Piattaforma Aerospaziale Regionale: da STEPS a STEPS 2

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1 Template reference : K-EN Piattaforma Aerospaziale Regionale: da STEPS a - Space Infrastructure and Transportation Marzo 2012 All rights reserved, 2/26/2009, Thales Alenia Space

2 Contenuti Page 2 STEPS (progetto, team e risultati) Scenari di riferimento di Esplorazione Spaziale (Internazionali ed Europei) Tecnologie abilitanti (obbiettivi e logica) Opportunita` di validazione orbitale Tecnologie e prodotti Piano di lavoro per la proposta

3 Il progetto STEPS Nell ambito del Distretto Aerospaziale piemontese si e` creato un network di imprese e centri di ricerca che coinvolge, oltre alle grandi aziende, 24 PMI e tutte le universita` piemontesi per sviluppare diverse tecnologie innovative abilitanti all Esplorazione Spaziale. Si sta sviluppando una serie di dimostratori tecnologici (prima virtuali e poi fisici) di un sistema per operazioni di atterraggio morbido (lander) e di mobilita` di superficie (rover) applicabile sia per missioni robotiche sia per missioni con equipaggio. Si stanno realizzando e utilizzando laboratori per validare le tecnologie, ambienti per progettazione concorrente, simulazione e realtà virtuale e allestimenti che riproducono condizioni e terreni tipici della superficie della Luna e di Marte. L insieme di queste attività e infrastrutture sta consolidando il sito torinese ed il suo indotto quale Centro di Eccellenza per le attività di Esplorazione Spaziale attirando cosi` nuovi programmi e quindi occupazione hi-tech (gia` in questa fase sono numerosi i giovani ricercatori impiegati su STEPS nelle imprese e universita`). Infine sono molte le potenziali ricadute tecnologiche, soprattutto da parte di PMI e centri di ricerca, che il progetto rende possibili in settori contigui quali energia, trasporti, robotica, medicina, protezione civile, ecc. Page 3 3

4 L Esplorazione Spaziale Il progetto STEPS Page 4 (Sistemi e Tecnologie per l EsPlorazione Spaziale ) si situa nel contesto della Esplorazione Spaziale intesa come l opportunita` per il genere umano di superare I confini della Terra colonizzando nuovi mondi dove sia possibile vivere ed operare All right reserved, 2/26/2009, Thales Alenia Space

5 Tecnologie della piattaforma STEPS Page 5 Realtà Virtuale Infrastruttura di base Progettazione Concorrente/Collaborativa Ottimizzazione Multidisciplinare Interfacce uomo-macchina Visione e riconoscimento terreno Aerotermodinamica Diagnostica preventiva Strutture Pressurizzate Energia Strutture rigide e gonfiabili Sistema di Discesa/Ascesa Controllo ambientale Navigazione e guida Locomozione e meccanismi All right reserved, 2/26/2009, Thales Alenia Space

6 Team di STEPS Page 6 Il coordinatore del team e Thales Alenia Space e include Politecnico di Torino, Università di Torino, Università del Piemonte Orientale, ALTEC e 22 PMI del Distretto Aerospaziale Piemontese TAS-Italia Politecnico di Torino Università di Torino Università del Piemonte Orientale ALTEC S.p.A. AMET S.r.l. APR S.r.l. Auconel S.r.l. BLUE Engineering S.r.l. Carcerano S.p.A. ERXA S.r.l. EXEMPLAR S.r.l. HYSYTECH S.r.l. Imex.A INRIM Nekhem S.r.l. Neohm Componenti S.r.l. Nimbus S.r.l. OPTIMAD Engineering S.r.l. SEAC02 S.r.l. SICME Motori S.r.l. Skytechnology S.r.l. S.P.A.I.C. S.r.l. SPESSO GASKETS S.r.l. S.R.S. Engineering Design S.r.l. SynArea Consultants S.r.l. Tecnikabel S.r.l. TEORESI S.r.l. TESEO S.p.A.

