Sistemi robotici modulari per la costruzione di strutture spaziali

Nuovo articolo di Luca Frigerio pubblicato su AstronautiNEWS.it

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Interessante articolo che mi ha fatto tornare in mente la vecchia proposta di Buzz Aldrin del cosidetto “Aldrin Cycler” una specie di traghetto (pensato per Marte) che percorra delle orbite solari che lo portino ad effettuare dei regolari Fly By di Terra e target (Marte ad esempio) senza mai entrare in orbita.
Queste strutture potrebbero essere molto grandi ed essere servite da navette sia dalla Terra che da Marte.
L’ovvio svantaggio è che i passaggi verrebbero effettuati ad alta velocità (richiedendo quindi grandi accelerazioni/decelarazioni)
Perchè il tutto sia conveniente il progetto dovrebbe soffrire di “gigantismo” (grande traghetto piccole navette) ed essere accompagnato dalla capacità di costruire “depositi di carburante” alimentati da risorse extra terrestri.
Molto lavoro per i sistemi robotici modulari !!

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Non ho ben capito… come farebbe ad essere vantaggioso? il fatto che il traghetto sia così esteso da sfruttare il gradiente gravitazionale vicino ai corpi di cui fa l’assist?

Più che altro sul traghetto ci sarebbero tutti i sistemi di supporto vitali necessari durante i mesi della traversata, che così non dovrebbero entrare/uscire dall’orbita ad ogni missione. Verrebbero lasciati nel ciclo e sarebbe raggiunto durante i fly by da piccole navicelle, più facili da manovrare

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Ok, ha del senso!

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In realtà il progetto era ancora più complesso (almeno per come ce lo prospettarono all’università - il secolo scorso ! - )
Prevedeva infatti due stazioni orbitanti (attorno alla Terra e a Marte rispettivamente). Una variante prevedeva di usare come “stazioni orbitanti” le lune di Marte - variante con i suoi pro e i suoi contro.
A questo punto il veicolo da accellerare/decelerare era estremamente leggero (praticamente il LEM) visto che gli astronauti l’avrebbero usato per poche ore.
Il vero problema è che di questi “traghetti” ne servono almeno 2 (andata e ritorno)
L’orbita energicamente più conveniente prevede tempi di transito Terra - Marte (e viceversa quella “di ritorno”) dell’ordine dei mesi, ma l’orbita completa è della durata di una decina d’anni.
Quindi con 2 traghetti si può fare un viaggio ogni 10 anni, con 4 ogni 5, con 8 ogni 2 anni e mezzo e così via.
Se consideriamo che la ISS è costata 200 miliardi e ci son voluti 10 anni per costruirla …
L’utilizzo di sistemi robotici modulari, ma soprattutto l’uso di risorse extra-terrestri (Luna e/o asteroidi) renderebbe fattibile un tale approccio in un futuro certo non prossimo

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i costi sono sempre e comunque relativi a un sacco di cose. La ISS non “vale” 10 miliardi, nel senso che se adesso la si volesse replicare costerebbe una frazione misera di quella cifra, probabilmente qualche milione. L’economia di scala nei prototipi non c’è e mantenere tutta la struttura che serve a fare un pezzo solo è drammaticamente impattante. In questo contesto forse potrebbe avere senso un sistema con molti veicoli, perché il costo per veicolo sarebbe molto inferiore, anche se va da sé che il costo complessivo non potrebbe essere inferiore, ma non lo sarebbe nemmeno il servizio

Beh, con qualche milione lanci un Electron (6 M$). Solo per lanciare un Falcon 9 te ne servono 62 di milioni. Ci vorrà anche un bel po’ di collaborazione internazionale e disclosure IMHO.

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mi riferivo alla costruzione, non al lancio. Chiaramente lanciare quella massa ha comunque costi rilevanti.

Infatti lanciare cose dalla Luna è estremamente più conveniente (basta pensare al LEM)
In un futuro, certamente non prossimo, potremo avere sulla Luna fabbriche di satelliti e componenti spaziali che utilizzano risorse extraterrestri
Ovviamente, visto il costo, non abbattibile, della presenza umana fuori dalla Terra, tali fabbriche dovranno essere gestite in remoto da Terra (come oggi alcuni osservatori astronomici), superando in qualche modo il problema del “gap” di 1 secondo circa dovuto alla distanza.
A quel punto potremo parlare di una vera economia extra terrestre …
C’è tempo !

Risolvi il problema mettendo un uomo sulla Luna che lavora con la macchina in tempo reale.
La macchina si compone di un software esperto che usa i robot come periferiche e che vede nell’uomo solo un controllore che entra in azione solo in caso di problemi.
Però si può anche fare a meno dell’uomo. In fin dei conti un secondo di ritardo ci può stare.

Per il trenino Terra-Marte non ci sarebbe problema, se solo ci fosse già qualcuno su Marte. Non lo si può anticipare per la Luna?

Mi era sfuggito il messaggio
… Però si può anche fare a meno dell’uomo. In fin dei conti un secondo di ritardo ci può stare.
La presenza umana renderebbe anti economica qualunque tipo d’attività e dovrebbe quindi essere limitata alle missioni scientifiche
… Non lo si può anticipare per la Luna?
Il famoso “gateway” (o mini stazione orbitante attorna alla Luna) ha degli aspetti che ricordano questo progetto …

Dipende. Un essere umano ha una capacità di risolvere i problemi che le macchine ancora non hanno. Se il lavoro svolto dagli automi lunari è prezioso, può anche valere la pena di mettere un uomo sulla Luna o dintorni per risolvere problemi di qualsiasi natura in tempo reale.

Il gateway, se si farĂ , occorre sapere cosa verrĂ  dopo di lui.
Tornando al titolo, il concetto di modularitĂ  potrebbe essere in se una delle chiavi del futuro spaziale.
Se oltre che agli automi anche le strutture spaziali fossero modulari, con gli stessi pezzi che uso per un “astronave” ci faccio una stazione spaziale. Al punto che la differenza tra veicolo e stazione potrebbe dipendere dalla presenza di un modulo propulsivo. In caso di avarie isolo/sostituisco il modulo e non l’intero complesso. ovviamente una struttura modulare comporta anche delle difficoltà progettuali perché ogni punto d’aggancio è un punto debole del sistema.
Scelte del futuro.

Speriamo non troppo lontano …