Il vuoto, da sempre considerato uno degli ambienti più ostili per i sistemi meccanici, potrebbe diventare il migliore alleato dei robot spaziali del futuro. A dimostrarlo è una nuova tecnologia di attuatori elettrostatici sviluppata da un team di ricerca tutto italiano coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, in collaborazione con l’Università di Trento e l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT). I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Nature Communications.
La ricerca, condotta dall’Istituto di Intelligenza Meccanica della Sant’Anna, apre prospettive inedite per la progettazione di robot destinati a operare nello spazio: sistemi più leggeri, efficienti e affidabili, con una manutenzione semplificata e costi più contenuti.
Nelle missioni spaziali, i motori elettrici tradizionali mostrano limiti rilevanti: tendono al surriscaldamento in assenza di atmosfera, richiedono lubrificanti speciali e incidono sul peso complessivo dei dispositivi. Tutti fattori che riducono l’affidabilità e aumentano i costi delle operazioni in orbita.
Il vuoto come forza propulsiva
I nuovi attuatori elettrostatici proposti nello studio riescono a capovolgere questa prospettiva. Sfruttando proprio le proprietà elettriche del vuoto, trasformano quello che finora era considerato un ostacolo in una risorsa funzionale per il movimento.
Questi dispositivi, privi di ingranaggi e lubrificanti, si integrano perfettamente con i materiali già utilizzati nelle missioni spaziali. I test sperimentali hanno confermato la loro capacità di generare movimenti rapidi e potenti, mantenendo allo stesso tempo basso consumo energetico e peso ridotto: due aspetti cruciali per l’impiego su satelliti e veicoli di esplorazione.
“Abbiamo individuato una soluzione che dimostra come il vuoto, da sempre considerato un ambiente critico per la robotica, possa diventare un alleato per realizzare sistemi più leggeri, efficienti e affidabili per le missioni del futuro” dichiara Ion-Dan Sirbu, primo autore dello studio.
Dallo spazio al fondo del mare
Le applicazioni di questa tecnologia vanno ben oltre l’esplorazione orbitale. Oltre a robot destinati alla manutenzione e all’assemblaggio di strutture in orbita, gli attuatori potranno essere impiegati anche su satelliti, telescopi spaziali e, in futuro, in ambienti estremi terrestri come i fondali oceanici o gli impianti industriali ad alta criticità.
Una scoperta che non solo ridisegna il futuro della robotica spaziale, ma conferma ancora una volta il ruolo centrale della ricerca italiana nell’innovazione tecnologica.
“Il peso ridotto dei nostri attuatori rappresenta un fattore determinante nelle applicazioni spaziali, dove ogni chilogrammo aggiuntivo incide significativamente sui costi di lancio in orbita” commenta Marco Fontana, professore ordinario presso l’Istituto di Intelligenza Meccanica della Scuola Sant’Anna e coordinatore dello studio.
“Un elemento chiave nello sviluppo di questi dispositivi risiede nel processo di fabbricazione, basato sulla deposizione di sottili film isolanti flessibili, che consente al dispositivo di operare in modo affidabile” spiega Virgilio Mattoli, ricercatore presso il Center for Materials Interfaces dell’Istituto Italiano di Tecnologia.