7 Risultati della prima fase di STEPS Page 7 Final Demonstration 9 Maggio!!!! 7 All right reserved, 2/26/2009, Thales Alenia Space

8 Scenari di Esplorazione Spaziale Nel mondo e negli USA: A livello globale Russia, Giappone, Canada, Cina ed India sviluppano programmi autonomi di Space Exploration che stanno discutendo in un WG internazionale (ISEGC) a cui partecipano anche NASA, ESA ed ASI in vista di una possibile armonizzazione in una road map globale. Oltre ai programmi di esplorazione robotizzata di Luna, asteroidi e Marte, l obiettivo dichiarato dalla NASA è di far scendere l uomo su Marte entro il A questo scopo sta proseguendo lo sviluppo di una capsula di trasporto per l equipaggio (Orion / MPCV) ed un lanciatore di grandi capacita` (Heavy Launcher / ILS), in aggiunta ad altre iniziative di Trasporto Spaziale su base commerciale COTS (che vedono coinvolta anche TAS-I ad es. su Cygnus/PCM). Infine NASA ha deciso di prolungare la vita della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) almeno fino al 2020 con l obbiettivo di utilizzarla anche come banco di prova per le tecnologie di Space Exploration. E` in corso anche un iniziativa privata di missione lander/rover sulla luna chiamata Google Lunar X-Prize (GLXP) a cui partecipa anche un Team Italia (progetto Amalia) che coinvolge tra gli altri TAS-I, ALTEC, PoliTo e PMI del Distretto. Page 8

9 Scenari di Esplorazione Spaziale In Europa ed in Italia: All interno del programma ESA Aurora si sta sviluppando la missione ExoMars in collaborazione con la RKA russa, con lanci previsti nel 2016 e nel 2018, finalizzati a lanciare su Marte un lander e successivamente un rover, con varia strumentazione scientifica per preparare la successiva discesa dell uomo. TAS-I è prime contractor, ALTEC è responsabile del controllo da terra del rover. Sempre in questo contesto di missioni robotiche si stanno studiando varie tecnologie preparatorie alla missione Mars Sample Return (MSR) orientata a riportare a terra campioni di suolo marziano. Per la parte abitata anche ESA ha deciso di prolungare le sue attivita` sulla ISS almeno fino al 2020, e sta studiando nuovi sistemi di trasporto come derivati di ATV (Automated Transfer Vehicle) a cui partecipa TAS-I come responsabile del modulo pressurizzato, nonche` all utilizzo della ISS come test bed tecnologico per la Space Exploration attraverso ad una recente Call for Ideas a cui anche TAS-I ha contribuito con diverse proposte che coinvolgono partners del Distretto e richiederanno in seguito il sostegno ASI. Infine ESA sta progettando una missione lunare (Moon Lander), nonche` sta sviluppando nuovi sistemi di trasporto (ad es. IXV in cui TAS-I e` prime) di cui si prevedono evoluzioni future (IXV Evo). Page 9

10 Scenario Internazionale Page 10

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14 Tecnologie Abilitanti Page 14 Enabling Technologies for Systems for Space Exploration Attractiveness (1-10, comments) Feasibility for PAD (1-10, comments) Critical for PAD (ON/OFF, comments) 8 Ablative/aerothermodynamics 9: Key driver for entry vehicles design 8: Enabling competencies available from STEPS and expertise on entry vehicle design (e.g. EXPERT, IXV). Expensive tests ON: Italian strategic interest in re-entry vehicles market and accessible validation opportunities 21 Aero-capture and Aero-braking 8: Efficient approach for entry, descent and landing on Mars 5: Only some system level and thermal protection competencies available in PAD OFF: 18 Advanced Batteries 8: Efficient energy management also in adverse environment conditions. 5: Only system level competencies available in PAD. OFF: 10 Crew Collaborative Robotics and EVA technologies 9: Mandatory for sustaining human productivity and reduce risk in complex missions 9: Enabling competencies available from STEPS and IIT@PoliTo collaboration OFF: Collaborations for technology development already ongoing outside PAD context (IIT@PoliTo, EUROBOT) 16 Cryo Propellant Storage and Transfer 9: Mandatory for enabling logistics and transportation capabilities 5: Only some enabling competencies available in PAD mainly at system level OFF:

