esplorazione spaziale Destinazione Luna

Forse il prossimo rover che esplorerà la superficie lunare non verrà realizzato dalla NASA ma sarà costruito con un budget ridotto da studenti universitari e società private

di Michael Belfiore

Red Rover, il robot piramidale realizzato da Red Whittaker e dal suo team durante una prova di controllo remoto in un sito di sperimentazione a Pittsburgh. Michael Belfiore è giornalista e conduttore radiofonico. È autore di Rocketeers: How a Visionary Band of Business Red Whittaker, il capo della squadra Astrobotic, posa accanto Leaders, Engineers, and Pilots Is Boldly Privatizing Space a un modello 1:10 del vettore Falcon 9, che lancerà il suo robot (HarperCollins, 2008). nello spazio (1). Il corpo piramidale del Red Rover è ricoperto da pannelli solari che catturano la luce del Sole da angoli differenti (2). L’elettronica che guida il Red Rover è costruita per sopravvivere ai roventi giorni e alle gelide notti della Luna (3). n un campo fangoso e cosparso di ciottoli lungo le sponde del fiume Monongahela, a Pittsburgh, un robot a forma di piramide alto un metro e mezzo e dotato di due occhi a tele- camera, ruota lentamente sulle sue quattro ruote metalliche, mentre i motori elettrici emetto- no un sordo ronzio. In un caravan lì vicino, un gruppo di studenti della Carnegie Mellon Uni- versity si affolla intorno a un computer portatile per guardare il mondo attraverso gli occhi Idel robot. Nell’immagine in grigio e a bassa risoluzione che appare sullo schermo del computer il pae- saggio accidentato sembra proprio quello lunare… che è poi la destinazione finale del robot.

