ROBOT. caratteristiche. nuovi mondi. dimostrare. fig 2 e fig 2b. fig.1

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Damiano Lamberti
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ROBOT E UOMINI IN GARA PER L'ESPLORAZIONE

maggiori Agenzie Spaziali sono stati previsti

prossimi passi dell esplorazione dell universo.

proteggere il nostro pianeta, con tuttee le sue

spazio esploratori sia umanii che robotici,

capacità di entrambi, ciascuno per le proprie

I primi ad esplorare i nuovi mondi sono stati e

scientifici, analizzare a fondo i rischi che

dimostrare la fattibilità delle tecnologie più

Gli esploratori umani arriveranno in seguito:

superare i limiti dell esplorazione robotica,,

Fin dall inizio dell epoca spaziale i robot

certi casi l hanno prevenuta e sostituita.

1 L'esplorazione robotica dello spazio Approfondimento a cura di Francesco Angrilli ROBOT E UOMINI IN GARA PER L'ESPLORAZIONE DELLOO SPAZIO Nei piani di sviluppo delle le maggiori Agenzie Spaziali sono stati previsti interventi e investimenti consistenti per i prossimi passi dell esplorazione dell universo. Il fine delle prossime missioni è comprendere e proteggere il nostro pianeta, con tuttee le sue implicazioni, esplorare l universo e cercare la vita in ogni possibile luogo e, nfine, trasmettere questi sentimenti alla prossima generazione di esploratori. I programmi in preparazione spediranno nello spazio esploratori sia umanii che robotici, come reciproci collaboratori, utilizzando le capacità di entrambi, ciascuno per le proprie caratteristiche. I primi ad esplorare i nuovi mondi sono stati e saranno ancora, anche nel prossimo futuro, i robot. Essi ci permetteranno di ottenere nuovi dati scientifici, analizzare a fondo i rischi che potrebberoo correre i nostri astronauti, dimostrare la fattibilità delle tecnologie più innovative, identificaree la disponibilità di risorse e spedire a terra immagini incredibilmente realistiche dei nuovi mondi. Gli esploratori umani arriveranno in seguito: per approfondire lee ricerche, per dirigere e superare i limiti dell esplorazione robotica,, preparare e rendere fruibili le risorse spaziali e dimostrare la opportunità di ulteriori esplorazioni. Fin dall inizio dell epoca spaziale i robot hanno supportato l opera degli uomini e in certi casi l hanno prevenuta e sostituita. Il I grande braccio robotico Canada Arm, fig 1, è risultato fondamentale nelle operazioni più delicatee dello Shuttle e l SSRMS, il grande e complesso manipolatore canadese sta realizzando l assemblaggio della Stazione Spaziale Internazionale, fig 2 e fig 2b. fig.1

2 fig. 2 fig.2b

3 Infine la stessa sonda CASSINI,, che sta tuttora esplorando il sistema di Saturno, può essere considerato un robot, essendo dotata di numerose funzioni tipiche dei robot, come illustrato nella fig 3. fig.3 Infatti in base alla definizione tecnica di robot un sistema può essere definito Robot e non una semplice macchina automatica solo se, oltre possedere un adeguata capacità di movimento nello spazio, almeno 4 gradi di libertà, è dotato anche di due altre caratteristiche fondamentali: esseree multifunzionale, cioèè capace di svolgere funzioni diverse interagendo con l ambiente, ed esseree riprogrammabile, cioè in grado di cambiare i compitii cambiando il software.

