Sensori più intelligenti per incarichi autonomi nelle missioni spaziali
Le riparazioni, l’approvvigionamento e il rifornimento di carburante di satelliti in orbita e le missioni di esplorazione planetaria mediante rover richiedono livelli di abilità e destrezza quasi umane mentre operano in maniera autonoma. «Più vicino alla Terra, dove la comunicazione è più facile, a volte il controllo terrestre è d'aiuto. Ma nello spazio le informazioni arrivano in differita, quindi è necessario assicurarsi che il sistema possa pianificare la missione e prendere le decisioni in autonomia», spiega la responsabile del progetto I3DS, Sabrina Andiappane, responsabile dello studio di R&S e ingegnere dei progetti futuri presso Thales Alenia Space, a Cannes, Francia. I singoli sensori utilizzati per la navigazione e altri scopi sono spesso prodotti a livello commerciale, di solito con interfaccia e software proprietari. Il progetto I3DS, finanziato dall’UE, ha integrato sensori e rilevatori all’avanguardia utilizzati in tali missioni per formare una singola suite e ha potenziato il software per migliorare le risposte in tempo reale nonché l’elaborazione dei dati combinati per far funzionare sistemi robotici. Include dati provenienti da sensori visivi, come fotocamere ad alta risoluzione, 3D e termiche a infrarossi; sensori stellari che orientano un veicolo usando le stelle; sensori tattili e di contatto che rilevano un ostacolo; sensori remoti come radar e lidar. Include anche dispositivi di illuminazione da usare durante le eclissi o in assenza di luce solare. Un rover planetario, per esempio, ha bisogno di tutti i sensori per assicurarsi di andare nella giusta direzione e per evitare gli ostacoli. Sistema modulare «Questi sono sensori intelligenti per missioni intelligenti, con possibilità di pre-elaborazione per le fotocamere, e i dati sono resi più facili da comprendere se inseriti in un altro sistema». I sensori devono essere sincronizzati, funzionare a una determinata frequenza e gli algoritmi devono essere abbastanza veloci al fine di raggiungere l’operabilità in tempo reale. «È stato difficile raggiungere questo risultato», afferma. L’idea è di arrivare a una maggiore precisione rispetto a qualsiasi sensore operante indipendentemente. Ciò ha coinvolto specialisti nelle capacità di fusione ed elaborazione dei dati per specificare, progettare, integrare e testare le diverse architetture in tutta l’architettura del sistema robotico. La piattaforma integrata è sviluppata come un sistema plug and play modulare. «C’è un pannello di sensori disponibili e si può scegliere quello che si desidera. È possibile scambiare un sensore con un altro, senza comprometterne il funzionamento. Ciò che non siamo stati in grado di integrare completamente è il radar che è soggetto a speciali norme di sicurezza per il collaudo. Questo ha comportato la mancata esecuzione dello stesso durante il ciclo di vita del progetto», spiega Andiappane. Unità di comando L’unità di comando dello strumento, che si interfaccia con tutti i diversi sensori e invia i comandi giusti nello stesso ambiente software, è una scheda madre da 233 x 160 mm. «Abbiamo dimostrato che il sistema funziona, ma ovviamente è necessario svilupparlo ulteriormente affinché possa andare nello spazio. Per le missioni spaziali tutta l’elettronica deve essere resistente alle radiazioni», aggiunge. L’UE ha finanziato diversi progetti sulla robotica spaziale parallelamente all’I3DS. Nell’ambito del progetto di proseguimento European Robotic Orbital Support Services (EROSS), Andiappane afferma: «Prenderemo i diversi elementi costitutivi, ad esempio i sensori e le altre strutture, come la navigazione, e li integreremo ulteriormente affinché siano in grado di funzionare in un sistema (robotico) ancora più grande per dimostrare la manutenzione in orbita».
Parole chiave
I3DS, EROSS, spazio, satellite, sensori, robot