Fatti

Le parti sono i genitori non sposati di due minori, [C.] (nata nel 2011) e [D.] (nato nel 2013), entrambi di cittadinanza svizzera e australiana. Il padre, [A.] , è cittadino australiano; la madre, [B.] , ha cittadinanza svizzera e australiana. La famiglia viveva a [U.] nell'Australia Occidentale.

Nel 2017, i genitori hanno concluso un accordo non firmato («Minute of consent orders») che prevedeva l'autorità parentale congiunta e un affidamento alternato, nonché un accordo sul contributo al mantenimento. Nel settembre 2017, la madre ha appreso che sua madre, residente in Svizzera, era affetta da una malattia in fase terminale. Le parti hanno quindi deciso di trasferirsi temporaneamente in Svizzera, con la madre e i figli che vi avrebbero soggiornato, mentre il padre intendeva raggiungerli dopo aver ottenuto un visto.

Il 28 marzo 2018, le parti hanno firmato, alla presenza dei loro legali australiani, un «Parenting plan». Esso prevedeva in particolare che i minori dovessero tornare a [U.] per stabilirvisi definitivamente entro e non oltre il 14 aprile 2020, che la madre potesse lasciare l'Australia con loro il 2 aprile 2018, e che qualsiasi periodo di soggiorno dei minori in Svizzera successivo al 14 aprile 2020 costituisse un mancato ritorno illecito e una violazione del diritto di affidamento del padre. Il foro esclusivo per l'interpretazione della convenzione era il Tribunale per le questioni familiari dell'Australia Occidentale, salvo procedimenti fondati sulla Convenzione dell'Aia.

Il 2 aprile 2018, la madre e i minori sono partiti per la Svizzera e si sono stabiliti nel comune di [V.] (Vaud). I minori sono stati iscritti a scuola. La madre della madre è deceduta nell'ottobre 2018. La Segreteria di Stato della migrazione ha comunicato al padre il rifiuto del permesso di soggiorno.

Una prima domanda di ritorno, presentata dal padre nel novembre 2018 e poi dinanzi alla Camera delle curatele del Tribunale cantonale vodese nel febbraio 2019, è stata respinta il 26 marzo 2019. Con sentenza 5A_301/2019 del 25 giugno 2019, il Tribunale federale ha confermato tale rigetto, ritenendo che l'unico motivo di illiceità fosse la scadenza del 14 aprile 2020, data alla quale il padre avrebbe recuperato l'affidamento congiunto.

Il 21 aprile 2020, il padre ha presentato una nuova domanda di ritorno dinanzi alla Camera delle curatele, corredata da misure di protezione immediata (contatti via Skype due volte a settimana, deposito dei documenti d'identità, divieto di lasciare la Svizzera). È stato designato il curatore di rappresentanza dei minori. Il Servizio di protezione dei minori (SPJ) ha concluso, nel suo rapporto del 25 maggio 2020, che non era necessaria alcuna misura di protezione, che i minori erano ben integrati in Svizzera e che si opponevano a un ritorno in Australia. La madre ha chiesto il rigetto della domanda, ha domandato l'audizione dei minori e si è dichiarata disponibile a una mediazione. Il curatore ha chiesto il rigetto della domanda e, in via riconvenzionale, che i minori restino domiciliati in Svizzera con la madre. La richiesta del padre di essere sentito mediante videoconferenza è stata respinta. Nel corso dell'udienza del 4 giugno 2020, la madre e il curatore si sono rimessi al giudizio quanto all'audizione dei minori; la conciliazione non è riuscita.

Con sentenza del 25 giugno 2020, la Camera delle curatele ha ordinato il ritorno dei minori in Australia, ingiungendo alla madre, sotto la minaccia dell'art. 292 CP, di assicurare tale ritorno entro il 15 agosto 2020, in mancanza del quale il SPJ sarebbe stato incaricato del rimpatrio, e ha mantenuto le misure di protezione fino al ritorno effettivo.

La madre (procedura 5A_548/2020) e i minori (procedura 5A_551/2020, che chiedono il patrocinio a spese dello Stato e la sospensione del ritorno in attesa di una perizia pedopsichiatrica) hanno proposto ciascuno un ricorso in materia civile al Tribunale federale. Le cause sono state riunite e l'ordine di ritorno è stato sospeso con ordinanza del 24 luglio 2020.

Il Tribunale federale ha respinto i due ricorsi nella misura della loro ammissibilità, non ha riscosso spese giudiziarie e ha assegnato indennità di 2'500 fr. ciascuna ai legali della madre, del padre e al curatore dei minori, versate dalla Cassa del Tribunale federale. Ha ordinato alla madre, sotto la minaccia dell'art. 292 CP, di assicurare il ritorno dei minori in Australia entro il 30 agosto 2020.

Diritto

Il Tribunale federale rileva che la decisione sulla domanda di ritorno è una decisione finale (art. 90 LTF) in materia civile connessa (art. 72 cpv. 2 lett. b n. 1 LTF). La Camera delle curatele ha statuito in istanza cantonale unica secondo l'art. 7 cpv. 1 LF-RMA, il che costituisce un'eccezione al principio del doppio grado (art. 75 cpv. 2 lett. a LTF). I ricorsi, presentati tempestivamente da persone legittimate a ricorrere, sono ammissibili. Il Tribunale federale esamina solo le censure motivate (art. 42 cpv. 1-2 LTF) e gli accertamenti di fatto possono essere criticati solo se arbitrari (art. 97 cpv. 1 e 9 Cost.). Il certificato medico del 2 luglio 2020 del pedopsichiatra costituisce un fatto nuovo inammissibile (art. 99 cpv. 1 LTF).

Per quanto riguarda il diritto dei minori di essere sentiti, la madre, che si era rimessa al giudizio durante l'udienza, non critica validamente questo accertamento; la sua censura è quindi respinta. Il Tribunale federale ricorda inoltre che i minori non contestano il carattere illecito del loro mancato ritorno a partire dal 14 aprile 2020.

Nel merito, la CLaH80 impone il ritorno immediato quando il trasferimento o il mancato ritorno è illecito (art. 3, 12 CLaH80). Il diritto australiano conferisce ai genitori l'autorità parentale congiunta, comprendente il diritto di decidere il luogo di vita del minore; il padre è quindi titolare di un diritto di affidamento ai sensi dell'art. 3 e 5 lett. a CLaH80. La madre non può contestare la forza vincolante del Parenting plan dato che se ne è avvalsa…