Italiano il robot che sniffa meteoriti

Roma – Un robot è da considerarsi come uno strumento che amplia e coadiuva le attività umane. Basta pensare alle rigide condizioni climatiche di alcune zone della Terra : l’utilizzo di robot per effettuare ricerche scientifiche consente non solo di estendere il raggio di azione e la durata temporale delle attività di ricerca, ma anche di evitare di esporre operatori umani a condizioni di lavoro estreme e rischiose. Questo è proprio ciò che accade da alcuni anni nel continente antartico, considerato un grande laboratorio, climaticamente ostile, per lo sviluppo di conoscenze e tecnologie per lo spazio. Queste tecnologie sono oggi di grande attualità e lo testimoniano i contatti in corso tra Esa (European Space Agency) ed Enea (Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente) per la definizione di una collaborazione relativa alla definizione del coinvolgimento italiano nei programmi di robotica spaziale europei.

Ma cosa rende l’Enea e il suo centro di ricerca robotica così all’avanguardia in campo internazionale? Punto Informatico ne ha parlato con Vincenzo Nanni del centro ricerche Casaccia dell’istituto Enea, uno dei responsabili delle equipe di ricerca e progettazione della sezione di robotica dell’Uts (Unità tecnico scientifica) che ultimamente sta lavorando alla costruzione di un robot destinato a cercare i grandi meteoriti sotto i ghiacci dell’Antartide.

Il veicolo si chiama Ras (Robot autonomo di superficie) , è stato concepito per lunghe missioni in Antartide a supporto delle attività scientifiche e logistiche. “Un filone di ricerca di particolare interesse – spiega Nanni – è quello che vede l’Antartide come grande laboratorio per lo sviluppo di conoscenze e tecnologie per lo spazio. Tra le attività scientifiche, la ricerca e lo studio delle meteoriti (frammenti di pianeti, comete e asteroidi) è di estrema importanza per la conoscenza della materia originaria del sistema solare e dei meccanismi di formazione di tale sistema”.

Ma non c’è solo questo: in alcune di quelle rocce si potrebbero nascondere informazioni straordinarie su questa parte di galassia. “Le meteoriti antartiche – sottolinea infatti Nanni – per il loro isolamento nel ghiaccio, presentano una bassissima presenza di contaminazione organica terrestre e consentono quindi di studiare l’eventuale presenza di forme di vita provenienti dallo spazio. Per tali fini, il robot Ras è stato concepito per eseguire lunghe missioni in automatico per la ricerca di meteoriti ancora sepolte nelle vaste distese dei ghiacci antartici”. Questa parole confermano quindi come l’Antartide sia considerato, per le sue caratteristiche di isolamento e condizioni climatiche estreme, da un lato, come un immenso scrigno dei segreti provenienti dallo spazio, dall’altro, come campo di prova per lo sviluppo di tecnologie utilizzabili nello spazio.

Quali sono quindi le tecnologie e i materiali impiegati? Quali le specifiche tecniche del robot Ras? “Il Ras – spiega Nanni – si basa su un veicolo commerciale, un cosiddetto gatto delle nevi , utilizzato sulle piste da sci qui in Italia. Tale veicolo è stato attrezzato, per quanto riguarda la parte meccanica convenzionale, con servomeccanismi ed elettronica dedicata per robotizzarlo, per fare in modo quindi che sia in grado di accelerare, frenare e sterzare. Per rendere il veicolo autonomo, in grado cioè di decidere da solo cosa fare, il robot è dotato di una sensorialità appropriata , per conoscere l’ambiente circostante, e di una certa intelligenza “.

Oltre alle più avanzate tecnologie di intelligenza artificiale nel Ras sono impiegati sistemi di telemetria e velocimetria laser, dall’imaging radar alla visione artificiale, dai sistemi di telecomunicazione avanzati alla tele-presenza. Per l’attività specifica di ricerca dei meteoriti nel ghiaccio il Ras monta un georadar a doppia antenna, una tecnologia consolidata che permette di rilevare oggetti delle dimensioni di qualche centimetro alla profondità di una decina di metri, fino ad oggetti di qualche metro a qualche chilometro di profondità.

