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Un nuovo attuatore rotativo compatto punta a dispositivi di posizionamento ad alta precisione a bordo dei satelliti

Alcuni ricercatori europei hanno realizzato un nuovo attuatore rotativo in miniatura per il settore spaziale, che spostandosi in modo veloce e preciso, permetterà ai satelliti di sfruttare al meglio i sistemi di comunicazione e i pannelli solari.

Spazio

Poiché il costo per l’invio di carichi utili nello spazio risulta esorbitante, il mercato si trova sempre più sotto pressione nella promozione di soluzioni innovative per quanto riguarda le apparecchiature e gli strumenti che i satelliti e le sonde spaziali trasportano a bordo. Le tecnologie innovative che contribuiscono a ridurre il peso senza compromettere le prestazioni e l’affidabilità di componenti e meccanismi sono tenute in grande considerazione nel settore.

Aumentare la precisione di puntamento dei meccanismi satellitari

Ogni chilogrammo ha la sua incidenza nel carico utile di un satellite. Lo stesso vale per gli attuatori che garantiscono il corretto orientamento dei meccanismi del satellite. I satelliti in orbita devono essere orientati in modo da puntare le proprie antenne, pannelli solari e strumenti con elevata precisione. Grazie al finanziamento dell’UE, il progetto Pre2Pos, la start-up con sede in Italia, Phi Drive e l’azienda basata in Spagna, Arquimea, hanno sviluppato un attuatore rotativo leggero, ma allo stesso tempo potente. L’attuatore, offrendo alti livelli di regolazione della coppia, potrebbe gestire efficacemente i movimenti estremamente rapidi dei satelliti. «Il nostro obiettivo era realizzare meccanismi intelligenti per le applicazioni spaziali che ricorrono alla piezoelettricità. Il nostro nuovo attuatore provvisto di un elevato rapporto coppia-massa potrebbe sostenere carichi notevoli e fornire alti livelli di precisione nei dispositivi di posizionamento di bordo», osserva Marco Bacciocchi, coordinatore del progetto. Un orientamento preciso dei dispositivi azionati da satellite è cruciale per il funzionamento dei satelliti. «Delle antenne allineate in modo adeguato migliorano la larghezza di banda e permettono una comunicazione migliore tra satelliti o tra le stazioni terrestri e i satelliti. Inoltre, un tracciamento appropriato dei pannelli solari permette ai satelliti di sfruttare maggiormente l’energia per il loro funzionamento», aggiunge Bacciocchi.

Principi operativi del nuovo attuatore rotativo

L’attuatore sviluppato dal progetto Pre2Pos è alimentato a elettricità ed è puramente meccanico: il movimento lineare in una direzione genera la rotazione. Esso converte un segnale elettrico in uno spostamento fisico delle pile piezoelettriche, comandato con precisione, per compiere un movimento rotatorio. Il modello AG-LT selezionato è un motore piezoelettrico risonante che impiega una vibrazione ibrida longitudinale e torsionale in uno statore fisso. Quando lo statore è premuto contro il rotore in modalità di vibrazione longitudinale, avviene una rotazione in senso orario dovuta alla vibrazione torsionale. Prima che lo statore inverta la sua direzione di rotazione, si stacca dal rotore a causa della compressione. Il rotore continua a ruotare grazie all’inerzia, finché non si ripete il ciclo. Il nuovo attuatore rotativo non necessita di oli o lubrificanti per funzionare, risultando conforme alle normative riguardo al controllo della contaminazione e al grado di pulizia stabilito dall’industria spaziale. Inoltre, non possiede ingranaggi e freni meccanici e quindi eventuali effetti indesiderati legati ai giochi meccanici sono del tutto assenti.

Prossime fasi

Attualmente i ricercatori si stanno impegnando a migliorare ulteriormente la coppia del motore. «Riteniamo che un grande passo avanti sarebbe l’inclusione di uno strumento per la messa a punto automatica e in tempo reale della frequenza di risonanza del sistema affinché l’attuatore possa funzionare al suo massimo livello di prestazione in presenza di ogni tipo di condizione di esercizio», spiega Bacciocchi. «Il nostro scopo è integrare i nostri attuatori rotativi nelle apparecchiature e nei meccanismi principali utilizzati nei satelliti e nelle sonde spaziali, dove sono richiesti elevata precisione, peso ridotto, efficienza energetica e bassi costi di produzione», conclude Bacciocchi. Oltre alle applicazioni spaziali, l’azienda sta puntando lo sguardo su altre applicazioni per ambiti quali automazione, metrologia, difesa militare e ottica.

Parole chiave

Pre2Pos, satellite, attuatore rotativo, dispositivo di posizionamento, pannello solare, coppia, applicazioni spaziali, Phi Drive

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