La NASA, l’Agenzia Spaziale Europea e gli investitori stanno destinando miliardi alla creazione di applicazioni robotiche e intelligenza artificiale adatte alle condizioni di gravità zero. Questa nuova e entusiasmante tecnologia ha il potenziale per supportare le missioni, agevolare l’esplorazione e forse un giorno persino rendere possibile il trasferimento su altri pianeti.
Dai primi robot come Robby nel Pianeta Proibito, fino alle icone di Star Wars R2-D2 e C-3PO, abbiamo immaginato i robot nello spazio per decenni. “Tuttavia, oggi non sono più confinati al grande schermo, ma stanno rapidamente diventando una realtà”.
“Penso che prima o poi andremo su Marte e che prima o poi lo esploreremo con gli esseri umani, ma credo che sia davvero saggio condurre prima tutta l’esplorazione robotica e imparare il massimo possibile. Una volta che avremo tratto il massimo insegnamento dai robot, sarà giunto il momento di inviare gli esseri umani e permettere loro di proseguire nella ricerca iniziata dai robot.
John Glenn, aviatore del Corpo dei Marines americano, ingegnere, astronauta, uomo d’affari e politico. Egli è stato il terzo americano nello spazio e il primo americano a orbitare intorno alla Terra.
Le sonde spaziali autonome
Dimenticate la Luna: preparatevi a esplorare ben oltre! Grazie a robot autonomi all’avanguardia, le opportunità di avventurarsi nei regni inesplorati del nostro Sistema Solare sono illimitate.
Anche se Venere e Saturno potrebbero non essere i luoghi più adatti all’uomo, l’idea di emigrare dalla Terra persiste. Per determinare se l’umanità sarà mai in grado di trasformare altri pianeti, è essenziale esaminarli e prepararli attentamente prima di considerare la loro colonizzazione. È qui che entrano in gioco le sonde spaziali.
Una sonda spaziale è un dispositivo senza equipaggio progettato per esplorare lo spazio e raccogliere dati scientifici di grande valore. Dotata di una serie di strumenti scientifici, viene lanciata dalla Terra per studiare l’atmosfera e la composizione di pianeti, lune e altri corpi celesti. Le sonde possono operare nello spazio profondo, orbitare intorno a pianeti o lune, o persino atterrare sulla loro superficie. Alcune sonde conducono missioni di sola andata, mentre altre fanno ritorno sulla Terra portando con sé campioni e dati di grande valore scientifico. Solitamente, queste sonde trasmettono le loro scoperte alla Terra mediante comunicazioni radio.
A partire dal novembre 2018, un robot denominato InSight sta effettuando esplorazioni su Marte, rilevando oltre 1.300 terremoti, alcuni dei quali causati dai movimenti di roccia fusa. Inoltre, ha registrato scosse sismiche provocate dall’impatto di meteoriti e ha rivelato la presenza di ghiaccio d’acqua nelle vicinanze dell’equatore marziano. Nella fase successiva della missione, InSight ha esaminato la struttura interna del pianeta, analizzando la composizione della crosta, del mantello e lo spessore del nucleo. Ha fornito dettagliati dati meteorologici raccolti durante un intero anno marziano (equivalente a 687 giorni terrestri), contribuendo a vari studi sull’atmosfera marziana. Ajay B. Limaye, professore assistente presso l’Università della Virginia, ha dichiarato in un’intervista al sito web dell’università: “Non c’è mai stata una tale quantità di dati provenienti da Marte raccolti direttamente dalla superficie del pianeta.”
Un assistente robotico spaziale galleggiante
Il CIMON (Crew Interactive Mobile Companion), sviluppato da Airbus per conto del Centro Aerospaziale Tedesco, è un assistente robotico autonomo e fluttuante che utilizza una versione dell’intelligenza artificiale IBM Watson. Oltre a un volto con schermo video, CIMON è dotato di una telecamera per osservare l’ambiente circostante e di una voce digitale che gli permette di rispondere alle domande e interagire con gli astronauti durante l’esecuzione delle attività.
La prima foto di CIMON nello spazio è stata scattata dopo due anni di lavoro a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. CIMON rappresenta il primo assistente dotato di intelligenza artificiale presente nel laboratorio orbitante. La sua concezione si basa su quella di un database, di un computer e di una fotocamera a mani libere, con l’obiettivo di fornire supporto alla ricerca scientifica.
Lo sviluppo di assistenti spaziali non si ferma qui. Airbus ha già creato una versione avanzata di CIMON, nota come CIMON-2, che ha fatto un debutto di successo sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2020. Inoltre, persino la NASA sta attualmente lavorando all’evoluzione di un assistente simile a ChatGPT per gli astronauti, mirando a promuovere “interazioni conversazionali” con le astronavi. In questo modo, l’influenza e la popolarità di OpenAI si estendono oltre i confini terrestri, arrivando anche nello spazio.
Cani robot sulla Luna
Prima di considerare la possibilità di abitare sulla Luna, è imprescindibile condurre una vasta ricerca scientifica. A sostegno di tale sforzo, scienziati e studenti hanno introdotto avanzati cani robot esploratori che potrebbero un giorno raggiungere il suolo lunare. Grazie alla loro capacità di arrampicarsi su pendii ripidi, saltare, scavare ed esplorare terreni accidentati, questi robot potrebbero un giorno contribuire all’esplorazione lunare e planetaria da parte degli esseri umani.