William «Red» Whittak­er, professore di robotica della Carnegie ri a pagare le società private per lanciare i loro rover e i loro stru- 2 Mellon, e i suoi studenti, hanno costruito il Red Rover per vince- menti. La NASA ha aggiunto al premio un suo incentivo: altri 30,1 re il Google Lunar X PRIZE, una competizione progettata per pro- milioni di dollari da dividere tra i sei team concorrenti per aiutar- muovere il ruolo delle società private nell’esplorazione spaziale e li a risolvere gli ostacoli tecnologici, per esempio come sopravvi- innovare le tecnologie del volo spaziale. Il premio per il vincitore vere alle lunghissime notti lunari, che in passato hanno bloccato lo è di 20 milioni di dollari, che andranno al primo gruppo non go- sviluppo di molti rover governativi. Il destino delle società private vernativo che riuscirà a far atterrare un robot sulla Luna, lo fa- di volo spaziale dopo il Google Lunar X PRIZE è però tutt’altro che rà viaggiare per mezzo chilometro e invierà a terra video ad al- certo, e non tutti sono convinti che esista un vero mercato per i lo- ta definizione: il tutto entro la fine del 2015. Un secondo premio ro servizi, ma molti ricercatori sono entusiasti della prospettiva di di 5 milioni di dollari, insieme ad altri bonus per il raggiungimen- una scienza spaziale finanziata privatamente. to di altri obiettivi, come arrivare ai siti di atterraggio delle navet- te Apollo, porterà il monte premi totale a 30 milioni di dollari. Tra Lancio di prova le 26 squadre entrate nella competizione, quella di Whittaker è de- Il concorso ha un precedente nell’Ansari X PRIZE da 10 milio- cisamente la favorita. La sua società, la Astrobotic Technology, è ni, che si concluse nel 2004, quando SpaceShipOne divenne il pri- stata la prima a versare un anticipo per pagare un razzo in gra- mo velivolo con pilota costruito da privati a lasciare l’atmosfera. do di portare navetta e rover fino alla Luna. E Whittaker ha già di- SpaceShipOne era un aereo-razzo costruito dalla Scaled Compo- mostrato di essere un eccellente costruttore di veicoli autonomi in site di Mojave, in California, grazie a finanziamenti del miliarda- grado di spostarsi in ambienti estremi. rio e cofondatore di Microsoft Paul Allen. Virgin Galactic sta ora Il Google Lunar X PRIZE arriva in un momento cruciale del finanziando SpaceShipTwo. La società britannica ha già ricevuto 1 3 programma spaziale degli Stati Uniti. Nel 2010, seguendo le rac- 60 milioni in anticipi da persone disposte a pagare 200.000 dolla- comandazioni del comitato incaricato di rivedere i piani statu- ri a testa per avere la possibilità di galleggiare in assenza di gravi- re parzialmente fuso nella centrale nucleare di Three Mile Island. tico lunare, testare un prototipo di rover lunare, affrontare le sfide nitensi sul volo spaziale umano, il presidente Barack Obama ha tà e vedere la Terra da lontano. La NASA ha stipulato un contratto Come fondatore e direttore del Field Robotics Center alla Carnegie collegate all’impresa e comunicare i progressi della missione attra- chiesto alla NASA di incoraggiare la realizzazione di veicoli spa- con Virgin e altre sei compagnie private per far volare a bordo di Mellon, Whittaker ha basato tutta la sua carriera lavorativa sull’a- verso testi, foto e video». Le lezioni sono aperte a tutti gli studenti ziali posseduti e gestiti da privati per sostituire gli space shuttle SpaceShipTwo e di altri velivoli strumenti scientifici per condur- pertura di nuove strade nell’impiego di veicoli autonomi. Ha crea- della Carnegie Mellon, di qualsiasi livello. Circa nello stesso perio- ormai in via di pensionamento. L’obiettivo era far sì che, con i re esperimenti su problemi spaziali complessi, come il trasferimen- to robot che vanno a caccia di meteoriti nelle distese gelate intor- do Whittaker fondò l’azienda a scopo di lucro Astrobotic Techno- suggerimenti e soprattutto i finanziamenti iniziali della NASA, al- to di carburante in assenza di gravità. Adesso gli organizzatori del no al Polo Sud e robot che scalano le pareti dei crateri vulcanici in logy, affidandone la guida a David Gump, un imprenditore atti- cune compagnie private fossero messe in condizioni di progetta- Google Lunar X PRIZE sperano di replicare quel successo nel set- Alaska e in Antartide. vo da tempo nel settore spaziale. Il compito di Gump è la ricerca di re e costruire veicoli spaziali più velocemente e a costi inferiori di tore delle missioni robotiche interplanetarie. Whittaker iniziò a programmare la partecipazione al Google grandi sponsor e potenziali clienti, mentre Whittaker contribuisce quanto riescano a fare le grandi industrie sotto contratto con l’a- Poche persone sono qualificate quanto Red Whittaker per por- Lunar X PRIZE nel 2007, mentre era impegnato in una competi- con la profonda conoscenza accumulata in oltre 29 anni di lavoro genzia governativa. tare un robot sulla Luna. A 63 anni, ha fatto più di chiunque altro zione differente: la Urban Challenge promossa dalla DARPA (De- al Field Robotic Center. Fra gli sponsor della Astrobotic c’è la socie- Nello stesso spirito, il Google Lunar X PRIZE cerca di incorag- per lo sviluppo della robotica sul campo, togliendo i robot da am- fense Advanced Research Projects Agency), la prima corsa al mon- tà Alcoa di Pittsburgh, che ha donato l’alluminio necessario per co- giare lo sviluppo di una nuova classe di missioni planetarie priva- bienti controllati come le fabbriche di automobili e mandandoli a do di veicoli autonomi in ambiente urbano, che si teneva nell’ex struire la capsula che porterà il rover sulla Luna. te, che non dipendano da costose navi spaziali non riutilizzabili né lavorare nel mondo reale. base aerea George dell’Air Force, a Victorville, in California. Con Whittaker, un ex marine, figlio di una chimica e di un commer- da appoggi politici che potrebbero non sopravvivere al cambia- Nel 1980 Whittaker progettò e costruì i robot che esploraro- il nome di squadra «Tartan Racing», Whittaker e i suoi studenti, ciante di esplosivi, afferma che far arrivare una delle creazioni del mento di inquilino alla Casa Bianca. Saranno invece i ricercato- no le aree danneggiate e pericolosamente radioattive del reatto- in collaborazione con General Motors, Continental e altri sponsor, suo team sulla Luna rappresenterebbe il coronamento di una car-

