Riassunto:
Sulla strada verso la costruzione di infrastrutture spaziali su larga scala per l'umanità, è stata recentemente segnata un'importante pietra miliare. Un robot sviluppato dal California Institute of Technology e finanziato dalla DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) degli Stati Uniti ha completato con successo un compito di assemblaggio di una struttura in orbita. Il gruppo di ricerca ha definito questa la prima volta in cui gli esseri umani sono riusciti a costruire strutture autonome nello spazio.
Per molto tempo, l'invio di apparecchiature di grandi dimensioni nell'orbita terrestre ha dovuto far fronte a costi elevati e limitazioni tecniche. Al contrario, una soluzione più fattibile è lanciare separatamente i componenti più piccoli e poi assemblarli in orbita. Tuttavia, l'assemblaggio spaziale tradizionale di solito richiede la partecipazione degli astronauti e, in spazi pieni di radiazioni e ambienti di vuoto, minore è il tempo di funzionamento umano, migliore è la sicurezza.
Il robot che esegue questa missione fa parte dell'"Autonomous Space Tension Reflector Assembly Project" (ASTRA). L'obiettivo del progetto è utilizzare tubi compositi, connettori in alluminio e pellicole riflettenti per costruire un sistema di antenne riflettenti in orbita con un diametro di circa 1,4 metri. A causa del tempo limitato della missione, le due sezioni della struttura reticolare sono state preassemblate prima del lancio, mentre il robot è responsabile dell'assemblaggio della terza sezione della struttura in orbita per completare la verifica delle chiavi.
Sebbene il risultato finale sia ancora lontano da un'antenna di comunicazione completa, Andrew DeTore, direttore del "Novel Orbital and Lunar Manufacturing, Materials and Efficient Design Program" (NOM4D) della DARPA, ha affermato che questa dimostrazione ha dimostrato la fattibilità della costruzione di strutture su larga scala nello spazio in futuro. Ha sottolineato che in futuro gli esseri umani sperano di costruire strutture orbitali lunghe diversi chilometri, ma la tecnologia esistente non può ancora raggiungere questo obiettivo.
La visione a lungo termine del programma NOM4D è inviare le materie prime direttamente in orbita e completare la produzione e l'assemblaggio nell'ambiente spaziale. Le future antenne, apparecchiature ottiche e pannelli solari non dovranno più scendere a molti compromessi per adattarsi al processo di lancio del razzo, ma potranno essere progettati e ottimizzati specificamente per l’ambiente operativo spaziale.
DARPA paragona questo modello a un giocattolo da costruzione. Ripetendo fasi di assemblaggio relativamente semplici, i robot possono infine costruire grandi strutture molto più grandi di loro. Il team del progetto ha affermato che all'interno dell'attrezzatura di assemblaggio automatizzato, ogni sezione della struttura viene gradualmente assemblata dalle parti, quindi la rete riflettente viene installata e dispiegata una volta completato l'assemblaggio. L’intero processo non si basa su sistemi robotici particolarmente complessi o algoritmi all’avanguardia, ma consente invece capacità di costruzione automatizzata scalabili attraverso una solida ingegneria.
Tuttavia, l'attuale "costruzione indipendente" non può ancora essere separata dal supporto della squadra di terra. A causa delle limitate comunicazioni orbitali, il robot può comunicare con il suolo solo durante alcune finestre della durata di circa 15 minuti ogni giorno. Gli ingegneri devono valutare le condizioni sul posto in base alle foto inviate dal robot, condurre test di simulazione utilizzando la stessa attrezzatura a terra e quindi inviare istruzioni operative al robot in orbita dopo aver confermato la soluzione.
In effetti, questa non è la prima volta che i robot partecipano alla costruzione dello spazio. Durante la costruzione della Stazione Spaziale Internazionale, il braccio robotico canadese Canadarm2 è stato responsabile del trasporto e del posizionamento di cabine e attrezzature di grandi dimensioni, assistendo gli astronauti nel completamento dell'installazione. Tuttavia, questi compiti riguardano principalmente l’assemblaggio di componenti di grandi dimensioni che sono stati fabbricati sul campo, piuttosto che la costruzione autonoma di nuove strutture da parte di un gran numero di piccole parti da parte di robot.
Anche il campo della produzione spaziale è stato esplorato in precedenza. Nel 2014, una stampante 3D a bordo della Stazione Spaziale Internazionale ha prodotto con successo le parti di pannelli necessarie per l’assemblaggio del proprio estrusore, dimostrando il potenziale della produzione orbitale e dell’automanutenzione delle apparecchiature. Da allora, la NASA ha promosso il progetto “Archinaut One”, noto anche come OSAM-2, che prevede di stampare travi strutturali e dispiegare pannelli solari in orbita, combinando la stampa 3D e la tecnologia operativa robotica. Tuttavia, nonostante alcuni risultati nella verifica a terra, il progetto si è concluso nel 2023.
Oggi il progetto ASTRA fornisce un'importante prova di concetto per l'assemblaggio passo dopo passo delle strutture dei binari. Anche se questa volta il robot ha completato solo la costruzione di una sezione della struttura reticolare, i ricercatori ritengono che qualsiasi grande progetto inizi con l’installazione del primo componente. Questo passaggio è particolarmente importante nello spazio, a centinaia di milioni di chilometri di distanza dal negozio di ferramenta più vicino.
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