Ma il Ras non viene inviato tra i ghiacci nel completo isolamento. “Le comunicazioni con il campo base – spiega Nanni – sono affidate a un radio modem di elevate prestazioni che utilizza una frequenza di trasmissione di 5 GHz in grado di garantire un velocità di trasmissione di 5 Mb/s con una portata che arriva fino a 50 Km. L’autonomia del robot è di 6-8 ore con il serbatoio in dotazione e può arrivare a 24-36 ore con l’installazione di serbatoi supplementari. La velocità massima nelle condizioni antartiche è di 18 Km/h, ma per questo tipo di missioni la velocità è di 10-12 Km/h, per un percorso totale che va da 100 a 350 Km. Il materiale utilizzato per la struttura del robot è acciaio per basse temperature”.

C’è poi il problema dei componenti elettronici, tradizionalmente ben poco adatti ad operare al meglio a temperature talvolta assai inferiori allo zero. “Per quanto riguarda l’elettronica – continua Nanni – si è scelto di riparare nell’abitacolo o in contenitori isolati e riscaldati il grosso della componentistica, riducendo al minimo indispensabile l’esposizione all’esterno di componenti elettronici, che devono così resistere a temperature che arrivano anche a meno 60 gradi Celsius”. E va detto che il progetto del robot e tutte le soluzioni tecnologiche descritte sono completamente italiani e sono state concepite e realizzate dall’Enea in collaborazione con le Università e le principali industrie nazionali.
Le attività di ricerca tecnologica nel settore della robotica in Antartide sono finanziate dal Programma nazionale di ricerche in Antartide (Pnra) . Grazie a questi fondi molte sono le operazioni scientifiche attive in questo momento, distribuite essenzialmente in tre filoni di ricerca: la robotica terrestre, la robotica sottomarina e nel ghiaccio e la tele-scienza. Come conferma ancora Nanni: “Oltre al Ras per la robotica terrestre, nell’ambito della robotica sottomarina è stato realizzato un robot autonomo (un cosiddetto Auv – Autonomous underwater vehicle ) denominato Sara (sottomarino autonomo robotizzato antartico) per l’esplorazione delle profondità marine coperte dai ghiacci in Antartide”.

Anche in questo caso ci troviamo dinanzi ad un mezzo speciale equipaggiato non solo con materiali che garantiscono un impatto morbido con il durissimo ambiente in cui dovrà muoversi ma anche con tecnologie sviluppate appositamente. “Il robot – spiega Nanni – è in grado di navigare autonomamente sotto il pack marino portando a bordo strumentazione scientifica per attività di ricerca in svariati settori quali la biologia marina, l’oceanografia, la glaciologia, la climatologia, ecc.”

Ma non finisce qui. Per la robotica nel ghiaccio è attualmente allo studio un robot autonomo in grado di scendere nel ghiaccio del plateau antartico per raggiungere laghi sub-glaciali ed esplorarne i segreti al fine di individuare la loro origine e l’eventuale esistenza di forme di vita conservate per centinaia di migliaia di anni in quelle acque.

Altri progetti chiave sono quelli per la tele-scienza . E’ stato realizzato un Sistema Automatico, funzionante presso la base italiana in Antartide Mario Zucchelli dal 1997, per la tele-gestione dall’Italia di esperimenti scientifici durante il periodo di chiusura invernale della base. “Tale sistema – spiega Nanni – consente l’acquisizione dei dati scientifici dalla strumentazione collegata, il monitoraggio del funzionamento di tale strumentazione e la sua gestione dall’Italia via satellite”. Un centro di ricerca molto attivo, quindi, che alle porte di Roma prosegue e amplifica la tradizione della ricerca scientifica italiana nell’ambito della robotica intelligente.

Sicuramente un vanto per la tutta la ricerca scientifica italiana soprattutto in vista del 50esimo anniversario dell’Anno geofisico internazionale che cadrà nel 2007. “Numerose sono le iniziative che si stanno organizzando per la celebrazione di tale ricorrenza – conclude Nanni – e tra le altre sono previste sperimentazioni che prevedono l’utilizzo di robot come mezzi di supporto per attività di survey ed esplorazione in traverse scientifiche tra le basi italiana e francese e la base Concordia situata al centro del continente antartico. Nell’ambito di tali traverse è previsto un primo test operativo del Ras per attività di ricerca di meteoriti sul tragitto che verrà percorso”.
( Marco Mancuso )