Riflessione sugli equipaggi di futuri voli interplanetari

Che titolone. Però…
Da sempre le missioni spaziali manned vedono una manciata di astronauti in volo ed un buon numero di persone che li segue tecnicamente a Terra. Questi ultimi non si limitano a leggere dei dati dalla telemetria, ma possono attivare o disattivare dispositivi a bordo senza che lo facciano gli astronauti in volo.
Per volare verso Marte, tanto per citare il target preferito da tutti, come potrebbe un controllore agire su un veicolo che si trova a 20’ di distanza? Supponendo che il controllore nota una anomalia e che risponda in tempi rapidissimi, per prima cosa riceve il segnale con 20’ di ritardo sull’evento e la risposta impiegherà altri 20’ per raggiungere il veicolo. In totale 40’, nella migliore delle ipotesi, tra il momento in cui si verifica l’evento e quello in cui si interviene a sanarlo.
Credo sia impossibile per un equipaggio in orbita marziana sperare in un tempestivo intervento del controllo di Terra.
Questa semplice riflessione ci porta verso tre soluzioni:

  1. automatizzazione spinta del veicolo, per lasciare solo un minimo spazio d’intervento all’equipaggio. C’è questa capacità tecnologica oggi? Possiamo fidarci degli automatismi spinti?

  2. automatizzazione intensa ma non totale, lasciando più operazioni in carico all’equipaggio, ma questo significa anche aumentare il numero dei componenti dell’equipaggio e sobbarcarli di conoscenze supplementari sulla gestione del veicolo?

  3. automatizzazione limitata, ma equipaggio numeroso. Quante persone servirebbero?

Potrebbe esserci una quarta soluzione, ovvero semplificare i dispositivi di bordo, ma è fattibile?

Visto che sono stati spesso ideati progetti di missioni spaziali manned verso Marte, su questo punto, cosa dicono?

Le numerose missioni robotiche interplanetarie, che hanno anche superato i confini del sistema solare, dimostrano che si può raggiungere un buon livello di automazione. Ma un veicolo con equipaggio è molto più complesso.

la risposta presumo sarà 1), come spiega giustamente amoroso.

con la differenza che trattandosi di vite umane in gioco, non si rischia solo di buttare soldi, risorse e tempo se qualcosa nell’automazione non funziona.

Comunque visti i i tempi relativamente ridotti con cui possiamo inviare comandi da terra all’orbita di Marte i tecnici saranno ancora determinanti per lunghi anni, almeno fino a quando non si inizierà a tentare missioni manned a distanze ancora superiori

Basta osservare i treni e gli aerei: nei tremi c’é già l’SCMT che frena da solo, esegue un sacco di controlli ed ha un pulsante che il macchinista deve premere ripetutamente per dimostrare di essere sveglio e vigile, ma non la chiamerei una guida automatica; negli aerei c’é il pilota automatico che a breve eseguirà anche il decollo e l’atterraggio. Persino nelle auto sta dilagando la guida automatica, per il momento dedicata solo alla guida in corsia.

Perciò secondo me Ares la risposta é 2 tendente ad 1 nel futuro remoto. Quanto tempo ci vorrà per avere un’intelligenza artificiale affidabile? Perché in realtà é questa la tua domanda. Ed é una bella domandona!!

Guardando alle cose dal mondo delle operazioni, credo che sia attorno al 2), dove il criterio base sarà di automatizzare completamente le operazioni tediose, ripetitive e a rischio di errore per bassa concentrazione, e di semi-automatizzare molte altre lasciando l’ultima parola (la conferma) ad un umano.
I membri dell’equipaggio saranno comunque addestrati, secondo me, a svolgere qualsiasi operazione in modo manuale, visto che automation = software e si sa che avere failure e bug nel software è sempre possibile nonostante tutti i collaudi e i test che si possono svolgere.
Non metto un accenno negativo su questa mia ultima frase: è un dato di fatto e diventiamo sempre più bravi a scrivere software relativamente corretto al primo rilascio per poi migliorarlo nelle successive release.
Inoltre, l’approccio è normalmente fasato: non si passa da sistemi totalmente manuali a totalmente automatizzati in uno schioccar di dita, ma gradualmente partendo dai sistemi meno vitali.
Ma alla fine, se accettiamo che un software guidi le nostre auto e aiuti nei comandi di centinaia di migliaia di aerei ogni giorno, non vedo particolari motivi per non farlo su uno spacecraft.

