Privateer Space di Wozniak svela un satellite stampato in 3D per il monitoraggio dei detriti spaziali
Quando è uscita la notizia che Desktop Metal aveva sviluppato il titanio per il suo sistema Studio 2, un’informazione che è stata poco esplorata da altri siti di media è stata uno dei primi clienti del materiale. L’annuncio di Desktop Metal è stato, infatti, un coming out di nascosto per una nuova startup chiamata Privateer Space , fondata in parte dal co-fondatore di Apple Steve Wozniak. 3DPrint.com ha appreso che l’azienda stava pianificando di utilizzare il materiale per stampare in 3D un telaio satellitare lanciato nel 2022. Per saperne di più, abbiamo parlato con il co-fondatore e CEO di Privateer Space Alex Fielding.
Fielding ha trascorso gli ultimi sette anni come CEO di una società chiamata Ripcord , che costruisce robot guidati dalla visione per digitalizzare documenti cartacei, una tecnologia che prosegue nella sua prossima missione con Privateer Space: spazzare via la spazzatura spaziale.
“Ripcord è sulla buona strada per diventare pubblico, il che mi ha dato un’opportunità perfetta per esplorare altre cose. Il particolare problema su cui ci concentriamo attraversa il divario tra la consapevolezza della situazione spaziale in tempo reale e la pulizia dei detriti spaziali”, ha affermato Fielding.
Al momento, il CEO ha precisato che nello spazio vengono tracciati circa 21.000 oggetti, di cui circa 3.500 sono spazzatura. Circa la metà dei 6.000 vecchi satelliti in orbita attorno alla Terra sono morti, il che fa la parte del leone nel problema dei detriti spaziali. Gli altri 500 pezzi di spazzatura sono pezzi più grandi di 10 centimetri. E questo non include gli oggetti più piccoli di 10 centimetri che sono quasi impossibili da vedere con il radar terrestre, il metodo principale per tracciare gli oggetti spaziali. Di questi, ci sono probabilmente mezzo milione o più pezzi: pensa a schegge di vernice, dadi, bulloni e viti.
3.500 pezzi di spazzatura non sembrano un numero così grande, rispetto alla quantità di rifiuti generati sulla Terra e date le enormi distese di spazio in cui galleggiano questi detriti. Tuttavia, questa spazzatura sta effettuando lo zoom a 18.000 miglia all’ora, sorvolando i satelliti attivi e persino strappando il braccio dalla Stazione Spaziale Internazionale. Questo problema non farà che peggiorare, con alcune orbite che diventeranno più congestionate poiché aziende come Starlink e OneWeb mirano a lanciare oltre 90.000 satelliti nei prossimi cinque anni. Il primo ha già 1.600 satelliti in orbita da soli, con un piano di lancio appena approvato per portarlo a 42.000 nei prossimi due anni.
Sebbene il problema si sia aggravato nel corso degli anni, l’interesse di Fielding per i detriti spaziali è iniziato 20 anni fa, quando ha fondato la società di etichettatura GPS Wheels of Zeus con Steve Wozniak.
“Anche 20 anni fa, quando avevamo circa 2.000 cose nello spazio, la metà era spazzatura. Quindi, continuiamo ad andare al picnic ea buttare la nostra spazzatura fuori da un’astronave senza mai raccoglierla. E ora sta diventando piuttosto pericoloso. Abbiamo visto molti incidenti mancati negli ultimi due mesi. Abbiamo anche avuto un paio di collisioni negli ultimi due mesi”, ha detto Fielding.
Ma pulirlo non è così facile come potrebbe sembrare. Non solo c’è la necessità di incontrarsi effettivamente con la spazzatura e prenderla, ma c’è anche la necessità di essere in grado di vedere l’oggetto con una risoluzione sufficiente per collegarsi con esso in primo luogo. Quindi, passo dopo passo, Privateer Space sta costruendo l’infrastruttura necessaria per affrontare il problema dei detriti spaziali, iniziando con la consapevolezza della situazione spaziale.
Il primo prodotto che Privateer Space sta attualmente lanciando è un satellite con un pacchetto di sensori a 360° che include sensori e ottiche avanzati che forniscono un approccio completamente diverso al monitoraggio dello spazio in tempo reale. La produzione additiva (AM) è fondamentale per la visione della startup a causa del potere che detiene nel liberare spazio e peso nella progettazione dei satelliti.
“Molte funzionalità dei satelliti in realtà vengono perse a causa di un design inefficace del telaio, che si tratti di piccoli cubesat o di grandi satelliti personalizzati da centinaia di chili. Se il tuo telaio è troppo pesante, stai rinunciando a quel peso per qualcosa per cui avresti potuto usarlo, come propulsione, batterie, sensori migliori per la fascia. E nessuno vuole farlo, ma ci sono certe scienze, specialmente nel piccolo mondo satellitare, dove le tue dimensioni sono fisse.
Con la stampa 3D, è possibile ottimizzare i progetti per presentare il materiale solo dove necessario. Ciò è ulteriormente migliorato dalla scelta del materiale e il motivo per cui il titanio è il metallo preferito dall’aerospaziale è il suo elevato rapporto resistenza/peso. Insieme alla natura economica e facile da usare del sistema Studio di Desktop Metal, Privateer Space aveva tutto ciò che era necessario per stampare in 3D il telaio in titanio.