pagine e precedenti ) crearono Boss, un fuoristrada Chevrolet Tahoe in grado di viaggia- riera che ha visto i suoi robot muoversi sul terreno, nell’acqua, In breve re senza nessuno al volante. Uscito vincitore dalla gara, Whittaker sott’acqua, sotto terra e praticamente in ogni ambiente estremo del Dopo il pensionamento degli space esperimenti – o se stessi – nello la prima squadra non governativa della Astrobotic, guidato dall’esperto non perse tempo a riposare sugli allori e si affrettò a finalizzare i nostro pianeta. Per Whittaker, conquistare la Luna non significa shuttle della NASA, gli scienziati spazio. che riuscirà a mandare un rover di robotica Red Whittaker, è quello piani per un corso alla Carnegie Mellon, chiamato Advanced Mo- solo vincere il primo premio: nella sua mente, Astrobotic avrà suc- potrebbero rivolgersi a compagnie Il concorso Google Lunar X PRIZE sulla Luna. attualmente ritenuto con le migliori bile Robot Development. cesso solo quando avrà soddisfatto i criteri di tutti gli altri obietti- spaziali private per inviare i loro mette in palio 20 milioni di dollari per Fra i 26 concorrenti in gara, il team chances di vittoria. I «modesti» obiettivi del corso, come si legge nel catalogo della vi del Google Lunar X PRIZE. «Se non hai fatto tutto – dice – non

Andrew Hetherington ( queste Facoltà, sono: «dettagliare, analizzare e simulare un veicolo robo- hai fatto nulla».

86 Le Scienze 526 giugno 2012 www.lescienze.it Le Scienze 87 Sonde spaziali Rover da ricognizione Ventisei team non governativi di tutto il mondo sono in competizione nel Google Lunar X PRIZE. Ogni gruppo deve progettare e costruire un rover, Euroluna JURBAN Odyssey Moon Synergy Moon Italia Puli Space White Label Space portarlo sulla Luna e farlo muovere Il team di Euroluna progetta di I piccoli robot indipendenti del team Odyssey Moon è stata la prima Gli spettatori sulla Terra potranno Team Italia non ha ancora finalizzato Il rover a riccio di mare della Puli Le ruote del rover della White Label sulla sua superficie, il tutto entro costruire un rover a energia solare, JURBAN possono collegarsi squadra a iscriversi all’X PRIZE. Il loro guidare il rover sferico di Synergy il progetto del suo rover, ma il robot- Space evoca i dreadlock della razza Space sono progettate in modo da la fine del 2015. Ecco le idee con quattro ruote, del peso di appena formando una sorta di millepiedi modulo lunare è basato su tecnologia Moon mentre ispeziona la Luna con ragno qui rappresentato è una delle ungherese di cani da cui prende il non slittare sulla superficie polverosa di alcune delle squadre. 50 chilogrammi. o lavorare autonomamente. NASA. le sue telecamere. opzioni considerate. nome la squadra. della Luna.

