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Le caratteristiche tecniche dei dispositivi elettronici italiani presenti nella sonda InSight appena atterrata su Marte

di Paolo Subioli on 28 novembre 2018

L’atterraggio della sonda InSight su Marte è da tutti considerato un grande successo, considerato che la velocità di arrivo nell’atmosfera del pianeta rosso è stata di 20.000 chilometri all’ora e che in passato molte missioni sono fallite proprio per la difficoltà di non fare schiantare al suolo i mezzi inviati. Anche stavolta è stata la Nasa a promuovere l’operazione, ma parte del successo è europeo, essendo presenti nella sonda alcune tecnologie chiave per la riuscita della missione. E anche noi di Cadlog ci sentiamo fieri, perché una di queste tecnologie è stata implementata da Leonardo, che è un nostro cliente.

insight su marteI diversi componenti di Insight, la sonda atterrata su Marte.

Star Tracker, la bussola italiana targata Leonardo

Come fa una navicella spaziale ad orientarsi nello spazio, dovendo operare a centinaia di migliaia di chilometri di distanza dai propri controllori? Leonardo (ex Finmeccanica) ha messo a punto una sorta di bussola spaziale, Star Tracker, che consente al veicolo – una navicella, un satellite, una sonda – di capire dove si trova esattamente e come è orientato. Lo Star Tracker misura l’”attitudine” e mette a confronto le misurazioni con una mappa stellare registrata nel proprio computer.

attitudineL’attitudine è una misura geometrica che determina la posizione di un oggetto nello spazio, ricavata dall’angolo rispetto a ciascuno dei tre assi di un sistema di riferimento.

Lo Star Tracker è tecnicamente un “sensore di assetto” di medio campo visivo, integrato in un unico assieme progettato per resistere alle radiazioni. I sensori stellari come questo sono in grado di determinare l’orientamento del veicolo spaziale sui tre assi in modo accurato ed affidabile, con una massa molto ridotta e con un basso consumo di energia. Una caratteristica di questo strumento, che ha predecessori fin dagli anni ’60, è la sua estrema flessibilità. Progettato inizialmente per i satelliti geo-stazionari, ha partecipato alle più ardite missioni spaziali, comprese quelle della Nasa su Giove e le missioni private della SpaceX di Elon Musk.

L’hardware dello Star Tracker consiste in testine ottiche – generalmente ne sono presenti tre – contenenti le ottiche, il rilevatore e una piccola parte di elettronica, necessaria per comandarlo e per comunicare col computer del veicolo. Il software è inserito all’interno del AOCS (Altitude and Orbit Control Systems) del veicolo stesso ed è ottimizzato per poter condividere le risorse di calcolo con le altre necessità di navigazione e comunicazione.

star tracker leonardoLe tre testine ottiche che compongono lo Star Tracker che ha guidato la sonda InSight su Marte.

LaRRI, il microriflettore laser dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

LaRRI (Laser Retro-Reflector for Insight) un microriflettore laser sviluppato dai Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). LaRRI è uno dei tre principali strumenti ospitati dalla sonda InSight, insieme al sismografo che servirà a rilevare i terremoti marziani e a una sonda per monitorare il flusso di calore proveniente dall’interno del pianeta. Queste ultime due tecnologie sono rispettivamente francese e tedesca.

A differenza dello Star Tracker, che è stato indispensabile in volo, LaRRI opera sul suolo marziano. Esso consiste in un retroriflettore laser miniaturizzato (o microriflettore) che fornirà la posizione accurata del lander InSight durante la sua esplorazione. Inoltre contribuirà a testare la relatività generale di Einstein e sarà una delle prime “stazioni” di una futura rete marziana per misure geofisiche e fisiche. LaRRI, che è stato disegnato dal gruppo SCF_Lab dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, nell’ambito delle ricerche rivolte alla Luna e a Marte, in attività congiunte con ASI-Matera, pesa appena 25 grammi, ha un diametro e un’altezza di 54 e 19 millimetri rispettivamente ed è costituito da microriflettori laser fatti di un materiale adatto all’ambiente spaziale.

Il retroriflettore LaRRI (Laser Retro-Reflector for Insight) dell'INFNIl retroriflettore LaRRI (Laser Retro-Reflector for Insight) dell’INFN

Essendo uno strumento passivo, non necessita di manutenzione e quindi potrà funzionare nello spazio per molti decenni. Ogni microriflettore (retro)riflette il fascio laser proveniente da satelliti che orbitano intorno al pianeta e tutti assieme, disposti su una superficie sferica, contribuiscono a determinare con sempre maggior precisione la posizione del lander da parte del satellite orbitante dotato di laser.

La tecnologia dei retroriflettori è in uso sin dalle missioni Apollo sulla luna. Questi specchi, usati come bersaglio per raggi laser inviati da stazioni a Terra, costituiscono oggi una delle prove incontrovertibili dell’avvenuto allunaggio, dal momento che ne sono stati lasciati diversi sulla superficie lunare e sono tuttora rilevabili inviando un raggio laser dalla Terra.

Il retroriflettore installato dagli astronauti dell'Apollo 11.Il retroriflettore installato dagli astronauti dell’Apollo 11.

Scarica libro bianco con sintesi in italiano:

Applying Multi-Discipline Collaboration (ECAD/MCAD) to Reduce Program Risk

white paper ecad mcad collaborationIl libro bianco di Mentor Graphics esplora le attuali sfide nel settore aerospaziale in termini di progettazione elettro-meccanica, per enunciare i principi del “co-design”, cioè le modalità di lavoro che consentono ai progettisti elettronici e meccanici di collaborare e portare avanti il lavoro in parallelo.

Paolo SubioliLe caratteristiche tecniche dei dispositivi elettronici italiani presenti nella sonda InSight appena atterrata su Marte

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