I Robot ricercatori su Marte: Conosciamoli

Due astronauti hanno raccolto le rocce lunari sull’Apollo 11, saranno necessari tre sistemi robotici che lavorino insieme per raccogliere i primi campioni di roccia di Marte.

I campioni portati dall’Apollo 11 sulla Terra dalla Luna sono stati i primi dell’umanità da un altro corpo celeste. La missione del rover Mars 2020 Perseverance della NASA raccoglierà i primi campioni da un altro pianeta (quello rosso) per il ritorno sulla Terra nelle missioni successive. Al posto degli astronauti, il rover Perseverance farà affidamento sul meccanismo più complesso, capace e più pulito mai inviato nello spazio, il Sample Caching System: i robot…

Le ultime 39 delle 43 provette di campionamento nel cuore del sistema di campionamento sono state caricate, insieme al gruppo di archiviazione che le terrà, a bordo del rover Perseverance della NASA il 20 maggio al Kennedy Space Center in Florida. (Gli altri quattro tubi erano già stati caricati in posizioni diverse nel sistema di memorizzazione nella cache dei campioni.) L’integrazione delle valvole finali ha segnato uno dei passaggi chiave finali in preparazione per il lancio del Mars Perseverance Rover .

“Anche se non puoi fare a meno di meravigliarti di ciò che è stato ottenuto ai tempi di Apollo, avevano una cosa che noi non abbiamo: stivali a terra“, ha detto Adam Steltzner, ingegnere capo della missione rover Mars 2020 Perseverance al Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. “Per raccogliere i primi campioni di Marte per il ritorno sulla Terra, al posto di due astronauti abbiamo tre robot che devono lavorare con la precisione di un orologio svizzero“.

Mentre molte persone pensano al rover Perseverance come a un robot, in realtà è simile a una raccolta di robot che lavorano insieme. Situato sulla parte anteriore del rover Perseverance, lo stesso Sample Caching System è composto da tre robot, il più visibile è il braccio robotico del rover lungo 7 piedi (2 metri). Fissato alla parte anteriore del telaio del rover, il braccio a cinque snodi trasporta una grande torretta che include un trapano rotante a percussione per raccogliere campioni di roccia di Marte e regolite (roccia rotta e polvere).

Il secondo robot sembra un piccolo disco volante integrato nella parte anteriore del rover. Chiamato carosello di bit, questo apparecchio è l’intermediario definitivo per tutte le transazioni di campioni di Marte: fornirà punte da trapano e tubi di campionamento vuoti al trapano e successivamente sposterà i tubi riempiti di campione nello chassis del rover per la valutazione e l’elaborazione.

Il terzo robot nel sistema di memorizzazione nella cache dei campioni è il braccio di manipolazione del campione lungo 1,6 piedi (0,5 metri) (noto dal team come ” braccio del T. rex “). Situato nella pancia del rover, riprende da dove si ferma il carosello di bit, spostando i tubi del campione tra le stazioni di archiviazione e documentazione, nonché il carosello di bit.

Tutti questi robot devono funzionare con una precisione simile a un orologio. Ma se il tipico cronometro svizzero ha meno di 400 parti, il Sample Caching System ne ha più di 3.000.

“Sembra molto, ma inizi a capire la necessità di complessità se consideri che il Sample Caching System ha il compito di perforare autonomamente la roccia di Marte, estrarre campioni di carote intatti e quindi sigillarli ermeticamente in vasi iper-sterili che sono essenzialmente privo di qualsiasi materiale organico originario della Terra che potrebbe intralciare analisi future “, ha affermato Steltzner. “In termini di tecnologia, è il meccanismo più complicato e sofisticato che abbiamo mai costruito, testato e preparato per il volo spaziale”.

L’obiettivo della missione è raccogliere una dozzina o più campioni. Quindi, come funziona questa raccolta labirintica di motori, riduttori epicicloidali, codificatori e altri dispositivi delle dimensioni di un baule di tre robot, tutti meticolosamente insieme per prenderli?

