Esapodo

Durante un'eclisse solare è possibile osservare a occhio nudo la corona solare o l'aureola che circonda la superficie oscurata del sole. Costituita quasi interamente da plasma ionizzato, si estende nello spazio per una distanza fino a tre volte il raggio del Sole. Con una temperatura di diversi milioni di Kelvin, è così calda che, al confronto, i 5778 Kelvin della superficie del sole sembrano quasi freddi. Fino ad ora non è stato possibile investigare in dettaglio il motivo di questa enorme differenza. Sulla Terra la maggior parte della sua radiazione è assorbita dall'atmosfera, mentre nello spazio l'osservazione è soggetta a limitazioni tecniche: è necessario coprire la superficie del sole affinché non offuschi la corona. Ma con le apparecchiature oggi disponibili, ciò significa che viene nascosta anche la parte di corona solare vicina al sole.

Per un pelo

Per questo motivo, nel quadro del progetto StarTiger, nel 2017 la ESA ha previsto il lancio di due satelliti che viaggeranno in una formazione unica. Orbiteranno intorno alla Terra ad una distanza reciproca di appena 150 metri e a una velocità di diversi chilometri al secondo: non si toccheranno per un pelo, letteralmente. Lo schermo di uno dei satelliti è regolato in modo da coprire il sole in modo che gli strumenti dell'altro possano catturare la radiazione della corona con una precisione finora impossibile.

Per agevolare un allineamento ottimale dei due satelliti e della strumentazione di bordo, i tecnici dell'ESA hanno simulato le condizioni del viaggio spaziale presso il laboratorio di astrofisica di Marsiglia, in Francia. Un coronografo predisposto per catturare la radiazione della corona solare sul satellite in ombra è stato montato su un esapodo BREVA (un robot a sei gambe) realizzato da SYMETRIE. Su ciascuna «gamba» è montato un micromotore C.C. brushless con encoder integrato. Estendendo e ritirando le gambe, la piattaforma montata sopra di esse può essere regolata liberamente in ogni direzione. Grazie all'eccellente dinamica e densità di potenza che gli azionamenti FAULHABER presentano anche negli spazi più ristretti, nonché all'elevata risoluzione dell'encoder, è possibile posizionare in modo veloce, affidabile e preciso anche masse di grandi dimensioni.

Grazie a questa libertà di movimento i tecnici della ESA hanno potuto simulare tutta una serie di posizioni reciproche di queste «macchine volanti». L'esapodo è contraddistinto da una serie di caratteristiche che lo rendono l'ideale per il compito in questione, come asserito da Olivier Lapierre, amministratore delegato di SYMETRIE : «Soggetto a tolleranze limitatissime, esegue i movimenti minimi richiesti con grande precisione, eppure è anche estremamente rigido e dunque è in grado di mantenere la posizione specificata con esattezza». Un ulteriore punto di forza del prodotto è il suo software sofisticato, che assicura una perfetta interazione tra i componenti e consente, ad esempio, di specificare qualsiasi centro di rotazione virtuale per la piattaforma e realizzare sequenze di movimento particolarmente dolci.

Queste caratteristiche degli esapodi di precisione di SYMETRIE vengono utilizzate anche in altri programmi spaziali come il telescopio spaziale James Webb, che sostituirà il famoso telescopio Hubble nel 2018, o il progetto GAIA, che ha l'obiettivo di creare una mappa della Via Lattea. In ciascuno di questi progetti vengono utilizzati esapodi che sostengono unità ottiche. Lapierre descrive uno dei compiti tipici come segue: «L'esapodo aiuta a regolare uno specchio nella posizione specificata con una precisione di meno di un micrometro». Come nel caso di StarTiger, è necessario un livello di precisione quasi incredibile: in teoria, il telescopio Webb dovrebbe essere in grado di rilevare una singola candela su una delle lune di Giove.

Tuttavia, in origine l'esapodo BORA utilizzato per il progetto GAIA non era stato sviluppato per l'astronomia bensì per l'osservazione di oggetti estremamente piccoli. In realtà è nato nel quadro della collaborazione con il Laboratorio europeo di radiazione di sincrotrone (ESRF - European Synchrotron Radiation Facility) di Grenoble, in Francia. Il sincrotrone delle Alpi francesi accelera gli elettroni quasi fino alla velocità della luce, ne provoca la collisione e genera il fascio di raggi X più potente del mondo. È circa diecimila volte più potente dell'emissione di un dispositivo medico a raggi X, eppure è sottile come un capello umano. Questo fascio è usato per analizzare tutta una serie di campioni e materiali, dalle strutture cristalline dei semiconduttori ai movimenti molecolari all'interno di cellule vive. «All'ESRF i nostri esapodi sono utilizzati per orientare specchi di calibrazione e campioni in determinate posizioni e per mantenere accuratamente queste posizioni grazie alla loro eccellente stabilità», spiega Olivier Lapierre.

Non importa se osserviamo l'infinità dello spazio o strutture dettagliate a livello molecolare, i requisiti essenziali di un esapodo di posizionamento devono restare immutati: massima manovrabilità e precisione combinate con una stabilità assoluta. A ciò possono aggiungersi ulteriori specifiche in funzione dell'applicazione. Sia all'ESA che all'ESRF, una notevole quantità di lavoro viene svolta nel vuoto o in camera bianca, ossia in ambienti in cui anche le apparecchiature devono ovviamente soddisfare requisiti specifici. Spesso lo spazio è scarso, di conseguenza sono richiesti esapodi «mini».

BORA, per così dire il «fratello minore» del modello BREVA, rappresenta la soluzione ideale per il posizionamento negli spazi più ristretti. Inoltre, con un diametro d'ingombro di 212 millimetri, è alto appena 145 millimetri. Nonostante queste dimensioni quasi minuscole, è in grado di spostare fino a 10 chilogrammi di carico con una risoluzione di 0,1 micrometri lungo i suoi assi direzionali e 2 micrometri lungo gli assi di rotazione. «I motori FAULHABER svolgono un ruolo essenziale nei nostri esapodi», spiega Olivier Lapierre. «Offrono la migliore combinazione di dimensioni compatte e qualità del prodotto presente sul mercato».