Le mani per afferrare l’asteroide

Abbiamo fatto conoscenza con Altius Space Machines, ed ora, grazie all’amministratore delegato Jonathan Goff, ospite di parabolicarc.com, veniamo ad esaminare le loro attività principali, ovvero i sistemi di rendez-vous e docking.
Altius, infatti, è in trattative con NASA per lavorare alla discussa missione di cattura dell’asteroide, e ci offre la possibilità di approfondire le modalità di questa impresa.
Il concetto di base risale ad uno studio dell’istituto Keck, che proponeva di selezionare un Near Earth Object e collocarlo in orbita lunare per studi successivi. Rispetto all’inviare una missione di ricerca verso l’asteroide, il suo spostamento offre la possibilità a scienziati ed imprese commerciali di lavorare su di una massa molto grande (ipoteticamente pari all’ISS), ad una distanza conveniente e sicura.
NASA ha declinato lo studio in due diversi approcci: uno è quello originale del Keck, ovvero catturare un oggetto di 6-10 metri di diametro, mentre l’altro prevede l’impiego di manipolatori robotici per staccare un masso di 3-10 metri da un asteroide più grande.
In questi due video possiamo vedere una rappresentazione delle due soluzioni proposte.

Per quanto riguarda la rimozione del masso dalla superficie, il video raffigura una struttura a gru, ma Altius ha lavorato con la DARPA a soluzioni diverse, come i cosiddetti “microspine grippers” (vedi sotto), o soluzioni ibride.


Altius ha poi raccolto tutta la propria competenza in due proposte contrattuali per il meccanismo di cattura, una delle quali è ora oggetto della trattativa commerciale. Si tratta del Kraken, coì chiamato perchè ricorda i tentacoli di un polipo.


Il sistema è composto da due componenti principali: i “tentacoli”, in grado di aggrapparsi al suolo ed al campione, ed una struttura di controllo a “braccia” con un dispositivo per la raccolta di polveri.
Le “braccia” STEM sono dunque impiegate per una ispezione ravvicinata ed una mappatura del masso candidato, e per la rimozione della regolite dalla sua superficie ed alla base dello stesso. Fatto ciò, sei dei “tentacoli” si aggrappano al masso per la sua rimozione, mentre altri tre fungono da “gambe” per l’intera struttura. Una volta sollevato il masso, i sei tentacoli possono aggiustare la presa prima di cominciare il viaggio verso l’orbita lunare.
La fase 1 del contratto prevede di sviluppare due nuove tecnologie necessarie al Kraken: il sistema elettrodinamico di raccolta polveri (EDC) ed i grappini di ancoraggio per i tentacoli, con la realizzazione di un modello in scala.
L’EDC usa forze elettrodinamiche per manipolare polveri, ed i suoi componenti possono essere inseriti in un braccio manipolatore STEM insieme a telecamere e fari di illuminazione.


Per quanto riguarda i grappini di ancoraggio (sviluppati da Empire Robotics), essi sono costituiti da una membrana che circonda un materiale granulare. L’aria (o altro gas) viene usato per tendere la membrana e distanziare le particelle granulari. A questo punto la superficie della membrana puo’ conformarsi a praticamente qualsiasi forma; successivamente viene creata una depressione nella mebrana, e come risultato le particelle si bloccano intorno all’oggetto. Questo, in atmosfera: nel vuoto, questo approccio non può funzionare. Tuttavia Empire Robotics ha sviluppato alcuni sistemi alternativi per bloccare il granulato anche in assenza di depressione atmosferica, ed essi verranno testati in camere a vuoto.


Infine, occorre lavorare sui tentacoli ai quali applicare i grappini, più propriamente definiti bracci a traliccio sotto-attuati. Il termine “sotto-attuati” (underactuated) indica che il braccio ha più snodi/gradi di libertà di quanto non abbia attuatori, e gli angoli di lavoro sono controllati da una combinazione di più meccanismi che lavorano sull’attuatore medesimo (di solito, un tendine).


A margine, vi è un grande gruppo di imprese, guidato da ExoTerra Resources, che sta sviluppando un bus per satelliti con propulsione solare elettrica da impiegarsi in questa ed altre missioni.
Come si ricorderà, la missione di cattura di asteroide è molto controversa, e recentemente tre deputati hanno inserito nel budget NASA alcune restrizioni all’impiego di fondi destinati in esclusiva ad essa. Fortunatamente, tutte le tecnologie di cui sopra hanno anche altri impieghi (l’EDC potrebbe corredare una sonda scientifica, mentre i grappini di ancoraggio potrebbero un giorno catturare capsule e satelliti per il docking), e pertanto lo studio potrà continuare.

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Paolo Actis

Paolo collabora con AstronautiNEWS fin dal maggio 2008.

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