La startup spaziale ha stampato in 3D un corpo satellitare di 30 cm per 10 cm per 10 cm (un cubesat di tre unità) realizzato in Ti64. Con questo materiale, il sistema pesa il 40 percento in meno di una controparte in acciaio inossidabile, pur mostrando una maggiore rigidità a parità di volume totale. Ciò significa più peso per sensori, sistemi, batterie e propulsione. Il titanio è necessario anche per l’atmosfera corrosiva dello spazio. L’unica altra opzione dell’azienda sarebbe stata l’Inconel, ma la lega di nichel è molto più pesante del titanio. Inoltre, la rigidità di questo design stampato in 3D è essenziale per eseguire misurazioni accurate nello spazio.
“Non credo che potremmo farlo senza adottare questo approccio, principalmente perché i sensori sono così delicati. Le misurazioni sono così precise che puoi tenere conto di alcuni tipi di rotazione sull’oggetto, ma non puoi facilmente spiegare le sollecitazioni sul telaio. Quindi, quando questa cosa gira nello spazio, è quasi come una telecamera a 360°. Hai ottiche e sensori su tutti e sei i piani. La tua sfida è ridurre le vibrazioni e qualsiasi tipo di oscillazione nel design per renderlo così stabile da poter ottenere letture davvero altamente accurate. Non ci sarebbe modo di farlo se l’avessimo stampato in plastica o addirittura in alluminio. Pensiamo che il titanio sia un punto di svolta”.
Il telaio è stampato in 3D in un unico pezzo, con sofisticate strutture reticolari per ridurre il peso. I punti di montaggio sono integrati nel design stampato, consentendo di collegare più rapidamente e facilmente i componenti non stampati.
Mentre Privateer continua i test di riferimento sul telaio, testerà anche l’uso del sistema in fibra di Desktop Metal per le parti rinforzate con fibra di carbonio. Fielding spera che stampando in 3D componenti così piccoli come connettori e supporti, il peso possa essere ulteriormente ridotto. Inoltre, ciò fornirà informazioni su quanto materiale è necessario per supportare batterie o gas compresso.
“Quando abbiamo aggiunto solo il peso dei punti di saldatura, i connettori, i fori per quei connettori e le dimensioni dei connettori, è stata la differenza tra la stampa in acciaio inossidabile e la stampa in titanio. Dal 30 al 40% del peso in un oggetto molto piccolo va ai connettori e a quei tipi di parti. Penso che sarà interessante vedere se il mondo della produzione additiva può vantare un fronte abbastanza forte con l’aerospaziale o in particolare lo spazio per essere in grado di convincere parte del corpo sta cercando di creare standard aperti per lo spazio che dovremmo includere la stampa 3D in quegli standard”.
Monitoraggio del traffico globale nello spazio. Immagine per gentile concessione di AstriaGraph.
Per iniziare a ripulire la spazzatura spaziale, l’azienda si concentra sull’effettivo monitoraggio dello spazio dallo spazio, il che darà all’azienda un vantaggio significativo in ciò che può essere visto a quale risoluzione. I governi e le imprese probabilmente si abboneranno per l’accesso ai dati dallo spazio di tracciamento dei satelliti Privateer .
“Quando misuri oggetti che sono molto vicini alla terra e si muovono molto, molto velocemente sopra la testa, potrebbero essere sopra la testa ogni due ore. E se sei fuori di 300 o 400 chilometri e si muove così velocemente sopra la tua testa, non saprai che ha colpito la tua antenna finché non ha già lasciato il tuo campo visivo ed è troppo tardi “, ha detto Fielding . “Saremo la prima azienda a vedere lo spazio dallo spazio”.
Ciò consentirà di finanziare le prossime fasi del viaggio: sistemi per incontrarsi con i detriti spaziali , afferrarli e spostarli in una corsia di spazzatura inutilizzata dello spazio o riportarli in orbita verso la Terra. Fielding prevede altre possibilità, come riparare o rifornire di carburante alcuni satelliti inutilizzati per dare loro una seconda vita. Tutto questo è solo l’inizio di una vera infrastruttura nello spazio che include corpi come immondizia spaziale e carri attrezzi.
“Sai, non ci sono regole stradali nello spazio. Quindi, hai questo tipo di mondo marittimo sopra le nostre teste”, ha detto Fielding. “Ora i costi di lancio sono molto più bassi che mettere su un sacco di oggetti lo ha reso davvero molto conveniente. Ora che è accessibile, le persone inizieranno a mettere le cose nello spazio solo per vedere se possono. Quindi, ora abbiamo bisogno di un’azienda di carro attrezzi. Abbiamo bisogno di una compagnia di assicurazioni. Abbiamo bisogno di una società di distributori di benzina per fare rifornimento. Abbiamo bisogno di negozi di alimentari in un modo strano nello spazio. C’è un’intera industria di servizi spaziali in evoluzione che assomiglia un po’ a come si è evoluta l’industria marittima quando abbiamo iniziato a diventare davvero un popolo di mare».
Quando si tratta di intercettare la spazzatura spaziale, non si tratta solo di prevenire danni a attrezzature costose e utili, ma anche di prevenire la Terza Guerra Mondiale. Ad esempio, se un oggetto dall’astronave di una nazione si sta lanciando contro quello di un’altra nazione, la diplomazia potrebbe essere in gioco, con gli stati che discutono se tale mossa fosse intenzionale o meno. Quindi, piuttosto che avviare un incidente internazionale, un’azienda come Privateer potrebbe essere chiamata per fermare una collisione.
Naturalmente, prima che questa visione possa essere raggiunta, Privateer deve compiere il suo primo passo. Lancerà il suo primo satellite nel febbraio del 2022 con un partner di lancio non ancora annunciato. Quindi, dalla sua base a Maui, nelle Hawaii, dove c’è così poco inquinamento che le stelle non brillano nemmeno, la startup osserverà lo spazio dallo spazio per prevenire il prossimo grande incidente in orbita.
