Il team che costruisce i bracci robotici per gli ‘spazzini’ delle orbite e i ‘carri attrezzi’ spaziali

Le sue prime scoperte, da bambino, erano quelle fatte assemblando mattoncini e aprendo qualsiasi cosa per guardare come funzionava: “È il mio primo ricordo con papà, le costruzioni coi Lego oppure smontare e rimontare gli oggetti”. Ora Andrea Antonello, 35 anni, ingegnere aerospaziale di Mestre, guida un team che progetta un innovativo braccio robotico per “spazzini” e “carri attrezzi” spaziali. Strumenti da usare in orbita attorno alla Terra ma anche oltre, sulla Luna per esempio. L’orizzonte è Asimov, la fantascienza, che somiglia sempre più alla realtà della nostra civiltà spaziale.

Difficile associare la Somerset House di Londra alle missioni in orbita. Eppure questo grande complesso neoclassico affacciato sulla riva del Tamigi, che fu dimora dei reali d’Inghilterra, è divenuto, negli ultimi decenni, dimora della creatività, ospitando decine di attività dall’arte al business e alla ricerca tecnologica. È in uno spazio nei sotterranei nel piano interrato che Andrea Antonello lavora al Crab, il suo braccio robotico per satelliti. Qui infatti ha sede la filiale britannica di ClearSpace, azienda svizzera nata per risolvere il problema dei detriti orbitali, pezzi di razzi, satelliti defunti e frammenti orbitanti, spazzatura che schizza a 28 mila chilometri all’ora su orbite sempre più affollate e che mettono in pericolo altri satelliti e pure gli astronauti a bordo delle Stazioni spaziali.

Afferrare e togliere di mezzo

La ClearSpace svizzera è stata selezionata anche dall’Agenzia spaziale europea (Esa) per un’altra missione di rimozione di un oggetto in orbita. La filiale britannica invece lavora con l’Agenzia spaziale del Regno Unito a una prima missione, nel 2026, su due satelliti britannici, grossi come una lavatrice: “La missione sarà quella di avvicinare e agganciare due satelliti defunti con un sistema che si chiama Claw, quattro tentacoli come le zampe di un ragno che cattureranno i client, li spingeranno in atmosfera dove si distruggeranno completamente nel rientro. Non rimane nulla ed è una procedura assolutamente sicura” afferma l’ingegnere aerospaziale, laurea e dottorato all’Università di Padova.

Afferrare e togliere di mezzo, sembra semplice ma le difficoltà sono diverse: una sarà quella di agganciare satelliti che potrebbero essere in rotazione su sé stessi, difficili da arpionare “ma questo lo scopriremo solamente quando li avremo avvicinati, aperto i tentacoli e inquadrati con la camera. Un’operazione da fare con molta attenzione perché si rischia non solo di fallire la missione ma anche di creare nuovi detriti in caso di impatto o un aggancio troppo duro” aggiunge.

Un braccio più smart per un carro attrezzi orbitale

Dal 2022 Antonello, assieme a quattro giovani colleghi, progetta un dispositivo innovativo che volerà per la sua prima missione nel 2026. Dietro di lui, durante l’intervista in videocall, giovani colleghi si consultano piegati sugli schermi dei pc a discutere su linee di codice: “L’età media è di 25 anni, io sono tra i più vecchi” sorride. Poi prende uno dei pezzi che compongono e lo mostra, è uno dei giunti, l’articolazione sulla quale si snoda Crab, il braccio robotico sperimentale, e spiega come funzionerà: “Il nostro braccio non farà la cattura, sarà il dimostratore di una tecnologia ancora da testare. Quando saremo in orbita lo attiveremo per ispezioni con una camera e una pinza che proverà a manipolare una zona del nostro stesso satellite: un pezzo maniglia per esempio, profili realistici che prendiamo come dimostrazione e servirà in futuro per nuove applicazioni per l’in orbit servicing”.

Si tratterà anche di mettere alla prova il software di controllo di un braccio che è molto più “smart” rispetto ai tentacoli di cattura e rilascio, che non può e non potrà prescindere da algoritmi che usano anche l’Intelligenza artificiale: “Faremo test anche per operazioni semiautonome perché nello spazio spesso non è possibile controllare i movimenti in tempo reale a causa della latenza del segnale e delle distanze, soprattutto in orbita geostazionaria”.

Le nuove frontiere

I servizi in orbita sono uno dei nuovi settori del business spaziale. Dalla rimozione “bruta” di satelliti non più funzionanti, quindi fuori controllo, per liberare le orbite, al fare rifornimento di carburante o di energia per le batterie, per allungarne la vita operativa. È anche a questo che Antonello guarda quando studia cosa far fare a Crab, a iniziare proprio da aggancio e cattura: “C’è molto mercato per questo tipo di servizi - osserva - sia in orbita bassa, soprattutto per la rimozione, che in orbita geostazionaria (fino a cento volte più lontana dalla Terra, 36 mila chilometri ndr), dove ci sono satelliti più grandi e costosi con investimenti di capitale enormi. Con questo sistema si può aumentare la vita di 5-7 anni”. La tempistica, in ambiente spaziale, è tutto. “Ho imparato una cosa molto divertente: se per esempio una compagnia telefonica vede il proprio satellite spostarsi dal proprio posto in orbita per qualcosa che è andato storto, e c’è un altro satellite pronto a occuparlo, quello slot è perduto”.

Dalla fabbrica, all’orbita, alla Luna

Andrea Antonello dice che, nonostante si sia abituati a considerare lo spazio l’avanguardia per antonomasia, sui bracci robotici è molto più indietro rispetto all’industria. Lui, che dopo un’esperienza negli Stati Uniti al Mit e alla Georgia Tech è approdato a Londra per lavorare per una piccola azienda nel settore medicale, da novembre 2022 è stato assunto da ClearSpace proprio per “spazializzare” questa tecnologia che lassù deve fare i conti con temperature estreme e radiazioni: “Qui a ClearSpace avevano solo l’idea di un braccio robotico, in un anno siamo riusciti a fare primo prototipo a una frazione del costo, con un metodo di progettazione che si chiama Agile”.

Un piccolo team

Consiste nel fare test, analizzare ciò che non va e ripetere il test aggiungendo nuovi elementi e parametri. Come si fa con il codice dei software, oppure come SpaceX con i razzi: “È ideale per le startup e per sviluppare nuovi prodotti. Lavoriamo con interazioni veloci, usando stampanti 3D, testiamo meccanismi con materiali che costano un decimo. Ci tengo a dire che lo abbiamo fatto con un team di quattro persone, senza i mezzi che possiedono grandi compagnie o le agenzie spaziali” spiega l’ingegnere, che all’orizzonte vede applicazioni molto più aliene, quasi fantascientifiche, per questo braccio.

Il futuro

Per esempio come parte dell’esplorazione spaziale nei prossimi anni, dato che molte aziende private stanno per affrontare la grande traversata verso la Luna: “Penso che potrà essere molto utile per i servizi di in orbit servicing, per costruire grandi strutture in orbita come lo Space based solar power, gigantesche centrali di produzione di energia solare nello spazio, dove servirà grande capacità robotica, autonoma e teleoperata. Oppure per l’esplorazione planetaria, dalle operazioni di un rover che va a raccogliere campioni di suolo o per assemblare materiali sulla Luna”. Habitat ed edifici della prossima colonia umana, la prima lontana dalla culla della nostra civiltà, potrebbero essere costruiti con blocchi stampati in loco. Proprio come gli amati mattoncini Lego, solo, su un altro Pianeta.