Un esploratore robotico a forma di cane denominato GLIMPSE, sviluppato congiuntamente dal Politecnico di Zurigo e dall’Università di Zurigo, ha già superato i primi test nel 2022, insieme ad altri esploratori robotici. Il compito di GLIMPSE è quello di acquisire ulteriori conoscenze sulla regione polare meridionale della Luna.
Un altro concetto di cane robot è rappresentato da LEAP (Legged Exploration of the Aristarchus Plateau), progettato per operare sulla superficie del lander europeo Large Logistics Lander (EL3) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Il suo design è stato influenzato dal robot a zampe ANYmal, creato dal Politecnico di Zurigo e dalla sua controparte ANYbotics.
“Con il robot possiamo esaminare caratteristiche fondamentali per studiare la storia geologica e l’evoluzione della Luna, come l’ejecta attorno ai crateri, i siti di impatto recenti e i tubi di lava collassati, dove il materiale potrebbe non essere stato alterato dagli agenti atmosferici spaziali e da altri processi.”
Patrick Bambach, ingegnere presso il Max Planck Institute for Solar System Research in Germania, ha commentato sull’importanza di queste iniziative.
Chiamare il meccanico per i satelliti
Lo spazio è popolato da migliaia di satelliti che non solo monitorano il tempo, ma esplorano anche pianeti e galassie per contribuire alla nostra comprensione dell’universo.
Ma cosa succede se qualcosa inizia a malfunzionare? Non esistono meccanici nello spazio, vero? In realtà, ne abbiamo qualcosa di simile. Magari non sono veri e propri meccanici, ma strumenti per le riparazioni.
Secondo Orbital Today, a metà del 2022 erano in orbita oltre 5.000 satelliti. La vita media dei satelliti è di 5-15 anni. Per tale ragione, alcuni di essi potrebbero guastarsi, mentre altri necessitano di manutenzione.
Fino alla metà degli anni ’80, i satelliti danneggiati non potevano essere riparati, ma tutto è cambiato con la Solar Maximum Mission della NASA, durante la quale un satellite è stato trasportato nella stiva dello Space Shuttle Challenger e riparato nel 1984. Da allora, vi sono state ulteriori missioni che hanno coinvolto il recupero e la riparazione di satelliti in orbita. Nel 2020, ad esempio, è stata condotta la missione MEV-1, la cui finalità era prolungare la vita di un satellite (Intelsat 901 o IS-901) in orbita geostazionaria, fornendo assistenza e capacità propulsive.
Sono in programma altre missioni per il rifornimento e la riparazione di satelliti in orbita. Nel 2024, per esempio, è previsto il lancio della missione OSAM-1 (On-orbit Servicing Assembly, Manufacturing-1), la quale avrà lo scopo di effettuare, per la prima volta nello spazio, l’ispezione, la ristrutturazione e il rifornimento di un vecchio satellite governativo americano.
L’assistente astronauta
Ecco R5, conosciuto anche come Valchiria, un robot umanoide alto 1,8 m e dal peso di 125 kg. È stato progettato per assistere gli astronauti nell’esecuzione di una vasta gamma di compiti nello spazio. Alimentato interamente a batteria, è dotato di attuatori multipli che consentono 44 gradi di libertà, mani a pinza per svolgere attività e sensori, oltre a telecamere integrate nella testa e nel torace.
Inizialmente sviluppato dal Johnson Space Centre (JSC) per la DARPA Robotics Challenge del 2013, Valchiria è successivamente diventato parte della Space Robotics Challenge della NASA. Da allora, istituti quali la Northeastern University, il Massachusetts Institute of Technology (MIT) negli Stati Uniti e l’Università di Edimburgo in Scozia hanno collaborato allo sviluppo del software necessario per renderlo pronto per le missioni spaziali.
Valkyrie intraprende ora una nuova ed emozionante missione, non tanto lontano da casa (anzi, sempre sulla Terra), in Australia. Il suo obiettivo è quello di potenziare le capacità delle operazioni robotiche a distanza, migliorando l’efficienza e la sicurezza delle attività offshore di Woodside, proteggendo il personale e l’ambiente circostante. Attualmente in fase di test presso Woodside Energy in Australia a Perth, Valkyrie dimostra la sua versatilità nell’esecuzione di compiti vitali sia sulla Terra che nello spazio.
“Siamo entusiasti di avviare la prossima fase di sviluppo e sperimentazione di sistemi robotici avanzati che hanno il potenziale di influenzare positivamente la vita sulla Terra, consentendo operazioni più sicure in ambienti pericolosi”.
Shaun Azimi, responsabile del team di robotica manovrabilità presso il Johnson Space Centre della NASA
Nonostante sia attualmente un robot terrestre, Valkyrie o le sue versioni migliorate potrebbero un giorno essere inviati nello spazio.
Queste applicazioni dei robot nello spazio rappresentano soltanto la superficie dell’immensa galassia di possibilità. Dai robot progettati per operare in microgravità, appositamente concepiti per ambienti a gravità zero, ai robot planetari come i rover marziani, che hanno fatto scoperte rivoluzionarie, come l’indizio di acqua recente su Marte. Inoltre, esistono numerosi altri progetti e prototipi attualmente in fase di sviluppo.
Grazie a queste tecnologie avanzate che ci consentono di affrontare compiti che vanno ben al di là delle nostre capacità umane, le frontiere dell’esplorazione spaziale stanno avanzando in modo innovativo ed emozionante.
