Immagine del rover DuAxel durante i test nel deserto del Mojave, in California. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/J.D. Gammell
Non bastavano giocattoli, fumetti e il film animati, i transformers bucano lo schermo dell’originalità e diventano rover per lo spazio. Parliamo di un prototipo – realizzato da scienziati e ingegneri del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa – chiamato DuAxel e attualmente in attesa di essere affidato a una vera e propria missione spaziale. Unico nel suo genere per flessibilità e versatilità, il rover è concepito per consentire l’accesso e l’esplorazione scientifica di terreni estremi su corpi planetari – come i lati dei crateri o le scogliere quasi verticali della Luna, di Marte, Mercurio e alcuni mondi ghiacciati, come la luna gioviana Europa.
Come suggerisce il nome stesso – abbreviazione di “dual-Axel” – il rover è in realtà costituito da una coppia di rover a due ruote, ciascuno chiamato Axel. L’idea alla base della creazione di due rover monoassiali che possono combinarsi in uno solo è quella di massimizzare la versatilità: mentre la configurazione a quattro ruote si presta a percorrere grandi distanze attraverso paesaggi accidentati, la versione a due ruote offre un’agilità che i rover più grandi non possono avere.
«Mobilità del rover e capacità di accedere luoghi impervi sono una combinazione allettante», dice Laura Kerber, geologa planetaria del Jpl. «Invece di cercare sempre di proteggersi da pericoli come la caduta o il capovolgimento, questo rover è progettato per resistere a essi».
Giunto di fronte a un territorio inesplorato e impervio – con pendenze maggiori del 30 per cento, limite superiore dei rover Curiosity e Perseverance ad esempio – il rover si ferma, abbassa il suo telaio e lo fissa al suolo prima di dividersi in due. Con la metà posteriore del DuAxel ancorata saldamente, la metà anteriore si sgancia e prosegue sul suo unico asse. Tutto ciò che collega le due metà è una cinghia che si srotola, mentre la metà coraggiosa si avvicina al pericolo e si cala lungo il pendio, aiutandosi con strumenti riposti nel mozzo della ruota e volti a mappare in tempo reale il terreno e studiare la posizione scientificamente più attraente. Fra gli strumenti, DuAxel è dotato di uno spettrometro che analizza la luce riflessa nel vicino infrarosso – in un intervallo di lunghezze d’onda centrato sulle bande molecolari dell’acqua – per determinare, ad esempio, se le striature nel terreno siano state scavate in passato da flussi di acqua liquida.
Il rover DuAxel separato nelle sue due componenti a singolo asse durante i test. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/J.D. Gammell
La prova del nove sul campo si è svolta lo scorso autunno nel deserto del Mojave, quando un piccolo team di ingegneri del Jpl della Nasa nel sud della California ha sottoposto il rover modulare a una serie di sfide per testare la versatilità del suo design.
«DuAxel si è comportato estremamente bene sul campo, dimostrando con successo la sua capacità di avvicinarsi a un terreno impegnativo, ancorare e poi sganciare il suo rover Axel a esso legato», racconta Issa Nesnas, tecnologo di robotica del Jpl. «Axel ha poi manovrato autonomamente lungo pendii ripidi e rocciosi, dispiegando i suoi strumenti senza la necessità di un braccio robotico.»
Il concetto radicale di due veicoli robotici che funzionano come uno solo ha radici alla fine degli anni ‘90, quando la Nasa ha iniziato a esplorare idee per rover modulari, riconfigurabili e auto-riparabili – nel caso di fallimento di un Axel, un altro potrebbe prendere il suo posto.
Questo ha ispirato Nesnas e il suo team al Jpl a sviluppare un robot a due ruote robusto e flessibile. Lo sviluppo di Axel è rimasto focalizzato sul trasporto modulare fino al 2006, quando le immagini satellitari della superficie marziana hanno rivelato i burroni nelle pareti dei crateri. In seguito, la scoperta di quelli che sembravano essere deflussi stagionali di acqua liquida ha aumentato l’interesse per l’uso di robot per il prelievo di campioni.
L’Axel a due ruote mentre scende lungo un pendio, restando legato alla sua controparte ancorata sopra il pendio. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/J.D. Gammell
Ma con un intero pianeta da esplorare, perché incaponirsi su terreni sconnessi, argini e crateri? L’esperienza geologica sulla Terra ci dice che alcuni dei luoghi migliori per studiare la geologia si trovano negli affioramenti rocciosi e sulle pareti scoscese, dove molti strati geologici del passato sono ben esposti – e l’ambiente, nel caso della Terra, è praticamente inalterato dalla presenza umana. Così Nesnas e il suo team hanno iniziato a sviluppare una versione di Axel agganciato a un lander attraverso un cavo metallico che garantisca non solo sicurezza durante la discesa lungo un lato di un cratere o dalle pareti di un canyon, ma che possa anche fornire energia e comunicare con la controparte ancorata. Le sue ruote, inoltre, sono studiate per essere particolarmente performanti in termini di trazione, mentre i mozzi delle ruote possono ospitare microscopi, trapani, palette per la raccolta di campioni e altra strumentazione per studiare il terreno. Per girare, l’asse a due ruote si limita a far ruotare una delle sue ruote più velocemente dell’altra.
«Il vantaggio nell’utilizzo di DuAxel è lampante quando c’è incertezza circa il luogo di atterraggio – come accade su Marte – o quando ci si vuole spostare in una nuova posizione per esplorare con uno dei due Axel», conclude Patrick Mcgarey, tecnologo di robotica del Jpl e membro del team DuAxel. «Permette di muoversi senza vincoli dal luogo dell’atterraggio e permette l’ancoraggio temporaneo al terreno perché è un robot transformer pensato espressamente per l’esplorazione planetaria.»
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