Siamo arrivati a un punto in cui le grandi nazioni hanno un obiettivo: l’autonomia spaziale. E, sebbene entrino in gioco molti fattori, uno dei più importanti è la capacità di fabbricare e assemblare nello spazio. Come? Saldando direttamente nello spazio, ma anche se nella fantascienza lo abbiamo visto fare numerose volte, la cosa si complica quando vogliamo applicarlo al mondo reale. Ora, un’università britannica crede di aver trovato la soluzione.
Incubo.
Saldare sulla Terra è un processo estremamente semplice. Basta applicare una temperatura molto alta e sia la gravità che l’atmosfera ci facilitano il compito. Nello spazio, le cose cambiano, trasformando qualcosa di routinario in un vero e proprio incubo fisico. Ci sono tre elementi che entrano in gioco:
- Microgravità: sulla Terra, la gravità fa sì che la goccia di metallo di giunzione (lo stagno, per esempio) cada sugli elementi da unire. Nello spazio, in assenza di gravità, la tensione superficiale è la forza dominante: il metallo fuso non rimane al suo posto, ma tende a formare sfere. Inoltre, il gas non fuoriesce dal metallo fuso, causando porosità e una maggiore debolezza strutturale.
- Pressione: non c’è ossidazione perché non c’è ossigeno, ma non c’è nemmeno pressione, il che riduce il punto di ebollizione di alcune leghe. Ciò può causare, a determinate temperature, l’evaporazione di alcuni componenti critici del metallo invece della fusione. Ancora una volta: la chimica della saldatura e le proprietà della giunzione vengono alterate.
La politica dello scarto. Come se non bastasse, saldare nello spazio è un incubo per gli astronauti che indossano tute che limitano i loro movimenti e che sarebbero sempre sotto pressione per il rischio che una scintilla o delle scorie perforino la tuta. Addio astronauta. Ecco perché le amministrazioni si sono abituate alla logistica dello scarto: piuttosto che riparare qualcosa, è meglio buttarlo via e lanciare qualcosa di nuovo dalla Terra. Meno rischi, meno grattacapi.
ISPARK. A tutti gli effetti, questo è in contrasto con la politica più attuale: quella del riciclaggio. Qualche giorno fa abbiamo visto che, mentre la NASA vuole gettare la Stazione Spaziale Internazionale nella spazzatura, c’è chi vuole riciclarla per sfruttarne tutti gli elementi. E costruire piattaforme nello spazio con pezzi più piccoli è più ragionevole che lanciare quelle strutture già premontate dalla Terra.
È qui che entra in gioco la scoperta dell’Università di Leicester, nel Regno Unito. In collaborazione con TWI Ltd, ha avviato quello che è stato battezzato “Progetto ISPARK”, o “Intelligent SPace Arc-welding Robotic Kit”. Non si tratta di una nuova saldatura fisica, ma di un robot che fa il lavoro.
Continuano a esserci problemi che possono compromettere l’integrità della saldatura stessa, ma il fatto che sia un robot a fare il lavoro elimina il rischio estremo per gli astronauti. E, proprio per questo, i ricercatori sottolineano che raggiungere questo obiettivo “ridefinirà il modo in cui vengono costruite e mantenute le grandi strutture in orbita” nella nuova era dell’economia spaziale. Non sono gli unici, poiché anche aziende come ThinkOrbital o l’Università del Texas stanno promuovendo questa possibilità.
Piano d’azione.
Va chiarito che si tratta di una tecnologia che deve essere testata. Il primo passo sarà quello di sottoporre il sistema robotico a test in camere che simulano il vuoto dello spazio per verificare che sia l’arco elettrico che il comportamento dei materiali siano stabili in un ambiente privo di atmosfera. Oltre ai risultati diretti, li confronteranno con un gemello digitale.
Si tratta di una tecnologia che virtualizza (grazie a calcoli al computer) la fisica della saldatura nel vuoto e nella microgravità. Si tratta di dati con cui addestreranno il robot, ma anche con cui confronteranno i risultati del mondo fisico. E, se tutto andrà bene, nelle fasi successive l’obiettivo è quello di testarlo in condizioni di realtà orbitale. Qui entrano in gioco altri fattori come le radiazioni o i cicli termici dinamici (condizioni di freddo e caldo estremo in una frazione di secondo).
Alla ricerca dell’autonomia. Non è uno scherzo. Il “Kit robotico per la saldatura ad arco spaziale intelligente” ha ricevuto finanziamenti attraverso il Programma nazionale per l’innovazione spaziale dell’Agenzia spaziale del Regno Unito. Nello specifico, 560.000 sterline per sviluppare questo sistema. Tutto rientra in un programma più ampio dell’Agenzia, che destinerà 17 milioni di sterline a 17 progetti di innovazione spaziale.
Se guardiamo al quadro globale europeo, lo contestualizziamo in una realtà in cui vediamo anche che l’Agenzia Spaziale Europea cerca una cosa: l’autonomia. L’agenzia britannica e l’ESA si sono stancate di dipendere dalla NASA o dal Roscosmos per le loro missioni spaziali, e stiamo assistendo allo sviluppo di tecnologie o all’investimento di oltre 900 milioni di euro per trovare un sostituto europeo a SpaceX.
E, ovviamente, assemblare e riparare nello spazio è molto più sostenibile che continuare a creare tecnologia che costa centinaia di milioni di euro ed è usa e getta.
