EFB, il tablet europeo per le future missioni sulla Luna e Marte

Novembre 2018, l'astronauta Matthias Maurer e l'istruttore Hervé Stevenin durante una simulazione sull'isola di Lanzarote, sul petto portano l'EFB. Credits: ESA

Nelle future missioni umane di esplorazione della Luna e di Marte, la componente scientifica occuperà un ruolo primario durante le attività extraveicolari (EVA). Per ottimizzare le operazioni di superficie e incrementare il ritorno scientifico, l’Agenzia Spaziale Europea ESA da qualche anno sta sviluppando l’Electronic Field Book (EFB), un innovativo tablet maneggiabile dagli astronauti impegnati all’esterno per registrare, catalogare e salvare le informazioni scientifiche raccolte durante le EVA.
Coinvolgendo e distribuendo in tempo reale i dati ai vari dipartimenti specializzati di supporto a Terra, l’EFB sarà in grado di garantire un feedback immediato prima, durante e dopo le esplorazioni.

Sviluppato e realizzato all’interno dei programmi di addestramento ESA CAVES e PANGAEA e utilizzato attivamente sul campo dal 2018, l’EFB utilizza protocolli di rete peer-to-peer per la condivisione istantanea dei dati tra tutti gli utilizzatori e una serie di strumenti esterni quali videocamere, sensori, rilevatori ecc.
Gli astronauti potranno allegare immagini, letture di strumenti analogici, note audio e scritte più altri metadati direttamente alle procedure di lavoro e alle mappe, rendendoli subito disponibili a tutto il personale coinvolto che, grazie al sistema di localizzazione, sarà sempre in grado di conoscere l’esatta posizione di tutti gli astronauti.

CAVES 2019, gli astronauti Jeanette Epps (NASA), Nikolaj Čub (Roskosmos) e Takuya Ōnishi (JAXA) verificano alcuni dati su un EFB. Credits: ESA

Hardware

In questi primi anni di sviluppo dell’EFB, i supporti tecnologici utilizzati durante i corsi CAVES e PANGAEA si dividono in comuni prodotti commerciali e sistemi sviluppati internamente da ESA. Gli utilizzatori sul campo utilizzano dispositivi portatili, quali tablet, display da polso o visori per realtà virtuale, mentre il personale di controllo e supporto utilizza comuni PC. In base allo scenario in corso vengono poi utilizzati differenti strumenti per la raccolta dei dati e per le comunicazioni sul campo.
Per le future missioni umane di esplorazione planetaria è plausibile assumere che lo scambio dati non avvenga su schermo, bensì su visori integrati nel casco degli astronauti (Head-Up Displays, HUD), quindi l’attuale EFB è stato proprio sviluppato per poter gestire tali dispositivi.

Hardware EFB basato su prodotti commerciali, attualmente utilizzato durante i corsi CAVES e PANGAEA: a,b: personal computer/tablet; c: fotocamera con doppio obiettivo grandangolare; d: misuratore laser; e: spettrometro VNIR portatile; f: visore per realtà virtuale. Credits: L. Turchi et al.

Per affrontare le diverse condizioni dei corsi all’aperto o in grotta, ESA ha realizzato appositamente una serie di sistemi per la gestione della rete locale di comunicazione, antenne e strumenti di raccolta dati.
Per esempio, nei corsi PANGAEA che si svolgono in campo aperto, se gli operatori perdono la connessione con la rete locale, tutti i sistemi passano automaticamente alla comune rete di telefonia cellulare della zona. In grotta naturalmente questo non è possibile e, per garantire una costante copertura di rete, viene utilizzato un maggior numero di ripetitori posizionati strategicamente.

Hardware specifico realizzato da ESA: g,h,i,j,k: ripetitori di rete; l: antenne omnidirezionali; m: multi-purpose sensors box; n,o: microscopi wireless. Credits: L. Turchi et al.

Per i corsi CAVES ESA ha realizzato inoltre due modelli di microscopi wireless portatili e muniti di telecamera e il multi-purpose sensors box, una suite di sensori per il monitoraggio costante di temperatura, umidità, pressione, anidride carbonica, ossigeno, composti organici volatili, particolato aereo e qualità dell’aria locale. Tutti i dati sono accessibili dal personale coinvolto e visualizzabili sui tablet.
Particolarmente utile, soprattutto in grotta per la gestione delle sacche impermeabili che contengono tutti i materiali durante gli spostamenti, è la funzione di lettura dei QR code da parte dei tablet, che permette di visualizzare istantaneamente il contenuto di ciascuna sacca senza doverla aprire.

La configurazione classica finora è stata in grado di garantire una connessione stabile tra il centro di controllo in superficie e il campo base stabilito 250 metri nel sottosuolo e distante 900 metri dal pozzo di accesso. Credits: L. Turchi et al.

Per rendere più efficace l’addestramento, simulando il ritardo nelle comunicazioni che intercorre tra un ipotetico equipaggio su Marte e la Terra (al massimo 22 minuti) e quindi rendere più realistica la sensazione di isolamento, le comunicazioni tra il campo base in grotta e la superficie sono state limitate ad alcune finestre temporali alla mattina e alla sera. Durante il resto della giornata tutti i dati raccolti dal personale e dai sensori vengono archiviati localmente.

PANGAEA 2021, in un tunnel di lava sull’isola di Lanzarote l’astronauta Kate Rubins (NASA) lavora con un microscopio wireless collegato al suo EFB. Credits: ESA

Il sistema EFB utilizzato in questi anni è naturalmente solo un prototipo “terrestre”, quindi adatto alle condizioni ambientali cui siamo abituati (temperatura, pressione atmosferica, irraggiamento, ecc.). Per un futuro utilizzo nello spazio tutto l’hardware dovrà essere resistente alle condizioni estreme lunari o dell’atmosfera marziana, con particolare attenzione all’effetto delle radiazioni sull’elettronica.

Esempio di utilizzo dell’infrastruttura EFB per l’esplorazione della superficie lunare. Credits: L. Turchi et al.

Fonte: The Electronic FieldBook: A system for supporting distributed field science operations during astronaut training and human planetary exploration.

  © 2006-2022 Associazione ISAA - Licenza

Commenti

Commenta e approfondisci su ForumAstronautico.it

Simone Montrasio

Appassionato di astronautica fin da bambino, gli studi e il lavoro mi hanno tenuto occupato nel settore chimico industriale fino al 2011 quando ho deciso di cambiare completamente vita e dedicarmi alla campagna. Collaboro felicemente con AstronautiNEWS dalla sua fondazione con una pausa sabbatica tra il 2011 e il 2013.