Il Regno Unito sta sviluppando il suo primo braccio robotico spaziale per riparare i satelliti in orbita

Il Regno Unito sta sviluppando la sua prima tecnologia di saldatura robotica per lo spazio, con l’obiettivo di rivoluzionare la manutenzione satellitare e la costruzione di infrastrutture orbitanti.

Il progetto ISPARK segna un punto di svolta per l’economia spaziale sostenibile, abilitando riparazioni, assemblaggi e produzioni direttamente nello spazio.

ISPARK: la prima tecnologia britannica di saldatura robotica spaziale

Il progetto ISPARK (Intelligent SPace Arc-welding Robotic Kit), guidato dall’Università di Leicester in collaborazione con TWI Ltd, rappresenta la prima iniziativa del Regno Unito dedicata allo sviluppo di sistemi di saldatura robotici operativi nello spazio. Grazie a un finanziamento complessivo di 560.000 sterline, di cui 485.000 erogati dall’UK Space Agency nell’ambito del National Space Innovation Programme, il progetto punta a costruire un sistema di saldatura ad arco, montato su piattaforme robotiche, capace di operare in ambienti spaziali estremi.

Perché saldare nello spazio è una sfida tecnologica

La saldatura nello spazio non è paragonabile a quella sulla Terra. Le condizioni ambientali rendono il processo straordinariamente complesso:

• Vuoto: assenza di atmosfera impedisce la dispersione di gas protettivi e influenza la propagazione del calore;
• Microgravità: l’assenza di peso altera il comportamento dei materiali fusi e dei gas;
• Instabilità termica: le temperature possono oscillare tra -150°C e +120°C in pochi minuti;
• Radiazione spaziale: può danneggiare i sistemi elettronici e influenzare le prestazioni dei materiali;
• Sforzo fisico per gli astronauti: i rischi per la salute e l’efficienza operativa rendono impraticabile la saldatura manuale orbitale.

Per queste ragioni, fino ad oggi la riparazione in orbita è stata un’eccezione rarissima, spingendo le agenzie spaziali ad adottare un modello “usa e getta”, con impatti economici e ambientali significativi.

Robot saldatori per missioni più sostenibili

L’obiettivo del progetto ISPARK è ribaltare questo paradigma, sviluppando un sistema robotico autonomo per la saldatura ad arco in grado di:

• riparare componenti danneggiati di satelliti e strutture orbitanti;
• assemblare elementi lanciati separatamente, superando i limiti imposti dai razzi;
• partecipare alla manifattura spaziale in situ di telescopi, moduli abitativi e stazioni spaziali.

Secondo il responsabile del progetto, Dr. Daniel Zhou Hao, la sinergia tra robotica intelligente, ingegneria spaziale e saldatura avanzata permette di affrontare per la prima volta la sfida in modo realistico e scalabile.

Simulazione digitale: il ruolo chiave del digital twin

Per garantire l’affidabilità operativa del sistema, il team britannico utilizza il paradigma del digital twin, un modello digitale che simula fedelmente le condizioni reali dello spazio. Ogni ciclo di saldatura sperimentato in laboratorio viene confrontato con la simulazione per validarne robustezza, precisione e comportamento termico.

Tra simulazione e realtà

Questa metodologia consente di:

• testare i materiali e le tecniche senza doverle portare subito nello spazio;
• identificare potenziali criticità prima della validazione in orbita;
• sviluppare algoritmi di controllo termico e feedback in tempo reale.

Un passo verso un’economia spaziale circolare

Come sottolinea Professor Dirk Schaefer dell’Università di Leicester, ISPARK non è solo un traguardo tecnico: è una pietra miliare nella costruzione di un’economia spaziale sostenibile. Le implicazioni sistemiche sono molteplici:

• Estensione della vita operativa dei satelliti attraverso interventi correttivi in orbita;
• Riduzione dei costi e dei rifiuti spaziali grazie alla possibilità di riparare anziché sostituire interi moduli;
• Costruzione di infrastrutture complesse direttamente nello spazio, riducendo le limitazioni di volume e massa legate al lancio.

Altri progetti internazionali di saldatura spaziale

Il Regno Unito non è il solo a investire nella saldatura orbitale. Ecco alcuni esempi di progetti paralleli a ISPARK:

ThinkOrbital (Stati Uniti)

Ha condotto con successo la prima dimostrazione di saldatura autonoma in orbita, sviluppando una piattaforma modulare per la costruzione e la manutenzione di strutture spaziali in ambiente reale.

University of Texas (Stati Uniti)

Sta sviluppando un ambiente virtuale di test in grado di simulare le condizioni della superficie lunare. L’obiettivo è testare tecniche come la saldatura laser, ad arco ed elettronica, minimizzando i costi e i rischi associati ai test reali.

Applicazioni future: dallo spazio profondo alla Luna

La saldatura robotica nello spazio ha il potenziale di abilitare molte delle visioni attuali della space economy:

• Costruzione di telescopi giganti che non possono essere lanciati in un singolo pezzo;
• Assemblaggio modulare di stazioni spaziali per turismo, ricerca o produzione in microgravità;
• Manutenzione autonoma di habitat lunari o marziani, senza dipendenza continua dalla Terra;
• Estensione della durata di satelliti commerciali e scientifici, con vantaggi economici notevoli.

Verso una nuova frontiera dell’ingegneria spaziale

Il progetto ISPARK rappresenta un concreto passo in avanti verso un sistema spaziale più flessibile, sostenibile e modulare. L’unione tra intelligenza artificiale, robotica, simulazione digitale e materiali avanzati sta ridisegnando l’approccio alla progettazione di missioni, infrastrutture e veicoli spaziali.

Il futuro delle operazioni orbitali non sarà più vincolato al concetto di “missione singola”: si prospetta invece un ecosistema spaziale permanente, adattivo e auto-riparante.