Lo spazio dei Robot

Huygens probe descending through Titan's atmosphere
Huygens scendendo nell'atmosfera di Titano
9 Dicembre 2004

Per il secondo Natale consecutivo, l'ESA si appresta a sganciare una sonda su un pianeta. Questa volta tocca alla sonda Huygens, che si sta preparando per il tuffo nell’atmosfera di Titano, la più grande delle lune di Saturno. Huygens è pronto per il tuffo?

Huygens al momento è ancora soltanto una conchiglia-robot di 350 kg "ibernata" e fissata a una delle pareti esterne della navicella Cassini. La sonda è stata risvegliata brevemente il 23 novembre per un ultimo test di comunicazione, che non ha dato problemi. Poi è stato restituita al suo stand-by, in attesa del tour de force dei prossimi giorni.

Il 17 dicembre la navicella Cassini si immetterà in una traiettoria di collisione controllata con Titano; il 21 dicembre i sistemi elettronici di Huygens saranno predisposti in modo da dare la sveglia alla strumentazione qualche ora prima dell’immersione nell’atmosfera di Titano. Il 25 dicembre, quando in Italia saranno le 6 di mattina, Huygens lascerà la sonda madre e inizierà a precipitare verso la maggiore delle lune di Saturno. Il tuffo in atmosfera è previsto per le 12.15 del 14 gennaio: a questo punto inizierà lo studio scientifico dell’involucro gassoso di questa affascinante luna.

Se dovessimo scegliere un'immagine simbolo del 2004 spaziale, probabilmente la scelta cadrebbe sui rover della NASA che stanno esplorando al superficie di Marte. Che futuro ha questo genere di esplorazione?

Non occorre avere una sfera di cristallo per prevedere che l’esplorazione del sistema solare sarà condotta sempre più attraverso strumenti, navicelle, sonde in grado di muoversi autonomamente, di manipolare oggetti e di prendere decisioni, magari con il sopporto di un controllo umano a distanza.

Da questo punto di vista Huygens non può essere definito propriamente un robot, perché ha funzioni molto più semplici: nel corso della sua discesa sarà prendere dati e inviarli alla navicella Cassini, che li immagazzinerà a bordo per inviarli successivamente a Terra.

È anche chiaro che il futuro dell’esplorazione spaziale dipende in larga parte dalla nostra abilità a realizzare robot sempre più sofisticati, in grado di sostituire l’uomo in operazioni troppo rischiose o routinarie. Per farlo, occorre perfezionare vari campi della robotica: dal riconoscimento dell’ambiente che circonda il robot e che lo mette in grado di riprogrammare le proprie attività, ai meccanismi di mobilità, che spesso devono fare i conti con terreni accidentati o troppo inclinati, come è accaduto recentemente a uno dei rover della NASA.

Più in generale poi un robot costruito per lo spazio deve avere una massa ridotta, deve poter immagazzinare al meglio l’energia che gli serve per il funzionamento, deve sopportare gli stress del lancio, deve essere molto affidabile. Le sfide aperte sono molte.

The solar powered Solero rover
Robot SOLERO

Su quali tipi di robot si sta orientando l’ESA?

I rover sono ormai i robot standard dell’attuale era spaziale. E in effetti il loro utilizzo è largamente previsto nel programma Aurora, il programma europeo per l’esplorazione di Marte. È facile prevedere che i rover faranno parte di un complesso robotico più grande, come per esempio un lander, cioè una navicella che è atterrata su un pianeta e a cui il rover fa capo.

In questa prospettiva un robot che avrà certamente successori è il MIRO-2 sviluppato dall’ESA. È un rover di appena 12 kg, che è dotato di una trivella che può raccogliere fino a 10 campioni di rocce, arrivando a una profondità di circa 2 metri. Una volta completata la raccolta, è in grado di tornare alla base per l'analisi mineralogica.

Nanokhod, invece, è un rover piccolissimo, di appena 2 kg e delle dimensioni di un libro. E tuttavia è robusto, perché è in grado di trasportare e posizionare strumenti di circa 1 kg, purché non gli si chieda di compiere tragitti particolarmente lunghi.

Ma è nel campo delle soluzioni al problema della mobilità che vi sono curiosità vere e proprie. Spesso ci si ispira alla natura: il robot Aramies/Scorpion, per esempio, ha 8 gambe e assomiglia a un ragno. Le 8 gambe gli danno una stabilità che gli permette di affrontare terreni molto difficili.

Singolare è anche il "robot-cavalletta": un piccolo robot di 40 cm che, in un ambiente a gravità ridotta come la Luna o Marte, arriva a saltare oltre 2 metri, superando gli ostacoli con una certa facilità.

ExoMars rover
Il rover ExoMars porterà 40 kg di carico exobiologico

Ma lo sviluppo della robotica nello spazio ha ricadute sulla Terra?

Se guardiamo agli specifici robot, probabilmente la risposta è negativa. I robot che si stanno realizzando sono adeguati per esplorare luoghi che l’uomo non può raggiungere. I risultati dei rover marziani, per esempio, sono miseri se li confrontiamo con quello che un uomo potrebbe ottenere a parità di tempo esplorando sul campo una zona terrestre.

Se invece guardiamo alla robotica e alla sistemistica in generale, la risposta è positiva. Per esempio, nella prossima gara di navigazione solitaria, la Vendée Globe, una delle imbarcazioni ha voluto ricorrere ad alcune tecnologie sviluppate per lo spazio: le batterie, la gestione dell’elettronica e i pannelli solari.

Solo la tecnologia sviluppata per i satelliti dell’ultimo decennio, per esempio, ha permesso di passare da batterie di 250 kg a batterie di 110 kg, con un alleggerimento notevole dell’imbarcazione. Inoltre i pannelli solari adottati hanno un’efficienza del 12%-13%, tra i due e i cinque punti percentuali in più di quelli tradizionalmente usati. E la sistemistica permette di controllare la ricarica delle batterie nel modo più efficiente, evitando la sovraccarica, che è sempre dannosa.

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