Officine spaziali
Dove sono assemblati e testati i veicoli spaziali? Esistono e come sono fatte le “officine spaziali”? Possono essere sulla Terra o in orbita e comprendono camere bianche, astronauti-meccanici, robot autonomi e centri di controllo che rappresentano elementi chiave per rendere le missioni spaziali sempre più sicure e sostenibili. Quelle in orbita prevedono anche operazioni di “riparazione” e manutenzione extraveicolare e, spesso, hanno come scenario emozionanti passeggiate nello spazio. Ne abbiamo parlato con Martina Orefice, tecnologa dell’Asi
Esiste un’officina delle navicelle spaziali? Non nel senso tradizionale del termine, ma l’idea non è affatto metaforica. Ce lo spiega Martina Orefice, tecnologa nel Settore sviluppi tecnologici e progettazione spaziale dell’Agenzia spaziale italiana (Asi): “L’esplorazione spaziale moderna si fonda su una rete di officine (chiamiamole così) distribuite tra la Terra e l’orbita, fatte di infrastrutture, procedure e competenze che accompagnano satelliti, stazioni e sonde lungo tutto il loro ciclo di vita. Un esempio si trova nello spazio, a bordo della Stazione spaziale internazionale (International space station - Iss). Qui la manutenzione è un’attività strutturale: moduli, pannelli solari, sistemi di alimentazione, computer e strumenti scientifici sono progettati per essere sostituiti o aggiornati”.
Extra-vehicular activity ©Nasa
Le attività extraveicolari (Extra-vehicular activity - Eva) rappresentano l’intervento diretto nello spazio, con astronauti che operano come tecnici altamente specializzati in un ambiente estremo. Certo, non sempre tutto fila liscio come dovrebbe, come ha mostrato l’incidente avvenuto a Luca Parmitano nel 2013. “L’acqua iniziò a riempire il casco durante una Eva”, racconta Orefice. “Questo ha mostrato con chiarezza quanto la manutenzione riguardi non solo la stazione, ma anche le tute spaziali, e quanto sia di fondamentale importanza prevenire le problematiche con mirate verifiche sulla Terra”.
Infatti, la maggior parte delle “officine spaziali” resta a Terra. Dalla fase di design all’assemblaggio e alla verifica finale ogni componente è sottoposto a un percorso regolato da standard severi e processi di qualifica rigorosi, pensati per eliminare ogni possibile fonte di guasto. “Satelliti e missioni robotiche, una volta lanciati, non sono quasi mai riparabili. Ogni componente deve funzionare correttamente fin dal primo istante. L’assemblaggio e la verifica, in particolare, avvengono nelle cosiddette camere bianche, ambienti a contaminazione controllata dove temperatura, umidità e concentrazione di particelle sono rigidamente regolati. In questi spazi, anche un singolo granello di polvere può compromettere un sensore ottico o un meccanismo di precisione”, prosegue Orefice.
Un esempio si trova appena fuori Washington, dove ha sede il Goddard space flight center, il principale complesso di voli spaziali della Nasa, intitolato al pioniere americano della missilistica, Robert H. Goddard, che ospita scienziati, ingegneri e tecnologi che costruiscono veicoli spaziali, strumenti e nuove tecnologie per studiare la Terra, il Sole, il nostro sistema solare e l'Universo. Qui è stato assemblato e testato il James Webb Space Telescope (Jwst), il più grande telescopio in orbita nello spazio, con 18 segmenti di specchio e una massa totale di circa 6.200 kg. I contributi su micro-otturatori, test criogenici e componenti strutturali sono solo alcuni dei tanti modi critici in cui gli ingegneri della Direzione ingegneria e tecnologia del Goddard Space Flight Center hanno garantito il successo del lancio di questo storico strumento ottico.
Webb è stato lanciato il 25 dicembre 2021. Non orbita attorno alla Terra come il telescopio spaziale Hubble, ma attorno al Sole a 1,5 milioni di chilometri (1 milione di miglia) di distanza dalla Terra, in quello che viene chiamato il secondo punto di Lagrange o L2. Sul sito della Nasa, si possono vedere le bellissime immagini dei test e dell’assemblaggio del telescopio.
Goddard Space Flight Center - James Webb Space Telescope ©NASA
In Italia, un ruolo centrale è svolto dalla Space Factory dell’Asi, che mira a rivoluzionare la produzione dei piccoli satelliti con l’utilizzo di una rete di infrastrutture interconnesse e integrate con avanzate tecnologie digitali. “Qui satelliti e strumenti scientifici sono integrati e sottoposti a test ambientali estremi: vibrazioni al lancio, cicli in termo-vuoto, radiazioni, cicli termici. È un’officina altamente tecnologica, ma con una filosofia molto concreta: prevenire ogni guasto possibile prima che l’accesso diretto al sistema diventi impossibile”, chiarisce l’esperta.
Dal punto di vista storico, il concetto di manutenzione spaziale si è evoluto nel tempo, fino a vedere astronauti impegnati a riparare in orbita sistemi danneggiati, trasformando lo spazio in un’estensione dell’officina terrestre e dimostrando il valore scientifico della manutenzione in volo. “Oggi questo approccio prende il nome di In-Orbit Servicing (IOS). Il concetto comprende ispezione, riparazione, rifornimento, aggiornamento e persino il deorbiting(1) controllato dei satelliti. Missioni robotiche dedicate, veicoli di servizio e sistemi autonomi sono in fase di sviluppo per prolungare la vita operativa delle infrastrutture spaziali e ridurre i detriti orbitali”, conclude Orefice. In questo scenario, dunque, l’officina non è più solo fisica, ma include software, algoritmi di diagnosi, Intelligenza artificiale e simulazioni avanzate.
Fonti: Martina Orefice, Asi, email: martina.orefice@asi.it; Nasa https://www.nasa.gov/goddard/
(1)Il deorbiting (o deorbitazione) è la procedura che riduce l'orbita di un satellite o veicolo spaziale per farlo rientrare nell'atmosfera terrestre, causandone la distruzione o il posizionamento in “orbite cimitero”