4 Accade spesso che alcuni sistemi che possono avere sembianze umanoidi come ad esempio alcuni teleoperatori comandati a distanza dall uomo non rientrano in questa definizione e invece alcuni sistemi che per il loro aspettoo esteriore non sembrano un robot, in realtà lo sono a tutti gli effetti, come nel sopraccitato caso della sonda CASSINI. Illustriamo ora quali sono le tecnologie necessarie per realizzaree robot da impiegare nello spazio. Consideriamoo solo alcuni degli aspetti che rendono la progettazionee di un robot spaziale molto diversa da quella usata per i robot tradizionali: leggerezza, bassi consumi energetici, la resistenza alle radiazioni, il grado di autonomia, il controllo termico, la ridondanza dei sotto- la sistemi necessaria ad aumentare l affidabilità globale. Alcune funzioni che possono essere svolte compiutamente da un robot, come ad esempio manutenzione e la riparazione in orbita di satelliti o la loro eliminazione a fine vita, non saranno mai svolte da operatori umani, figg 4. fig.4 A questo si aggiunga, per i robot destinati non a restare in orbita ma ad atterrare su un pianeta, anche l estrema robustezza richiesta e la sterilizzazionee necessaria alla cosiddetta protezione planetaria, cioè alla necessitàà di non inquinare i pianeti esplorati con forme di vita esistenti sulla Terra; come ad es. il braccioo robotici previsto perr lo strumento IPSE della missione JPL NASA Mars Sample Return, fig 5.

5 fig. 5 L estrema leggerezza richiesta ai robot spaziali non consente di farli operare nella gravità terrestre; per collaudarli prima del lancio si usano sofisticati sistemi, comee vasche idrauliche e voli parabolici su aerei specialmente attrezzati, fig 6. fig. 6 Quando gli uomini decideranno di inviare sonde verso le altre stelle si tratterà quasi sicuramente di robot, ed i risultati di queste esplorazioni potranno essere ricevuti soltanto dai nostri discendenti. Intanto è necessario individuare quei sistemi solari che hanno pianeti simili alla Terra; per farlo bisogna costruire telescopi e spettrometri ad altissimaa risoluzione, cioè di grandi dimensioni ed esenti dai disturbi presenti sulla terra e nell atmosfera terrestre, fig 6b.

6 Un altra strada di grande innovazione, suscettibile anche di importanti ricadute non spaziali, è l opportunità di far ricorso non più ad un singolo robot ma ad una schiera di essi, magari anche molto piccoli: esplorare estese regioni r dei nuovi pianeti, valutare globalmente le situazioni climatiche per cercare tracce di vita, trovare i siti più adatti al futuro insediamento umano, e preparare le infrastrutture necessarie ad ospitare gli astronauti,, fig 7 e fig 7b. fig.7

7 fig. 7b Aumentando il grado di complessità e di autonomia dei sistemi robotici diventano realizzabili alcuni tipi di esplorazioni finora solo ipotizzate: esplorazioni planetarie a vasto raggio per mezzo di schiere di robot cooperanti, con o senza robot guida, la realizzazione di telescopi e spettrometri di grandi dimensioni capaci di scoprire e analizzaree sistemi solari lontani dal nostro con pianeti di tipo terrestre, come ad esempio le missioni TPF (Terrestral Placet Finder) e Darwin, fig 8. Dovranno essere capaci di distinguere un piccolo pianeta che orbita intorno al suo sole ad anni luce di distanza, fig 9. fig.8

8 fig. 9 Inoltre una tecnica di controllo molto raffinato permette di realizzare spettrometri a base molto lunga, VLBI, capaci di rilevare, sempre da distanze galattiche, laa presenza su questi pianeti di sostanze legate alla vita, fig 10,, fig 10b. fig. 10

9 fig. 10b Altri progressi tecnologici in atto consentono di realizzare robot capaci di volare anche in atmosfere tenui, come ad esempio quella di Marte, o di muoversi nel sottosuolo per esplorarlo in profondità, alla ricerca di acqua e di forme di vita archeologic che e non. Un esempio concretoo di questi ultimi è la Talpa marziana, capace di esplorare ed analizzare il sottosuoloo fino ad una profondità di 100 metri, fig 111 e fig 12. fig. 11

10 fig. 12

11 Un altra frontiera importante su cui si sta lavorando intensamen nte è quellaa di andare oltre i limiti dei rover attuali nella loro capacità di superare ostacoli, realizzando veicoli autonomi capaci di arrampicare fig 13. fig. 13

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