Le sonde automatiche di oggi hanno già un buon livello, ma non vorrei mai essere a bordo mentre si verifica un “safe mode”, magari per qualche particella energetica che ha colpito il processone o similia (e, ad oggi, succede relativamente di frequente, quasi qualche volta per ogni missione).
Riguardo all’esempio di treni e aerei, ci sono già delle metropolitane automatiche (e ammaccate), come mi sembra che certe compagnie aeree consiglino fortemente (in pratica, obbligano col bel tempo) l’uso del pilota automatico in atterraggio.

L’equivalente del safe mode per un veicolo abitato è probabilmente progettato per non avere effetti catastrofici e anche la ISS dovrebbe avere qualcosa di simile.

Io ho pensato all’intelligenza artificiale perché i dispositivi odierni equivalgono più o meno a dei meccanismi stupidi; ossia: se si verifica un minimo imprevisto o un dato fuori parametro, vanno in palla. Lo abbiamo visto con Schiaparelli. Non é possibile pensare di affidargli totalmente la vita di persone, a meno che non si tratti di dispositivi estremamente semplici, super testati e prevedibili.

Beh, Schiaparelli è “andato in palla” e ha fatto notizia.
Per un rilevatore di assetto insufficiente di Schiaparelli ci sono quantità di satelliti e rover ancora funzionanti di cui non sappiamo quante volte si siano autocorretti.
Per dire che non mi pare siamo messi male male da questo punto di vista.
Poi certo, nell’human spaceflight, failure is not an option.

Rispondendo a te e a tutti, posso dire che la logica è la stessa anche per il safe mode dei satelliti, anzi, il safe mode si chiama così proprio perchè massimizza le funzioni di pura sopravvivenza del satellite, ed è “safe” perchè spegne o disattiva tutto quanto non è strettamente necessario alla sopravvivenza stessa.
Spiace quando accade per tre ragioni:

  1. si interrompe la produzione di dati scientifici
  2. consuma propellente per il mantenimento di un assetto forzato con un angolo tra pannelli solari e Sole pari a 90 gradi
  3. in genere, ma non sempre, avviene a causa di una seria anomalia di bordo

Su un mezzo manned credo che il Safe Mode equivalga a un modo dove i sistemi di bordo si riconfigurano richiedendo probabilmente un intervento umano diretto a seguito di una serie di errori/anomalie, ma che assicuri, anzi massimizzi, l’incolumità dell’equipaggio.

Io invece non parlerei tanto di automazione ultra-spinta ma di affidabilità intrinseca dei veicoli e dei sistemi molto maggiore rispetto al programma Apollo che ahimè rappresenta l’unica pietra di paragone che possiamo utilizzare se parliamo di esplorazione spaziale.

Se in una missione marziana si dovesse verificare in fase di atterraggio un problema simile a quello verificatosi con Apollo 11 (errori 1201 e 1202) la missione sarebbe spacciata dal momento che non sarebbe possibile un supporto immediato da parte del controllo missione che invece salvò l’atterraggio di Apollo 11.

Idem per un problema stile Apollo 13 dove anche in quel caso fu la reazione immediata del controllo missione a salvare l’equipaggio.

I veicoli crewed che spediremo verso Marte o altre destinazioni lontane dovranno essere almeno un ordine di grandezza più affidabili e fault tolerant di quelli Apollo proprio perché un guasto al sistema ambientale o durante le fasi più critiche e dinamiche (atterraggi e ri-decolli) potrebbe essere fatale.

Per tutte le altre fasi e gli altri sistemi non vedo invece grossi problemi nel lag di comunicazione. Gli astronauti si arrangerebbero fino ad istruzioni più precise e dettagliate.

