Una visione d’insieme del sistema ATENA, la soluzione Argotec per testare a terra le funzioni di comunicazione, controllo e manovra dei nanosatelliti di sua produzione basata sull’impiego di un braccio robotico Racer-7-1.4 di Comau.
La Argotec di Torino è impegnata a 360 gradi nelle soluzioni per lo spazio, dal cibo per gli astronauti ai nanosatelliti. Per testare questi oggetti ha sviluppato il sistema ATENA, basato su un robot Racer di Comau. Vediamo di cosa si tratta.
di Giovanni Invernizzi
Tra le tante aziende hi-tech italiane che lavorano in settori di frontiera, la Argotec di Torino è senz’altro una di quelle più proiettate nel futuro. L’azienda sviluppa un gran numero di soluzioni per lo spazio, dal cibo per gli astronauti a sistemi di controllo termico per navicelle spaziali, come quello attualmente a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Ha inoltre messo a punto una macchina per il caffè in grado di estrarre la bevanda anche in condizioni di gravità ridotta, o microgravità, ed è attiva nello sviluppo e nella produzione di nanosatelliti. Per quest’ultimo settore si prevede un vero e proprio boom in futuro, anche per effetto di una serie di grandi progetti che puntano sull’invio in orbita di estese flotte di questi oggetti – che hanno pesi compresi tra qualche centinaio di grammi e una trentina di chilogrammi – allo scopo di creare nuovi servizi, per esempio nel settore delle telecomunicazioni.
Il cubo vetrato in cui è collocato il sistema di controllo missione di Argotec. Collegato alla Nasa è il luogo dove vengono monitorati gli esperimenti condotti sulla Stazione Spaziale Internazionale, che utilizzano soluzioni sviluppate dall’azienda torinese.
IL BUSINESS DEI NANOSATELLITI
I nanosatelliti sviluppati da Argotec, come quello per la missione LiciaCube dell’Agenzia Spaziale Italiana, non soltanto riescono a condensare in spazi estremamente contenuti le funzioni di oggetti molto più grandi, ma devono avere anche la capacità di effettuare correzioni di traiettoria o cambiamenti di assetto. Una caratteristica che tutti i satelliti orbitanti devono avere per essere in grado di evitare possibili collisioni o per adattarsi a nuove condizioni operative. Si tratta di funzionalità che sarebbe opportuno testare in modo approfondito prima del lancio nello spazio, ma che finora è stato impossibile simulare in modo completo a terra. Ora Argotec, in collaborazione con Comau, ha trovato una soluzione che si affida ai robot per superare i limiti tecnici riscontrati.
Il dettaglio di un nanosatellite Argotec posizionato sul polso del robot Comau. Il braccio sfrutta i suoi 6 gradi di libertà per riprodurre in modo fedele alla realtà i movimenti dell’oggetto come se si trovasse in orbita intorno alla Terra.
TEST A TERRA
In particolare, i satelliti di ultima generazione sono dotati di sistemi in grado di decidere in autonomia le correzioni da apportare alla posizione del satellite, basati sui dati provenienti da sensori o da sistemi ottici che rilevano foto dalle quali, poi, è possibile calcolare con precisione il tipo di manovra da eseguire. “Con gli strumenti hardware e software disponibili fino a oggi potevamo soltanto ottenere una serie di ‘istantanee’ delle posizioni assunte in successione dal satellite, ma non riprodurre tutta la catena di operazioni che si innesca con l’acquisizione di dati dei sensori e che porta poi il computer di bordo a attivare un sistema propulsivo per modificare la posizione o attivare il sistema di controllo dell’assetto. Per realizzare un collaudo funzionale completo già a terra, avevamo quindi bisogno di una soluzione che andasse oltre la simulazione software. Abbiamo pensato a un braccio robotico di movimentazione che ci consentisse di mettere in pratica nei nostri laboratori tutti i movimenti calcolati dal computer”, spiegano in Argotec.
Un altro dettaglio di un nanosatellite in fase di test sul sistema ATENA.
UN AIUTO ROBOTICO
Da questa riflessione interna ad Argotec è scaturito ATENA, un sistema capace di accogliere il satellite all’interno di un anello retroazionato che consente di testare i protocolli di comunicazione tra i vari sottosistemi e verificare la loro interazione. L’anello viene sostenuto e movimentato da un robot Racer di Comau. “Cercavamo un braccio robotico in grado di riprodurre la realtà senza gravità dello spazio, in cui non esistono un ‘sopra’ o un ‘sotto’. Quindi avevamo bisogno di un robot capace di agire su tutti i 6 gradi di libertà, flessibile, responsivo alle caratteristiche di inerzia, massa e velocità di attuazione dei comandi. Il robot Racer-7-1.4 di Comau si è rivelato, dopo un’attenta ricerca sul mercato, lo strumento ideale”, spiegano ancora i tecnici dell’azienda torinese. Ne è nata una collaborazione da cui è scaturito un sistema brevettato da Argotec, capace di emulare in tutto e per tutto le fasi di una missione di un satellite di tipo Cubesat, così chiamato dal primo del suo genere, progettato a partire dal 1999 dalle Università della California e di Stanford.
La camera pulita di Argotec, in cui componenti destinati a impieghi nello spazio, riservati anche ai nanosatelliti, vengono assemblati e testati.
REALISMO ASSOLUTO
Attraverso l’interazione di hardware e software, il meccanismo è in grado di attuare movimenti complessi nello spazio tridimensionale, replicando i movimenti e i relativi tempi di reazione che l’hardware adotterebbe nelle condizioni reali dello spazio. Quando il satellite viene montato sul polso del robot, l’intero sistema ATENA inizia a funzionare riproducendo tutti i movimenti che i sottosistemi di controllo di bordo comandano.
Il satellite è all’interno di un laboratorio ma può ruotare sul proprio asse come se fosse nello spazio. “Il sistema è così realistico e versatile che possiamo iniziare a utilizzarlo direttamente fin dalle prime fasi di progettazione. Siamo in grado di testare il comportamento di un satellite e il suo assetto senza aspettare di spedirlo nello spazio. Senza questa soluzione, avremmo dovuto effettuare una serie di test per verificare ogni singolo scenario operativo di un’intera missione. Grazie all’utilizzo del Racer-7-1.4 Comau invece, non solo effettuiamo tutti questi test molto più velocemente, ma possiamo anche ipotizzare eventuali configurazioni di scenari casuali per verificare il comportamento dell’intero sistema”, commenta Gianmarco Reverberi, Avionics Engineer di Argotec. ©WEROBOTS
Uno “small sat” sviluppato da Argotec verrà utilizzato nel progetto LiciaCube, coordinato dall’Agenzia Spaziale Italiana, che ha lo scopo di osservare l’impatto tra il satellite e un asteroide e recuperare dati fondamentali per la ricerca spaziale.
