. In questo caso, i partenariati pubblico-privati strutturati con le agenzie spaziali possono fornire alle organizzazioni Legacy un ambiente sicuro per sperimentare un approccio New Space e rispondere alle nuove esigenze degli utenti, aprendo la strada a PSS sostenibili e orientati al mercato. I contributi di questa tesi sono triplici. In primo luogo, la tesi arricchisce la ricerca sui partenariati pubblico-privati spaziali introducendo una lente di governance policentrica per studiare i programmi e i progetti spaziali, dimostrando che una selezione efficace dei partenariati dipende dall'attenta corrispondenza degli approcci di PPP con i fattori trainanti e le condizioni specifiche del progetto. Ciò offre alle agenzie spaziali una guida pratica per l'implementazione selettiva e strategica dei partenariati pubblico-privati. In secondo luogo, la tesi fornisce la prima prospettiva intra-organizzativa sulla transizione verso il New Space, dimostrando come i “microfondamenti” (micro-foundations) organizzativi e le strategie di innovazione modellino la capacità di cambiamento delle organizzazioni Legacy, fornendo pertanto a queste organizzazioni una visione pratica delle trasformazioni interne necessarie. Infine, integrando la logica PSS nella progettazione CoPS, la tesi offre un approccio metodologico CoPSS basato sulle pratiche New Space, sostenendo la roadmap di transizione per le organizzazioni Legacy ed evidenziando gli attori New Space sia come partner di innovazione che come modelli operativi. È importante sottolineare che i contributi della tesi vanno oltre il settore spaziale stesso, fornendo approcci e approfondimenti per altri settori che stanno attraversando transizioni simili, in particolare quelli, come il settore energetico, in cui i mercati dei servizi non ancora consolidati e gli ecosistemi multi-stakeholder in evoluzione presentano sfide analoghe a quelle affrontate nel New Space.