Nell’ambito dei programmi Educational dell’Agenzia Spaziale Europea, l’Università di Padova ha deciso di finanziare l’esperimento ARCADE (Autonomous Rendezvous, Control And Docking Experiment – Esperimento di rendez-vous, controllo ed ancoraggio autonomi), totalmente progettato, costruito e gestito da un team di studenti e dottorandi. Il progetto è stato selezionato all’interno del programma REXUS-BEXUS, che permette a gruppi da tutta l’Europa di far volare il proprio esperimento a bordo di un missile (REXUS) o di un pallone stratosferico (BEXUS).
Il Logo di ARCADE
Attualmente il progetto ha acquisito il nome ARCADE-R2 (Reflight 2), in quanto dopo gli incoraggianti risultati ricavati dal volo sul pallone BEXUS 13 (ottobre 2011) l’esperimento è stato in parte rinnovato ed aggiornato per il lancio a bordo del pallone BEXUS 17, lancio che avverrà nelle prime settimane di ottobre 2013. La campagna di volo si svolgerà nella base di ESRANGE, nel nord della Svezia, vicino alla cittadina mineraria di Kiruna; intorno alla base, per questioni di sicurezza, vi è una zona disabitata di circa 5200 km2, in cui è venuto a crearsi uno degli ultimi angoli incontaminati d’Europa ed in cui d’inverno non è raro raggiungere i -40°C.
ESRANGE launch-pad al tramonto
A bordo del pallone BEXUS 17 vi sarà, oltre ad ARCADE-R2, l’esperimento iSEDE dell’università di Strathclyde (Glasgow), il cui obiettivo è il test di strutture gonfiabili. Altri esperimenti prenderanno il volo durante la campagna di lancio a bordo del BEXUS 16. Come visibile in figura, il volo dei palloni BEXUS è diviso in tre principali parti: l’ascesa, ad una velocità quasi costante di circa 5 m/s, una fase di volo stazionario tra i 25 ed i 30 km di altitudine per un tempo variabile tra le due e le 4 ore, ed una discesa veloce controllata da paracadute.
Profilo di volo di una missione BEXUS
DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO
L’obiettivo di ARCADE-R2 è di sviluppare un dimostratore di tecnologia per rendez-vous e controllo d’assetto tra veicoli automatici, da testare a bordo del pallone stratosferico nelle condizioni ambientali che vanno a ricreare un ambiente quasi-spaziale: a 25 km di altitudine la temperatura crolla fino a -80°C e la pressione atmosferica cala a qualche centesimo di quella al suolo.
ARCADE-R2 è composto da un piccolo veicolo esterno (SMAV) provvisto di attuatori per il controllo d’assetto, montato su di una struttura portante e dotato di un sistema di docking (ancoraggio). La struttura, contenente la maggior parte dell’elettronica e della sensoristica, serve come target per lo SMAV, che muovendosi secondo alcuni gradi di libertà simula alcune possibili manovre di avvicinamento e docking. In figura è visibile la configurazione di volo di ARCADE, appena prima del lancio del pallone BEXUS 13.
ARCADE prima del lancio sul pallone BEXUS 13
Il fine ultimo dell’esperimento è lo sviluppo di nuove tecnologie all’interno di tre importanti settori: controllo di veicoli automatici, sottosistemi di navigazione di prossimità per applicazioni terrestri e spaziali e meccanismi di docking per piccoli satelliti. I dati raccolti dai voli e dai test svolti in fase progettuale serviranno inoltre per definire al meglio possibili migliorie e per avviare nuovi filoni di ricerca.
IL TEAM
Il team è composto da un gruppo di ragazzi delle Università di Padova e Venezia, facenti parte delle Scuole di Ingegneria (cinque dottorandi ed uno studente) e di Informatica (uno studente, responsabile del software di volo), sotto la direzione del professore Alessandro Francesconi, docente di Impianti e Sistemi Spaziali. Il nucleo originale del team risale ad un gruppo di laureandi del corso di Ingegneria Aerospaziale, che con ARCADE decisero di imbarcarsi in una nuova avventura, capace di arricchire il loro percorso formativo e cementificare l’originaria amicizia affrontando assieme gli ostacoli e le difficoltà proprie di questi progetti. Con il passare del tempo, l’aggiunta di altri membri ha perfezionato le competenze del team fino allo sviluppo di ARCADE-R2.
La partecipazione al programma BEXUS ha consentito al gruppo di girare per l’Europa, visitando le sedi di ESA (Noordwijk, Paesi Bassi) e DLR (Agenzia Spaziale Tedesca, Oberpfaffenhofen, Germania) e la base di ESRANGE. Inoltre, la necessità di eseguire test pre-volo in ambiente simile a quello della base di lancio, ha portato il team a trascorrere una settimana a gennaio 2013 presso una struttura dell’Università di Padova a San Vito di Cadore (BL), sulle dolomiti: oltre che a lavorare sull’esperimento, l’esperienza ha anche permesso ai membri del team di “fare gruppo” e di trascorrere qualche tempo tutti assieme.
Il team durante la settimana di test a San Vito: un po’ di svago
L’università di Padova non è nuova a partecipare al programma REXUS/BEXUS con gruppi di suoi studenti: nel 2009-2010 hanno partecipato i gruppi di SPONGE (Sounding rocket Propellant OrieNtation microGravity Experiment, REXUS) e SCRAT (Spherical Compact Rechargeable Air Thruster, BEXUS) e nel 2011-2012 MISSUS (Meteorological Integrated Sensor SUite for Stratospheric analysis, BEXUS). Tramite il centro d’ateneo CISAS, intitolato al famoso scienziato padovano Giuseppe Colombo, l’Università di Padova ha quindi una consolidata storia di partecipazione tanto a importanti missioni spaziali internazionali, quanto in attività didattiche quali il REXUS-BEXUS.
LINK UTILI:
Sito ufficiale di ARCADE-R2 (nella sezione Resources è possibile trovare la brochure ed il pieghevole ufficiali in italiano ed inglese, insieme a fotografie e aggiornamenti):
Pagina Facebook:
Programma REXUS/BEXUS:
