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Piezoelectric Assisted Smart Satellite Structure

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Strutture intelligenti per nanosatelliti attuati

I satelliti piccoli sono molto più di una mera tendenza. Nel giro di 10 anni, questo mercato sarà quotato a 30 miliardi di dollari e i soggetti interessati stanno già dando libero sfogo all’immaginazione per creare componenti sempre più leggeri, economici e intelligenti. Un consorzio guidato da TNO spera di accaparrarsi una parte del bottino con le sue “strutture intelligenti”.

Spazio

Al centro del progetto PEASSS si colloca il mercato in rapida crescita dei dispositivi piezoelettrici, una tecnologia presente in applicazioni comuni, tra cui smartphone, iniettori di carburante, saldatura a ultrasuoni, scanner a ultrasuoni o sonar per comunicazioni subacquee. Tuttavia, i vantaggi di queste tecnologie, tra cui peso ridotto, ingombro minimo e alta precisione, non sono ancora stati sfruttati a livello commerciale nel settore spaziale. Le “strutture intelligenti” create dal consorzio comprendono una struttura e un meccanismo di puntamento ad attuazione piezoelettrica, la generazione di potenza, il rilevamento a fibre ottiche e dispositivi elettronici innovativi. Secondo il coordinatore del progetto Matthew Maniscalco e il suo team, queste strutture intelligenti sono in grado di migliorare il livello di precisione e di stabilità di gran parte delle piattaforme di osservazione della terra, consentendo in tal modo all’Europa di preservare un profilo elevato nel settore della ricerca spaziale. Il principale mercato di tale tecnologia non sono altro che i CubeSat, satelliti delle dimensioni di un contenitore di latte impiegati generalmente per la raccolta di dati sulla superficie e sull’atmosfera terrestri. “Il miglioramento della precisione di puntamento e del potenziale in termini di riduzione del rumore meccanico determinerà un potenziamento di tutti i tipi di osservazione. Questi progressi garantiranno inoltre la nascita di sistemi di generazione di energia alternativi nello spazio, che consentiranno di attivare reti di sensori distribuite e altre tecnologie spaziali di prossima generazione”, afferma Maniscalco. Il 15 febbraio 2017, dopo quattro anni di ricerca, il consorzio ha lanciato il proprio CubeSat, costituito da un generatore di piropotenza e da una struttura intelligente. Il principale obiettivo consisteva nel dimostrare la capacità di quest’ultima tecnologia di modificare l’angolo di inclinazione di un sensore. In effetti, l’esposizione a temperature spaziali estreme rende i satelliti vulnerabili a deformazioni che incidono sulla qualità delle misurazioni rilevate dalle relative apparecchiature. Il CubeSat PEASSS esegue misurazioni delle deformazioni che vengono inviate alla terra grazie all’utilizzo di sensori a fibra ottica i cui angoli vengono corretti di conseguenza mediante una serie di attuatori piezoelettrici. “I membri industriali del consorzio si dicono pienamente soddisfatti del livello di efficacia del satellite nello spazio,” dice Maniscalco.E hanno motivo di essere soddisfatti: a sette mesi dal lancio, il satellite è ancora attivo – il che dimostra il successo di questa tecnologia integrata – e sta spianando la strada a non meno di 13 applicazioni commerciali entro i prossimi quattro anni. Si tratta di generatori piroelettrici per utilizzi spaziali, un dispositivo di bloccaggio avanzato, sistemi di alimentazione innovativi per nanosatelliti, misurazioni della temperatura criogenica dei serbatoi di carburante, strumenti ottici miniaturizzati, una nuova interfaccia carico utile-piattaforma e così via. “I vantaggi della nostra ricerca per il settore industriale europeo saranno percepibili su tre livelli. In primo luogo, grazie a tecnologie che garantiscono una maggiore precisione degli strumenti in termini di direzione di puntamento. In secondo luogo, tramite applicazioni caratterizzate da tempi di sviluppo inferiori e processi di creazione dei satelliti a costi ridotti. In terzo e ultimo luogo, attraverso applicazioni potenziali per strutture intelligenti in altri settori industriali, tra cui l’aviazione e il settore automobilistico,” spiega Maniscalco. Tra queste rientra la riduzione del rumore e della fatica correlata nei materiali compositi degli aeroplani del futuro. Mentre la campagna di prova del CubeSat PEASSS è ancora in corso, TNO ha già iniziato e continuerà a sviluppare strumenti destinati a satelliti di tutte le dimensioni. Tra questi, è possibile annoverare uno spettrometro spaziale di piccole dimensioni, un riproduttore di immagini (“imager”) spettrale per i satelliti piccoli, uno strumento a reticoli di Bragg in fibra per il monitoraggio dei serbatoi di carburante dei veicoli spaziali e sistemi di produzione additiva nello spazio per i satelliti di piccole dimensioni.

Parole chiave

PEASSS, satellite piccolo, nanosatellite, CubeSat, struttura intelligente, piezoelettrico, sensori, fibra ottica, attuatore, osservazione della terra, precisione di puntamento, angolo di inclinazione, generatore di piropotenza

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