#AESAthon 2024 – Problemi spaziali

Appena due settimane fa, per la precisione il 15/05/24, si è conclusa la 4° edizione dell’AESAthon, l’hackathon di AESA Torino, in cui gli studenti del politecnico di ogni indirizzo e anno possono mettere alla prova le proprie conoscenze, abilità e il proprio ingegno per risolvere un problema a sfondo aeronautico o spaziale. Il tema di quest’anno era: space debris removal and in-orbit services.

Gli space debris, o detriti spaziali, sono uno dei problemi più gravi e di difficile soluzione nell’ambito spaziale. Si tratta di frammenti di satelliti, razzi e altri oggetti artificiali che orbitano attorno alla Terra senza controllo. Questi detriti spaziali variano in dimensioni, da minuscoli frammenti di vernice a pezzi di satelliti dismessi di diversi metri, e possono viaggiare a velocità elevatissime, cosa che li rende estremamente pericolosi, poiché anche i più piccoli frammenti possono causare danni catastrofici a satelliti funzionanti o a missioni con equipaggio. La crescente quantità di detriti non solo rappresenta una minaccia per le attuali infrastrutture spaziali, ma rende anche più difficile e pericoloso il futuro delle attività spaziali, la loro rimozione diventa quindi di fondamentale importanza se si vuole continuare a sfruttare lo spazio e le enormi opportunità che questo offre.

Per in-orbit services di satelliti si intende invece una serie di attività svolte direttamente nello spazio per mantenere, riparare, aggiornare o estendere la vita operativa dei satelliti. Questi servizi includono operazioni come il rifornimento di carburante, la riparazione di componenti danneggiati, l’aggiornamento di tecnologie a bordo e il riposizionamento dei satelliti nelle orbite desiderate.

Il tema rappresenta un problema di difficile soluzione e mette in difficoltà anche gli esperti del settore. Per aiutare i partecipanti a non sentirsi persi o disorientati nell’immensa vastità del tema sono intervenuti nella prima giornata dell’Hackaton, venerdì 10 Maggio 2024, 4 relatori che hanno presentato diversi aspetti di queste problematiche sulla base delle loro esperienze accademiche e lavorative.

Il primo relatore a presentare è stato Marcello Romano, professore del Politecnico e titolare del corso di Orbital Robotics and Distributed Space Systems, che ha fornito una lezione ai partecipanti sui fondamenti della meccanica orbitale, sui detriti e le ragioni fisiche della loro pericolosità e sulle utilità e complessità degli in-orbit services. Infine il Professor Romano ha dato alcuni suggerimenti ai partecipanti su argomenti da poter ampliare e su cui concentrare il proprio progetto.

Il secondo ospite, Ivano Verzola, ha prima spiegato in cosa consista la space economy, la sua crescita negli ultimi anni e le prospettive future, facendo capire l’importanza non solo filosofico-scientifica, ma anche economica che lo spazio ci offre. In seguito il dottor Verzola ha descritto il pericolo che i detriti spaziali rappresentano e di come, vista l’alta densità di oggetti nella fascia LEO, anche pochi detriti possono arrivare a causare molti impatti e danni, che formano a loro volta altri detriti, in un effetto a cascata detto Sindrome di Kessler. Per finire il relatore ha parlato del in-orbit service, illustrandone le tipologie più importanti e i vantaggi economici che se ne ricaverebbero.

La terza persona invitata a esporre è stato Remo Proietti Zaccaria dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) che ha invece descritto alcune idee e progetti che l’istituto di ricerca di cui fa parte sta sviluppando, in collaborazione con enti sia pubblici (ASI ed ESA) sia privati (Leonardo, Thales Alenia Space, Avio Aero), sia per l’in-orbit services, come lo sviluppo di braccio robotici più efficienti e complessi, sia per risolvere il problema dei detriti, come l’utilizzo dei soft robots, mostrando anche idee precedentemente sviluppate che, purtroppo, non hanno dato i risultati sperati, ma da cui si sono potute ottenere conoscenze e idee per lo sviluppo di nuove tecnologie.

L’ultimo, ma non meno importante, relatore a esporre è stato Anass Hanafi, esperto di Space Law, che ha illustrato ai partecipanti gli articoli fondamentali del “Outer Space Treaty” e ha spiegato l’importanza delle leggi nel rendere lo spazio un luogo più sicuro e sostenibile.

Nella seconda (e anche ultima) giornata in presenza, mercoledì 15 Maggio 2024, 5 squadre hanno presentato i propri progetti davanti relatori, che in questa occasione si sono presentati in veste di giuria.