Innovazioni spaziali 385.000 chilometri fra il nostro pianeta e il suo satellite impone un ti i sovietici Lunokhod negli anni settanta, che usavano un isoto- de i motori usati nella discesa e se ne serve per spostarsi a brevi di- Il piano di Whittaker per far arrivare il rover della Astrobotic ritardo di tempo che preclude un controllo in tempo reale da parte po radioattivo del plutonio come fonte di calore. Ma la Astrobo- stanze fino alle aree di interesse. L’idea potrebbe funzionare, ma sulla Luna comincia con il Falcon 9, il razzo della SpaceX. Fonda- di un pilota sulla Terra, per cui il software della navicella dovrà fare tic, come le altre società private che competono per l’X Prize, non solo se Joyce riuscirà a raccogliere i fondi necessari. ta con l’obiettivo di ridurre drasticamente il costo dell’accesso al- autonomamente ciò che Armstrong fece a mano. Un motore prin- ha accesso a materiali del genere, che sono tenuti strettamente sot- Gli organizzatori del Google Lunar X PRIZE sperano che grazie lo spazio, la SpaceX potrebbe essere l’elemento cruciale del Goo- cipale di discesa si accenderà per rallentare il modulo via via che si to controllo. al loro concorso si crei un mercato per le sonde spaziali: costruire gle Lunar X PRIZE. Whittaker è convinto che il lanciatore della avvicina alla Luna, mentre ugelli più piccoli si occuperanno di sta- Per proteggere il Red Rover dal calore del Sole, strutture in fibra un rover e spedirlo sulla Luna sarebbe l’inizio della crescita di un SpaceX sarà scelto da tutte le squadre che partecipano alla com- bilizzarlo. Toccata la superficie due giorni dopo l’alba lunare, il mo- di carbonio poste intorno alle batterie trasferiranno il calore ver- nuovo settore economico. La Astrobotic, per esempio, sta offren- petizione. «Per quanto ne so, tutti i concorrenti statunitensi han- dulo di allunaggio estrarrà due rampe di discesa (la seconda è di ri- so la superficie esterna del veicolo. Durante la notte, invece, il Red do spazio a bordo della sua navicella e del rover, al prezzo di 1,8 no in mente SpaceX», dice. Ma anche così il costo del lancio sarà serva, nel caso una roccia o un cratere ostruiscano la prima). Rover entrerà in uno stato di ibernazione, svegliandosi con il ri- e 2 milioni di dollari al chilogrammo rispettivamente, più 250.000 la singola voce di spesa più importante che tutte le squadre do- I bulloni che tengono piegate le rampe sono progettati in modo torno del Sole grazie alle sue batterie al litio-ferro fosfato, non ac- dollari di «spese di integrazione». vranno sostenere. da rompersi con un intenso calore. Quando le rampe avranno toc- quose, testate rigorosamente da Charles Muñoz quando si stava Per ricercatori come il fisico Douglas Currie, dell’Università del Benché sia più economico di altri razzi della cato il suolo, il rover scenderà lungo una di esse, laureando in ingegneria meccanica alla Carnegie Mellon. Maryland, un posto garantito a un prezzo fisso su una missione sua classe, il prezzo per un lancio del Falcon 9 è Il beneficio più mentre i suoi occhi binoculari scandaglieranno il Questo è esattamente il tipo di innovazione a basso costo che spaziale commerciale rappresenterebbe un’ottima opportunità. ancora di 54 milioni di dollari, più del doppio del duraturo dell’X terreno circostante. La polvere lunare è troppo sci- l’X PRIZE è destinato a ispirare. Benché la Astrobotic abbia buo- Currie e colleghi vorrebbero infatti sistemare sulla Luna una schie- primo premio. I concorrenti di SpaceX sono rilut- volosa per permettere un’accurata lettura della di- ne chance di vincere il Google Lunar X PRIZE, deve affrontare una ra di retroriflettori laser per realizzare misurazioni che sarebbe- tanti a rivelare i dettagli dei loro accordi di lan- PRIZE potrebbe stanza percorsa basandosi sul numero di giri delle dura concorrenza da parte dell’India e della Russia, che hanno uni- ro 100 volte più accurate di quelle che è possibile ottenere con gli cio, prezzi compresi, ma è chiaro che Space X ha essere quello di ruote, così il computer di bordo la calcolerà con- to le forze per realizzare un rover, e della Cina, che sta costruen- specchi lasciati sul satellite dagli astronauti delle missioni Apol- messo a soqquadro il mercato firmando il singo- frontando i cambiamenti delle caratteristiche del- do un rover che userà un radioisotopo per continuare a funzionare lo. Ma il beneficio più duraturo dell’X PRIZE sarà probabilmente lo accordo per lanci commerciali più importante diventare un la superficie via via che il robot si sposta. Compo- durante la notte. Se uno di questi veicoli di realizzazione governa- quello di ispirare la prossima generazione di scienziati e ingegneri. della storia: un contratto da 492 milioni di dolla- esempio in grado nenti a prova di irraggiamento proteggeranno il tiva dovesse sbarcare per primo sulla Luna, il premio scenderà a 15 La gara ha dato un’eccitante aria di concretezza al corso di roboti- ri con la compagnia di comunicazioni satellita- computer dalle radiazioni solari e cosmiche non milioni di dollari. ca tenuto da Whittaker. ri Iridium. di ispirare filtrate, da cui la Luna, priva di atmosfera, è conti- Durante la settimana finale del corso, nell’aprile 2011, i compo- Una volta uscito dall’atmosfera terrestre in ci- la prossima nuamente bombardata. In gara