15 Tecnologie Abilitanti Page 15 9 Health Management Systems/ Ultralight Structures 9: Essential for reusable systems and could reduce mission costs 8: Enabling competencies available from STEPS. Some complementary elements available out of PAD ON: Italian strategic interest in re-entry vehicles market and accessible validation opportunities 20 High Thrust Solar Electric Propulsion 8: Low cost transportation 5: Only system level competencies available in PAD OFF: 7 Inflatable and Environmental Protection 9: Mandatory for Human comfort and on-board safety especially in long duration missions 9: Enabling competencies available from STEPS and other projects (IMOD, FLECS). Some complementary elements available outside PAD ON: Can be validated and adopted in future exploration missions. Strong competition in USA but valid market opportunity also for commercial applications 14 In-situ Resource Utilization 9: Enabling capability for long duration missions 7: Some enabling competencies available in PAD OFF: No near term significant validation opportunities foreseen 4 Landing Legs 9: Innovative design solutions are essential for planetary soft landing 9: Enabling competencies available from STEPS. In particular active systems have already been studied ON: Potential PAD strategic contribution to international projects

16 Tecnologie Abilitanti Page Life Support 9: Improvements necessary for long duration manned missions 9: Laboratory and enabling competencies available from several heritage projects on habitable modules OFF: Current level of readiness would already permit projects acquisition from Agencies. Collaborations for technology development already ongoing outside PAD context (NASA, University of Arizona) 11 Locomotion System (Wheels, Gearing, Suspension) 9: Essential for surface operations capabilities 9: Enabling competencies available from STEPS in particular for pressurized rovers OFF: No near term surface validation opportunities foreseen for a pressurized rover 19 Nuclear Power Generation 9: High power and rapid transport of crew and cargo 3: Only system level competencies available in PAD. Legal and safety limitations. OFF: 22 Optical Data Link (Long distance) 8: Reduced communication delay would enhance operations capability 5: Only some system level competencies available in PAD. OFF:

17 Tecnologie Abilitanti Page 17 1 Precision Landing (vision based technologies) 9: Disruptive solution for reducing landing dispersion 9: Enabling competencies on S/W part available from STEPS ON: Can be exploited in future exploration missions, e.g. ExoMars 24 Parachute Deployment Technology 6: Improvements required for adaptation to entry on planets atmospheres with critical trajectories and speed. 5: Only system level competencies available in PAD OFF: 5 Regenerative Fuel Cells 9: High efficiency and integrated management of resources for life support 8: Enabling competencies available from STEPS. Some complementary elements available outside PAD ON: Applicable in many domains. Can be validated and adopted in future exploration missions 17 Re-usable TPS 8: Applicable in commercial projects requiring re-usable systems 9: Enabling competencies available in PAD (ASA) OFF: Collaborations for technology development already ongoing outside PAD context (e.g. Italian project ASA)

18 Tecnologie Abilitanti Page 18 6 RVD & Mechanisms 9: Mandatory in complex mission architectures 9: Enabling competencies available from STEPS ON: Accessible Demonstration opportunities. Can be adopted both for exploration missions and other applications (e.g. Space Tug) 23 Sample Collection and Transfer 8: Essential for preparatory mission investigating environment and terrain characteristics 6: System level competencies available in PAD. Some complementary technologies available outside PAD (e.g. drilling technology) OFF: Technology development opportunities could be considered in the frame of EC FP7 or Agencies programmes (e.g. ExoMars) 3 Smart Skin 9: Enable more reliable and efficient system functional architectures 9: Enabling competencies available from STEPS ON: Applicable in many space domains. Can be validated and adopted in future exploration missions 2 Surface Navigation 9: Increase the number of accessible targets on surface; can reduce support from Earth 9: Enabling competencies on S/W part available from STEPS ON: Can be exploited in future exploration missions, e.g. ExoMars 13 Throttable Engine (Cryo and not) 9: Mandatory for soft and precision landing of fragile payloads (scientific, human) 7: Partial competencies available from EC FP7 collaborative projects. Complementary elements available out of PAD OFF: Collaborations for technology development already ongoing outside PAD context (e.g. EC FP7)

