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LIGHTWEIGHT TECHNOLOGIES FOR EXPLORATION ROVERS

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In missione verso Marte

Adesso che il Curiosity Rover della NASA (National Aeronautics and Space Administration) si è sistemato sulla superficie di Marte, scattando foto e raccogliendo campioni, l'Agenzia spaziale europea (ESA) sta costruendo il prossimo robot che intende inviare a investigare sui misteri del "Pianeta rosso". Per progettare nuovamente ExoMars dell'ESA è stato creato un progetto finanziato dall'UE.

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Con un lancio previsto nel 2018, ExoMars sarà incaricato di trovare se la vita è mai esistita o se è tuttora attiva oggi su Marte. Esso ospiterà una serie di strumenti scientifici dedicati alla ricerca di segni distintivi collegati alla vita, come isotopi o molecole che possono essere interpretati come prodotti di un organismo vivente. Per realizzare questo, il rover robotico a sei ruote avrà la capacità di coprire una distanza massima di 70 metri ogni giorno alla ricerca di segni di vita passata e presente. Esso sarà in grado di raccogliere e analizzare campioni provenienti da affioramenti rocciosi e da sotto la superficie, fino a profondità di 2 metri. Il progetto ROV-E ("Lightweight technologies for exploration rovers") ha definito la necessità di ridurre il costo della missione. Per ridurre il peso del rover verranno usati materiali compositi all'avanguardia. Tuttavia, concentrarsi unicamente sulla riduzione del peso di ciascuna struttura dell'apparato non porta a un'ulteriore riduzione della massa del carico utile complessivo. La soluzione immaginata dal progetto ROV-E è stata quella di progettare scudi di protezione, monitoraggio delle condizioni, trattamento dati, generazione energia e altri componenti che integrano funzioni multiple. Esso ha preso in considerazione la rivoluzionaria tecnologia delle strutture multifunzionali (MFS) che elimina telaio, contenitori per elettronica e cablaggi integrando componenti elettronici, controllo termico e struttura in un singolo elemento. Proposto per la prima volta negli anni 90 del secolo scorso, questo concetto per l'architettura dei veicoli spaziali consiste nel collocare la maggior parte dei componenti elettronici nella struttura che regge il carico. Anche i circuiti stampati possono essere laminati negli strati superficiali della struttura. Questo approccio, abbinato a compositi polimerici a bassa densità fatti di fibre ad alta resistenza, riduce notevolmente il peso complessivo. Nello specifico, la prima fase del progetto è stata dedicata all'adattamento delle proprietà termiche, meccaniche ed elettriche dei compositi affinché andassero bene con le funzionalità aggiunte alle MFS. Per calcolare i risparmi di massa, volume ed energia ottenuti con i materiali scelti è stata svolta una serie di test su differenti materiali ed è stato sviluppato un modello numerico. La fase successiva di ROV-E ha comportato la revisione dei parametri di base della progettazione in simulazioni al computer che ricreano le condizioni che si incontreranno sul Pianeta rosso. Un'enfasi particolare è stata posta sui sotto sistemi di mobilità, poiché il robot affronterà ostacoli con forme complesse (rocce), terreni irregolari con ciottoli e sabbia. Sulla base dei risultati, sono state proposte indicazioni per il miglioramento della navigazione su terreni misti. La tecnologia MFS sviluppata è molto versatile e può essere utile in applicazioni dove massa e volume sono una preoccupazione, come ad esempio nelle telecomunicazioni e nei microsatelliti di navigazione. Il solo dispositivo di accumulo dell'energia della MFS sviluppata può fornire un risparmio del 2 % della massa del sistema e, in sostanza, contribuire alla riduzione del consumo di carburante e del costo della missione.

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