Con gli aerei non funziona proprio così… I piloti tendono a eseguire il maggior numero di atterraggi manuali (seppur seguendo un ILS) possibili, proprio per non perdere il tocco in situazioni di emergenza. Un atterraggio totalmente automatico (CAT III Landing) in genere si esegue quando la visibilità è così scarsa che quando si giunge all’altezza di decisione il pilota non vede ancora la pista. Senza contare che paradossalmente ciò aumenta il carico di lavoro dei piloti.
Scusate l’OT

Si pure a me mio cognato pilota di linea mi ha parlato di atterraggi strumentali solo in caso di nebbia. Il che pare apparentemente un controsenso, se non che probabilmente, come dice DDD, i controlli in tal caso debbono aumentare pure da parte umana.
Occorre sicuramente del sangue freddo per lasciar scendere l’aereo da solo con la visibilità pari a zero :fearful:

Senza parlare del fatto che durante gli atterraggi automatici il numero di atterraggi/ora è molto ridotto in quanto serve più spazio tra un aereo e l’altro, in modo da evitare interferenze nella strumentazione.

Atterraggio “strumentale” (CAT III ecc) non vuol dire “automatico”, anzi! e nemmeno “autoland”.
Seppure esista la possibilità di fare atterraggi completamente automatici, questo non esclude assolutamente la continua attenzione dei piloti.

Beh certo, ho solo estremamente semplificato, ci sono atterraggi in cui il pilota controlla solo l’allineamento orizzontale, altri in cui il pilota automatico controlla la discesa e si disinserisce prima del flare. Quello che volevo dire è che tutti gli atterraggi “automatici” sono CAT III, ma non è vero il contrario.

Lupin ha in parte centrato il problema.
Dedurrei che usando le attuali tecnologie, in parte confermato anche da Marcozambi, un semplice equipaggio di tre persone non è sufficiente a garantire la copertura di tutta la componentistica di bordo.
Pure, anche i progetti semi ufficiali mostrano veicoli per un equipaggio ristretto (strano visto che Orion potrà trasportare otto persone, se non ricordo male). Sappiamo bene che ogni componente dell’equipaggio in più comporta il trasporto di viveri ed altri consumabili in più che incidono sulla propulsione e le dimensioni del veicolo stesso.
Così, a spanne, direi che partendo oggi, supponendo di aver risolto il problema delle radiazioni, per un volo su Marte occorrerà un equipaggio che stimerei in una decina di persone.
Vedo poi che la discussione si spinge verso l’automazione e la capacità dell’intelligenza artificiale di progredire, ma non verso una semplificazione dei dispositivi di bordo. La possibilità di produrre nuovi materiali che semplifichino la realizzazione dei dispositivi di bordo? So che usando stampanti 3D (industriali) è possibile realizzare pezzi che non richiedono più “viti e bulloni”, con risparmio di peso e miglioramento delle prestazioni. E’ possibile che introducendo delle novità sull’hardware si possa avere dispositivi più sicuri, quindi meno controlli?

E’ proprio questo che intendo, che succeda quando non deve, cioè in prossimità di un inserimento in orbita, durante un atterraggio, un rendez-vous…
Se entro pochi minuti devo accendere i motori oppure trovarmi diretto verso Giove, e a causa di un raggio cosmico nel processore mi si gira la nave nel verso sbagliato, allora non andiamo d’accordo XD.
Parimenti, succedesse qualcosa durante l’atterraggio (Apollo 10-11 - Schiapparelli… la lista è lunga).
A meno che la nave in safe mode sia in grado di fare realmente tutto quello che fa durante la navigazione normale, eccettuati magari gli strumenti scientifici…
Però in quel caso magari dovremmo parlare di backup mode

Io non lo so se una navicella in fase critica (inserimento in orbita) possa andare o meno in safe mode.
Penso che a quel punto sia meglio il guasto, dove magari la sonda o qualche componente continuano pure a funzionare correttamente così da salvare la baracca.
Ma mi rendo conto solo ora che ho capito molto poco circa che cos’é il safe mode.

Io penso alla seconda opzione ma considera che le prime missione interplanetarie dovrebbero essere fra 15/20 anni come minimo quindi la tecnologia sarà molto diversa da ora.