19 Obbiettivi e logica di 19 Page 19 e` indirizzato a completare lo sviluppo tecnologico iniziato su STEPS ed ad utilizzare al meglio le infrastrutture e le competenze sviluppate, puntando cosi`ad acquisire nuovi programmi e conseguentemente ampliando le ricadute occupazionali sul territorio. Si propone infatti di: - Sviluppare ulteriormente le tecnologie piu` promettenti per una successiva spazializzazione (in termini di opportunita` esistenti di validazione in orbita in vista di un loro utilizzo in programmi target previsti nel prossimo futuro) selezionate sulla base dei risultati della prima fase di STEPS, coinvolgendo i partners piu` attivi ed innovativi con cui proseguire la collaborazione - catalizzare intorno al progetto regionale altri interessi e finanziamenti per le fasi successive in ambito nazionale (Ministero, ASI) ed Europeo (CE ed ESA), tenendo conto degli appuntamenti che ci stanno di fronte nel prossimo futuro (es. Conferenza Interministeriale ESA di fine 2012 o partenza del nuovo programma quadro di ricerca europeo Horizon 2020) Le altre fonti di finanziamento ed in particolare le opportunita` di validazione in orbita identificate nonche` i programmi target sono: - bandi ministeriali PON e call 7 ed H2020 CE su sviluppo di Tecnologie per l Esplorazione - esperimenti tecnologici ESA/ASI a bordo della ISS vista come test bed per Space Exploration - lander lunari (missione GLXP Amalia le cui fasi iniziali sono in corso supportate da ASI, progetto Moon Lander ESA) - dimostratori per veicoli di rientro e sistemi di trasporto commerciali di nuova generazione (IXV Evo con ESA, COTS in USA) - missioni ESA di esplorazione robotica marziane e relativi studi tecnologici (ExoMars, MREP, Mars Sample Return)

20 Opportunita` di validazione orbitale Page 20 CLUSTER A Coordination and Metodological support WPA.1 Coordination WPA.2 Validation Opportunities WPA.3 System Modeling, VR and Simulation support CLUSTER B Mars/Moon Missions WP B.1 Precision Landing WP B.2 Surface Navigation WP B.3 Smart Skin WP B.4 Landing Legs CLUSTER C ISS for Exploration WP C.1 Regenerative Fuel Cells WP C.2 RVD & Mechanisms WP C.3 Inflatable and Environmental Protection CLUSTER D Re-entry Demonstrators WPD.1 Ablative/ Aerothermodynamics WPD.2 Health Management Systems/ Ultralight structures

21 Tecnologie e prodotti di Page 21 Precision Landing Surface Navigation Smart Skin Landing Legs Regenerative Fuel Cells RVD & Mechanisms Inflatable and Environmental Protection Ablative/aerothermodynamics Health Management Systems/ Ultralight Structures

22 Attivita` sui prodotti Page 22 L attivita` verra` sviluppata su un periodo di 2 anni i primi 9 mesi saranno dedicati al design del prodotto (prototipo tecnologico) oggetto della validazione orbitale Nei successivi 12 mesi si costruira` il test article che verra` sottoposto alla campagna di test a terra Gli ultimi 3 mesi saranno dedicati ad una parte della campagna di test (prioritaria per la validazione a terra) verra` fatto massimo utilizzo delle aree tecnologiche e dei banchi di prova sviluppati in STEPS Eventuali fondi aggiuntivi messi a disposizione della Regione sarebbero utilizzati per completare la campagna di prova e se possibile per finalizzare il protipo

23 Piano di lavoro Page 23 Incontri con i partners selezionati di STEPS sui WP definiti e con eventuali nuovi (in corso, entro la prossima settimana) Preparazione della proposta - fase 1 (entro il 19 Aprile) Valutazione da parte Regione Se selezionati preparazione della proposta fase 2 (presumibilmente entro giugno) Partenza del progetto (presumibilmente a Settembre)

24 Bozza logo Page 24