“Essenzialmente, dopo che il nostro trapano rotante a percussione ha prelevato un campione di carota, si girerà e si attraccherà con uno dei quattro coni di aggancio del carosello di punte”, ha detto Steltzner. “Quindi il carosello delle punte ruota quella punta piena di Marte e un tubo di campionamento all’interno del rover in una posizione in cui il nostro braccio di manipolazione del campione può afferrarlo. Quel braccio estrae il tubo campione pieno dalla punta elicoidale e lo porta ad essere ripreso da una telecamera all’interno del Sample Caching System. “

Dopo che la provetta del campione è stata sottoposta a imaging, il piccolo braccio robotico la sposta alla stazione di valutazione del volume, dove una bacchetta spinge verso il basso nel campione per misurarne le dimensioni. “Poi torniamo indietro e prendiamo un’altra immagine”, ha detto Steltzner. “Dopodiché, prendiamo un sigillo, un piccolo tappo, per la parte superiore del tubo del campione e torniamo indietro per scattare un’altra immagine.”

Successivamente, il Sample Caching System colloca la provetta nella stazione di sigillatura, dove un meccanismo sigilla ermeticamente la provetta con il tappo. “Quindi estraiamo il tubo”, ha aggiunto Steltzner, “e lo rimettiamo in deposito dal punto in cui è iniziato”.

Ottenere il sistema progettato e prodotto, quindi integrato in Perseverance è stato uno sforzo di sette anni. E il lavoro non è finito. Come per tutto il resto sul rover, ci sono due versioni del Sample Caching System: un modello di test ingegneristico che rimarrà qui sulla Terra e il modello di volo che viaggerà su Marte.

“Il modello ingegneristico è identico in ogni modo possibile al modello di volo, ed è nostro compito cercare di romperlo“, ha affermato Kelly Palm, ingegnere di integrazione del sistema di caching dei campioni e test lead di Mars 2020 presso JPL. “Lo facciamo perché preferiremmo vedere le cose consumarsi o rompersi sulla Terra piuttosto che su Marte. Quindi abbiamo messo alla prova il modello di test ingegneristico per informare il nostro utilizzo del suo gemello di volo su Marte “.

A tal fine, il team utilizza diverse rocce per simulare i tipi di terreno. Li perforano da varie angolazioni per anticipare qualsiasi situazione immaginabile in cui potrebbe trovarsi il rover in cui il team scientifico potrebbe voler raccogliere un campione.

“Ogni tanto devo prendermi un minuto e riflettere su quello che stiamo facendo”, ha detto Palm. “Solo pochi anni fa ero al college. Ora sto lavorando al sistema che sarà responsabile della raccolta dei primi campioni da un altro pianeta per il ritorno sulla Terra. È davvero fantastico. “

Perseverance è uno scienziato robotico del peso di circa 2.260 libbre (1.025 chilogrammi). La missione di astrobiologia del rover cercherà i segni della vita microbica del passato. Caratterizzerà il clima e la geologia del pianeta, raccoglierà campioni per il futuro ritorno sulla Terra e aprirà la strada all’esplorazione umana del Pianeta Rosso. Perseverance è decollato il 30 luglio 2020 e atterrerà al cratere Jezero di Marte il 18 febbraio 2021.

Le due successive missioni (successive) necessarie per riportare i campioni raccolti dalla missione sulla Terra sono attualmente in fase di pianificazione dalla NASA e dall’Agenzia spaziale europea.

La missione del rover Mars 2020 Perseverance fa parte di un programma più ampio che include missioni sulla Luna come un modo per prepararsi all’esplorazione umana del Pianeta Rosso. Incaricata del ritorno degli astronauti sulla Luna entro il 2024, la NASA stabilirà una presenza umana sostenuta su e intorno alla Luna entro il 2028 attraverso i piani di esplorazione lunare di Artemis dell’agenzia.

Fonte Scitechdaily.com