Rheinmetall Italia: ecco come è fatta la prima piattaforma esterna della ISS

Prima piattaforma esterna ad essere installata sulla stazione spaziale internazionale (ISS), primo carico utile dello shuttle nel quale dei cuscinetti a sfera sono abilitati a sopportare lo stress del lancio e quelli di un rientro a terra dopo tre anni nello spazio: questi i principali primati stabiliti dal Coarse Pointing Device, la “culla” spaziale orientabile su due assi installata all’esterno del modulo europeo Columbus, realizzata in Italia da Rheinmetall Italia, B.U. Spazio Contraves.

Il CPD (a sin. nell’immagine NASA) è un programma dell’ESA con prime contractor Thales Alenia Spazio Italia (Torino) finalizzato alla progettazione, realizzazione e prova di una piattaforma “multipurpose” con due assi di rotazione per l’orientamento dei payloads verso il sole di tipo coarse (il livello medio di precisione richiesto per questo tipo di esperimento). Una volta in orbita, il CPD viene installato sul Columbus External Payload Adapter (CEPA), collocato ad un’estremità del laboratorio scientifico europeo.

Nella sua prima missione il CPD imbarca un esperimento denominato SOLAR, costituito da tre differenti payload (SOVIM , SOLSPEC e SOL-ACES) ideati da istituti elvetici, francesi e tedeschi per studiare più approfonditamente le interazioni tra il flusso dell’energia solare e l’atmosfera terrestre. La durata della missione del CPD è di tre anni, trascorsi i quali la piattaforma sarà riportata a terra per permettere agli scienziati di verificare i risultati degli esperimenti.

«Il CPD – ci spiega Gianni Babini, responsabile Rheinmetall del programma – è una piattaforma cardanica rotante intorno a due assi: il primo per compensare il moto orbitale ed il secondo per compensare il movimento della ISS lungo il suo piano orbitale inclinato. La rotazione è ottenuta per mezzo di due motori “brushless” controllati mediante due encoder incrementali (controlli elettronici di alta precisione del movimento del motore). Allo scopo di mantenere la struttura in condizioni bloccate al lancio viene utilizzato un particolare attuatore a paraffina denominato “Pin puller” che permette il successivo sgancio in orbita garantendo il funzionamento dell’intero sistema».

Rheinmetall Italia ha avuto la responsabilità del progetto e della realizzazione degli elementi strutturali della piattaforma, della sua integrazione, del procurement ed integrazione dei motori, degli encoders, del pin puller, dei test ambientali, necessari a verificare la resistenza alle sollecitazioni meccaniche, e delle analisi termoelastiche, necessarie per essere sicuri che i cuscinetti non grippassero a seguito degli enormi sbalzi di temperatura che si verificano in orbita.

«Alla base del design della struttura – spiega ancora Babini – ci sono stati due requisiti principali: la massa e la rigidezza; ciò ha comportato l’applicazione di tecnologie all’avanguardia atte a rispettare questi requisiti. Per tale ragione è stato fatto ampio ricorso a materiali compositi in fibra di carbonio che, unitamente all’impiego di cuscinetti a sfera “portanti”, che sostengono cioè i carichi al lancio, rappresentano le principali caratteristiche di questo sistema di puntamento».

Il programma CPD per Rheinmetall Italia è stato caratterizzato da una notevole attività sperimentale mirata essenzialmente alla caratterizzazione dei materiali compositi utilizzati per dimostrare la capacità del sistema di resistere ai carichi di atterraggio dopo una vita di tre anni in orbita. «Proprio per questo, paradossalmente, il modello di qualifica a terra (EQM) è stato più difficile da realizzare del CPD destinato ad andare in orbita: infatti, nel primo, sia la culla che la struttura erano in carbonio e garantire una planarità molto spinta in pannelli di carbonio era molto complesso. Per questo il frame esterno si è poi deciso di farlo in alluminio, per la maggiore affidabilità dei materiali convenzionali».

Del resto, le tolleranze del CPD sono molto spinte: «essendo la struttura lunga circa un metro – racconta Luigi Acquaroli, capo progetto Rheinmetall del CPD – anche una minima imprecisione si traduce in un grave errore di allineamento. Per questo, dopo l’integrazione meccanica abbiamo fatto ricorso a specchietti e ad un laser tracker per verificare le tolleranze dell’asse del CPD, un sistema di misura che ci garantisce precisioni dell’ordine di pochi arcosecondi, cioè di millesimi di grado. La precisione è tale che, durante queste verifiche dell’allineamento, avevamo problemi perché bastavano le vibrazioni causate dai passi di persone in corridoio a inficiare la misura in corso».

Il CPD è il secondo hardware spaziale che viene lanciato quest’anno e che vede la significativa partecipazione della Rheinmetall Italia, dopo il satellite Agile per lo studio delle sorgenti a raggi gamma, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana e lanciato dalla base indiana di Shar con il vettore PLSV il 23 nell’aprile scorso.

La partecipazione di Rheinmetall Italia a queste due missioni con ruoli di notevole importanza testimonia la significativa crescita nel settore spaziale dell’azienda che, attualmente, oltre ad operare nell’ambito delle infrastrutture di terra (torri di lancio) per i lanciatori Vega e Sojuz, e nelle piccole missioni satellitari (es. Agile) è a capo del team industriale operante nell’ambito del programma MIOSAT , programma finanziato dall’ASI per lo sviluppo e la realizzazione di un microsatellite ad elevate prestazioni per l’osservazione della Terra.

Fonte: dedalonews.it