Riassunto:
Un gruppo di ricerca del California Institute of Technology ha annunciato una svolta epocale nel settore aerospaziale. Un sistema di assemblaggio spaziale controllato autonomamente da un robot ha completato con successo un compito di costruzione di una struttura in orbita, diventando il primo caso nella storia umana di costruzione autonoma di una struttura nello spazio senza la partecipazione degli astronauti. Si ritiene che questo risultato cambierà completamente il metodo di costruzione dei futuri grandi veicoli spaziali, dei telescopi spaziali, delle strutture di comunicazione e dei sistemi di generazione di energia solare spaziale.
La missione è stata sviluppata dal California Institute of Technology e finanziata dalla DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) degli Stati Uniti come parte del programma "NOM4D". Il programma mira a esplorare nuovi modi per fabbricare e assemblare grandi strutture direttamente nello spazio, sfuggendo così ai vincoli dimensionali imposti dallo spazio di carico utile dei razzi.
Il sistema che realizza la missione si chiama ASTRA, o progetto "Autonomous Space Tension Reflector Assembly". Il sistema robotico è rimasto in orbita attorno alla Terra negli ultimi sei mesi, con l'obiettivo di costruire una serie di antenne riflettenti di circa 1,4 metri di diametro. L'intero dispositivo è composto da tubi in fibra composita, connettori in alluminio e leggera pellicola riflettente Kapton.
A differenza del tradizionale affidamento agli astronauti per l'assemblaggio extraveicolare, ASTRA adotta una modalità operativa completamente autonoma. Il braccio robotico afferrerà le aste strutturali e i nodi di collegamento dai dispositivi di stoccaggio vicini, per poi assemblarli gradualmente in unità strutturali ripetute secondo un processo predeterminato, formando infine un grande telaio reticolare.
Il leader del progetto Sergio Pellegrino, professore di ingegneria aerospaziale e civile al Caltech, ha affermato che questa è la prima volta che gli esseri umani riescono a realizzare una costruzione autonoma di strutture nello spazio. Sebbene in passato gli astronauti abbiano eseguito lavori di assemblaggio all’esterno di strutture come la Stazione Spaziale Internazionale, questa volta tutte le operazioni sono state completate in modo indipendente dai robot senza alcun intervento umano.
Il gruppo di ricerca ha rivelato che, a causa di sfide tecniche e vincoli del programma di missione, il robot alla fine non è stato in grado di completare l'intero assemblaggio dell'intero set di antenne e ha costruito solo la parte iniziale della struttura predeterminata. Tuttavia, l’obiettivo più importante dell’esperimento non è completare l’antenna stessa, ma verificare se il concetto di assemblaggio autonomo può funzionare in un ambiente spaziale reale. A giudicare dai risultati attuali, questo obiettivo è stato raggiunto con successo.
DARPA descrive l'intero processo di assemblaggio come la costruzione di una versione high-tech di giocattoli da costruzione nello spazio. Tuttavia, i ricercatori hanno sottolineato che consentire al robot di completare accuratamente ogni azione in assenza di gravità, vuoto e cambiamenti estremi di temperatura è molto più complicato degli esperimenti a terra. Qualsiasi piccolo errore può causare instabilità strutturale o danni ai componenti.
In effetti, il progetto ha attraversato diverse fasi di sviluppo. Nelle prime due fasi, il gruppo di ricerca ha completato il piano di progettazione generale e la verifica ingegneristica, oltre a dimostrare la fattibilità del concetto in un ambiente di laboratorio terrestre. Successivamente, ci sono voluti meno di 12 mesi per completare la produzione, il test e la consegna del carico utile di volo, e inviarlo in orbita per la verifica sul campo.
I ricercatori ritengono che il valore più importante di questa tecnologia per il futuro risieda nel superare i limiti di dimensione delle carenature dei razzi. Attualmente, qualsiasi attrezzatura destinata allo spazio deve rientrare nello spazio all’interno del veicolo di lancio, il che pone severi vincoli sulla scala dei grandi telescopi, delle piattaforme di comunicazione e degli impianti di generazione di energia solare. E se le strutture potranno essere costruite direttamente in orbita, la dimensione delle strutture future non sarà più limitata dalle condizioni di lancio.
DARPA ha affermato che l'obiettivo a lungo termine del progetto NOM4D è quello di realizzare la costruzione di strutture spaziali ultra-grandi di centinaia di metri o addirittura chilometri. Le dimensioni di una struttura del genere superano di gran lunga le attuali capacità tecnologiche e potrebbero essere utilizzate in futuro per costruire telescopi di osservazione dello spazio profondo di prossima generazione, grandi schiere di antenne per comunicazioni e reti spaziali per la generazione di energia solare.
Pellegrino ha sottolineato che questa tecnologia non è adatta solo alla ricerca astronomica e astrofisica, ma ha anche un grande potenziale in settori quali le comunicazioni commerciali, l'energia spaziale e la futura costruzione di basi lunari. Ad esempio, pannelli solari molto grandi possono raccogliere energia nello spazio e trasmetterla in modalità wireless alla terra, creando un nuovo modello di fornitura energetica.
Gli analisti ritengono che, sebbene la missione ASTRA abbia completato solo una verifica su piccola scala, essa segni il primo passo ufficiale nell'era della produzione orbitale indipendente. Poiché la robotica, l’intelligenza artificiale e i materiali avanzati continuano a svilupparsi, in futuro gli esseri umani potrebbero non fare più affidamento sulla produzione di veicoli spaziali completi sulla Terra, ma costruire invece direttamente infrastrutture più grandi, più complesse e più potenti nello spazio.
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