nenti della squadra della Astrobotic si sono ritrovati nell’officina ma al Falcon 9, il sistema modulo-rover dell’A- generazione Intanto a Pittsburgh i membri del team del- La squadra di Whittaker si aspetta una concorrenza agguerri- del Planetary Ro­botics Laboratory della Carnegie Mellon per testa- strobotic si sbarazzerà della copertura protettiva la Astrobotic al controllo missione lavoreranno ta anche dagli altri partecipanti all’X PRIZE. La Moon Express di re il bullone esplosivo destinato a liberare le rampe di discesa dalla anteriore, e il motore del secondo stadio del raz- di scienziati senza interruzione coprendo tutto il lungo gior- Mountain View, in California, è stata fondata dal miliardario Na- navicella in modo che il rover possa esplorare la superficie lunare. zo lo inserirà nella traiettoria lunare. Il viaggio e ingegneri no lunare, usando un flusso costante di immagini veen Jain, che la finanzia insieme ad altri ricchi investitori, il che Un gruppo di studenti ha sistemato su un treppiede una telecamera durerà cinque giorni, e a mantenere la navicel- a bassa risoluzione provenienti dal Red Rover per probabilmente ne fa la squadra con la maggiore disponibilità eco- ad alta velocità per registrare la prova. Poi hanno girato un inter- la sulla rotta giusta provvederà il software di guida, navigazio- guidarlo verso punti interessanti del paesaggio (incluso, si spera, il nomica del Google Lunar X PRIZE. Entrata in gara solo nel 2010, ruttore e 17,9 secondi dopo i bulloni si sono aperti con una picco- ne e controllo sviluppato alla Carnegie Mellon. Questo software è sito di atterraggio di una delle missioni Apollo). Il rover eviterà au- tre anni dopo l’annuncio del concorso, al momento è indietro ri- la esplosione e le rampe si sono distese fino al suolo. Pronte per far un diretto discendente del codice che ha consentito a Tartan Ra- tonomamente i pericoli della superficie lunare. Trasmetterà video in spetto ad Astrobotic, ma sta recuperando il ritardo dell’ultimo ar- emergere il rover sulla superficie della Luna. n cing di vincere la Urban Challenge. Le sfide computazionali poste alta definizione in blocchi di dati criptati, inviandone almeno uno rivato, usando una piattaforma per sonde preesistente sviluppa- dalla guida indipendente di un’automobile e dal pilotaggio di una immediatamente dopo l’allunaggio, e uno più tardi nel corso della ta dalla NASA. sonda spaziale non sono poi così differenti: lo stesso tipo di mate- missione, per soddisfare i requisiti dell’X Prize. Il rover sarà anche Un altro serio concorrente è la Next Giant Leap di Boulder, in per approfondire matica è in grado di risolvere entrambi i problemi, il che spiega le in grado di inviare e-mail e messaggi su Twitter e Facebook. Colorado, diretta da Michael Joyce, ex pilota della US Air Force e I piani della Boeing su come lanciare privatamente persone in orbita: http://blogs. somiglianze tra i due software. La principale differenza, spiega Ke- Una complicata sfida tecnologica per la squadra è far sì che Red oggi imprenditore. La società di Joyce collabora con il Draper La- ScientificAmerican.com/observations/2010/09/15/boeing-unveils-plans-to- vin Paterson, membro del team Astrobotic, è l’assenza del GPS per Rover sopravviva agli estremi climatici del giorno e della notte lu- boratory (che progettò il sistema di guida, navigazione e control- launch-private-citizens-into-orbit. Pubblicato on line il 15 settembre 2010. orientare il veicolo: la navicella dovrà calcolare la sua traiettoria nari, ognuno dei quali dura due settimane terrestri. Durante le set- lo che portò la navetta Apollo sulla Luna), con un gruppo del Mas- I vincitori dell’Automotive X PRIZE a New York City: http://blogs.ScientificAmerican. usando come riferimento le stelle, la Terra e la stessa Luna. timane della notte lunare, le temperature sulla superficie lunare sachusetts Institute of Technology, e con la divisione della Sierra com/ob­servations/2010/09/17/automotive-x-prize-winners-take-a-victory- lap-through-new-york-city-and-ponder-the-future. Pubblicato on line il 17 Entrati in orbita lunare, capsula e rover dovranno scendere fi- passano da un massimo diurno di oltre 120 °C a circa –170 °C. Nevada Corporation che sviluppa sistemi spaziali. Il loro progetto settembre 2010. no alla superficie. Nel 1969 Neil Armstrong pilotò il modulo luna- Qualsiasi componente che contenesse tracce di acqua, come le bat- prevede la costruzione di un modulo lunare di nuova concezione, Il progetto della SpaceX per un razzo completamente riutilizzabile: www. re dall’orbita fino a uno specifico punto della Luna evitando a vista terie, soffrirebbe danni irreparabili quando l’acqua si congela e si un veicolo «saltellante» che elimina la necessità di un rover sepa- ScientificAmerican.com/article.cfm?id= spacex-unveils-plan-for-worlds-first- ostacoli come massi e piccoli crateri. Ma la distanza media di circa espande. Gli unici rover mai sopravvissuti a questi sbalzi sono sta- White Label Space; Italia e Synergy Moon, JURBAN, cortesia X PRIZE Foundation (rover Euroluna, cortesia Odyssey Moon (rover Moon); courtesia Puli Space Puli) rato. Una volta toccato il suolo lunare, infatti, la navicella riaccen- fully-reusable-rocket. Pubblicato on line il 30 settembre 2011.

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