Le squadre in gara hanno affrontato il tema in modo personale, puntando chi più sull’innovazione e chi più sulla fattibilità economica, ricevendo tutti i complimenti dei relatori. Purtroppo soltanto una squadra poteva ottenere il 1° posto, e la vittoria è andata alla squadra C composta da Edoardo Blanco, Marco Grisolia, Luca Niero e Fabrizio David Previti, che sono stati in particolare elogiati per la professionalità della loro presentazione. Di seguito potrete trovare la loro intervista:

  • Descrivete il vostro progetto.
    “ADE-SAT è un innovativo satellite di tipo utility in grado di gestire gli space debris in orbita LEO. I satelliti dismessi in orbita bassa vengono catturati da un sistema di docking e successivamente espulsi nel verso opposto alla loro orbita, rallentandoli e facendoli cadere verso la Terra con conseguente combustione atmosferica in rientro. Il primo prototipo di satellite dimensionato si aggira sugli 8m3 di volume con una massa pagante di ~700 kg, ma può essere scalato a seconda della dimensione dei debris presa in considerazione dalla missione.”
    Quali sono gli elementi innovativi del progetto?
    “Il sistema si avvale di 3 principali innovazioni:
    Un set di 4 bracci robotici completamente snodabili e uncinati per la procedura di docking – Sulle terminazioni di ciascun braccio è presente una camera ad alta definizione che trasmette in streaming alle ground station per facilitare la procedura cattura;
    Un pistone piezoelettrico in grado di dare un impulso al debris tale che esso venga rallentato al punto di cadere verso la Terra;
    Un eiettore di schiuma poliuretanica bifasica – Il rifiuto viene inglobato in una sfera di schiuma dalla superficie nettamente maggiore, rendendo il suo moto molto più suscettibile alla resistenza atmosferica.”

 

  • Come è nata questa idea?
    “La sera stessa del contest siamo rimasti a lavorare al progetto fino a tarda notte, dopo aver vagliato le idee proposte abbiamo dapprima deciso che ci saremmo occupati della rimozione degli space-debris, in seguito abbiamo iniziato a pensare al funzionamento di base; l’intervento mattutino sui bracci robotici ci ha subito colpito molto e ci ha portato a sceglierli come punto di partenza per il progetto.”
  • Quale pensate sia stato l’elemento che vi ha portato alla vittoria?
    “Sicuramente l’interdisciplinarità del nostro team è stato uno dei nostri punti forti, partendo da forti conoscenze nel mondo aerospaziale (alcuni di noi contavano già presenze in eventi di calibro internazionale, come le ESA Academy) sia pratico che tecnico e ampliandole con la Scienza dei Materiali siamo riusciti a fare un’analisi completa su più punti della missione possibili. Secondo noi le seguenti cose ci hanno dato i seguenti punti:

    • L’idea dell’impiego di un materiale come la schiuma bifasica;
    • Il reimpiego dello stesso satellite per più missioni: ultimamente, tutte le missioni in studio dalle agenzie spaziali prevedono cattura dei singoli debris e rientro assieme a essi. Evitando questa formula “Kamikaze”, il costo del progetto può essere maggiormente giustificato, oltre a essere tutto molto più coerente in termine di sostenibilità spaziale;
    • Abbiamo ideato una tassa per i servizi di deorbiting che gli operatori dovranno pagare a monte del lancio dei loro sistemi. Questa proposta è stata accolta con molto interesse dai giudici di quest’edizione dell’AESAthon”.

 

  • Come avete vissuto questa esperienza?
    “È stata una sfida molto stimolante, ritrovarci a lavorare in gruppo su un progetto virtualmente infinito e con immenso potenziale in ogni campo ha messo alla prova le nostre skill di pensiero critico e pragmatico oltre al bagaglio formativo che ci portavamo già dietro grazie al Poli/agli interventi dei relatori/altre esperienze.”
    “Non è stato lavoro sudato, però! La modalità di gamification proposta dall’evento ha favorito un clima molto piacevole e sereno, non venendo comunque a meno dell’importanza e complessità dei temi trattati. Questo modello di gioco-attività si sta mostrando molto interessante in tante altre applicazioni legate al recruitment, test delle abilità e team building.”

 

  • Quale pensate sia la cosa più importante che vi lascia questa esperienza?
    “Gli interventi dei relatori sono stati arricchenti sin da subito, ci hanno dimostrato come non si smetta mai di imparare cose nuove anche sui ciò che pensavamo di sapere; avere una consegna da rispettare in così poco tempo è adrenalinico, ha stimolato tutti a fare la nostra parte senza risparmiare qualche nottata, sicuramente però la più importante è il lavoro di gruppo: essendo una squadra di amici prima di tutto partecipare ad un evento simile ha rafforzato il nostro legame rendendola un’esperienza indimenticabile.”

 

  • Dei progetti degli altri gruppi quale ha suscitato maggiormente il vostro interesse? Quale temevate potesse rubarvi la vittoria?
    “Possiamo affermare che tutte le idee proposte all’AESAthon di quest’anno sono state mozzafiato ed incredibilmente originali, siamo stati con le palpitazioni fino alla fine, nel momento della premiazione salendo sul palco eravamo ancora increduli.”

Anche quest’anno quindi l’AESAthon si è rivelata una competizione piena di emozioni, in cui i ragazzi hanno dato sfoggio alle loro abilità e alla loro immaginazione per la creazione di progetti incredibili. Se anche tu, caro lettore, vorrai metterti in gioco e provare tutte le emozioni che questo evento può dare, ti invitiamo il prossimo anno ad iscriverti alla nuova edizione dell’AESAthon a tema…

Beh, per scoprirlo dovrai partecipare!

A cura di
Sebastiano Lassandari

 

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