L’Etna come la Luna, successo per la simulazione ESA: “così controlleremo un rover sul nostro satellite”

Si è concluso sull'Etna un nuovo importante step di una "missione lunare"

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In una complessa versione di una missione sulla Luna, i controllori dell’ESOC (Centro europeo per le operazioni spaziali) dell’Agenzia Spaziale Europea si sono uniti a un team di scienziati geologici e all’astronauta dell’ESA Thomas Reiter per supervisionare la raccolta di campioni di roccia di un rover. Comportandosi come se fosse stato in orbita lunare, l’astronauta si trovava in una stanza d’albergo a Catania, in Sicilia, con il rover a 23 km di distanza, a 2600 metri d’altezza sui fianchi vulcanici dell’Etna. Quando Thomas ha ordinato al rover di raccogliere sassi, la sua mano ha sperimentato esattamente ciò che ha avvertito la pinza del robot: una dimensione aggiuntiva nel controllo remoto.

Questa parte conclusiva del progetto “Analog-1” dell’ESA ha avuto luogo nell’ambito di una più ampia campagna multi-agenzia e multi-rover, organizzata dal Centro aerospaziale tedesco DLR. Il progetto Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies, ARCHES, ha sondato la capacità dei robot autonomi di collaborare e condividere dati in una logica di rete.

Il rover Interact – a quattro ruote e due braccia – dell’ESA è stato costruito dallo Human Robot Interaction Lab dell’Agenzia e modificato per le aspre pendici del vulcano. Questo robot faceva parte di una squadra composta da due rover DLR – le Lightweight Rover Units 1 e 2 – insieme a un lander “lunare” fisso che forniva Wi-Fi e alimentazione ai rover, oltre a un drone per la mappatura della superficie. Il Karlsruhe Institute of Technology ha fornito il cingolato Scout simile a un millepiedi, ottimizzato per terreni difficili, che potrebbe anche fungere da collegamento tra Interact e il lander, aumentando la sua effettiva area di operazioni.

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Foto di Salvatore Dato © MeteoWeb

La consegna di rocce al lander da parte del rover ha segnato la conclusione di una missione simulata di 4 giorni in cui un rover è atterrato sulla Luna per raccogliere campioni, guidato da un centro operativo e da un team scientifico sulla Terra, e un astronauta a bordo della stazione lunare Gateway. Le operazioni del rover sono state coordinate dall’ESOC in Germania, mentre l’astronauta e gli scienziati sono stati tenuti in stanze separate in un hotel vicino.

Una missione simulata come questa è essenzialmente un gioco di ruolo in cui è molto importante che i giocatori nello scenario vivano un’immersione completa,” ha affermato il project manager di Analog-1 Kjetil Wormnes. “In questo caso, ciò significava che gli operatori del rover dell’ESOC, così come gli scienziati nella science backroom e, naturalmente, l’astronauta a bordo del nostro Gateway lunare analogico, avevano tutti bisogno di sentirsi sulla Luna. L’Etna è stato scelto come sito analogico per la sua eccellente geologia lunare, che ha consentito un’immersione opportunamente profonda, mentre l’astronauta e gli scienziati sono stati tenuti separati in un hotel nella vicina Catania“.

Per il massimo realismo è stato aggiunto un secondo di ritardo del segnale al sistema di controllo del rover, equivalente al tempo impiegato dai comandi per viaggiare tra la stazione Gateway e la superficie lunare. Il metodo di controllo force feedback è stato progettato per funzionare con tali ritardi.

Kjetil ha aggiunto: “È stata una configurazione impegnativa, ma i sistemi hanno funzionato estremamente bene e abbiamo imparato molto sull’utilizzo di un rover sulla Luna che potrà aiutarci quando lo faremo davvero in futuro. Siamo molto felici perché raggiungere questo punto ha richiesto molto lavoro e i test qui sull’Etna sono stati ripetutamente ritardati a causa del COVID-19“.

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Foto di Salvatore Dato © MeteoWeb

Thomas Reiter ha commentato: “Abbiamo imparato molto sulla collaborazione tra il controllo a terra sulla Terra e l’equipaggio a bordo di una stazione spaziale in orbita attorno alla Luna, entrambi operando un rover in superficie – questa operazione” condivisa” può essere estremamente efficiente – molto più efficiente che se una delle parti lo facesse da sola“.

Thomas Krueger, a capo dello Human Robot Interaction Lab dell’ESA, ha dichiarato: “Il successo di oggi è entusiasmante perché significa che ora possiamo considerare questo metodo di controllo del force feedback collaudato e pronto per essere portato sul tavolo con i nostri partner internazionali nella pianificazione della futura esplorazione lunare“. “È stata una lunga strada per arrivare a questo punto: il nostro team ha iniziato a lavorare sul concept più di un decennio fa, sviluppando progressivamente una maggiore complessità. Abbiamo iniziato con un semplice joystick che poteva essere comandato a distanza da un astronauta in orbita studiando la percezione del force feedback in assenza di gravità, poi il nostro laboratorio ha sviluppato il rover Interact espressamente per essere azionato dallo Spazio. Successivamente siamo passati alla prima campagna di test su vasta scala di Analog-1, guidata da Luca Parmitano dalla Stazione Spaziale Internazionale attraverso un finto paesaggio lunare in un hangar olandese“.

L’unico test lasciato in sospeso è stato quello che intendeva dimostrare che il sistema poteva far fronte all’imprevedibilità intrinseca di un ambiente naturale all’aperto, ora realizzato con questa ultima campagna dell’Etna. Thomas Reiter ha lottato con una forte pendenza e le ruote del rover sono rimaste intrappolate nella sabbia, ma è comunque riuscito a recuperare i campioni e riportarli al lander in attesa.

Thomas Krueger ha aggiunto: “C’è molta complessità incorporata nel rover. Quello che abbiamo presto scoperto è che il controllo remoto continuo era molto impegnativo per l’operatore astronauta, quindi abbiamo aggiunto funzionalità per alleviare un po’ la pressione, equivalente alla guida assistita offerta dalle auto moderne. Quindi, ad esempio, l’operatore può indicare una posizione e lasciare che sia il rover a decidere da solo come arrivarci in sicurezza. E la sua rete neurale è stata programmata per riconoscere da sé rocce scientificamente preziose. In questo modo l’operatore è libero di concentrare la propria attenzione sui tipi di compiti prioritari che gli esseri umani sono meglio attrezzati per gestire. Questo si è rivelato essere un terreno difficile per i veicoli a ruote, quindi è stato un enorme sollievo vedere come è andato bene“.

L’ultimo giorno di test ha visto i rover lavorare insieme per posizionare una serie di antenne “LOFAR” in posizioni ottimali sulla “superficie lunare” al fine di svolgere attività di radioastronomia. In realtà queste antenne erano modelli funzionanti e gli astronomi hanno trascorso una notte sulla montagna per eseguire un rilevamento radio del cielo, riuscendo a captare un’esplosione radio da Giove, causata dal passaggio della sua luna vulcanica Io attraverso il suo campo magnetico.

Sono fiducioso che saremo perfettamente preparati nella seconda metà di questo decennio per fare esattamente questo tipo di operazione condivisa tra la Terra e la stazione spaziale, controllando un rover sulla superficie della Luna,” ha concluso Thomas Reiter. “Tra l’altro, verrà il momento in cui anche gli astronauti europei lasceranno le loro impronte sulla superficie della Luna! E anche in uno scenario del genere, il funzionamento condiviso dei sistemi robotici e dell’equipaggio in superficie sarà estremamente efficiente“.

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