La tecnologia inflatable, allo studio fin dagli anni ’60, oggi risulta l’unica valida soluzione per la realizzazione di strutture spaziali.

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La tecnologia inflatable, allo studio fin dagli anni ’60, oggi risulta l’unica valida soluzione  per la realizzazione di strutture spaziali.

Risulta oggi imperativo ridurre il numero di lanci e/o il carico utile per limitare i costi che sono sempre più proibitivi. Inoltre, con la cancellazione della missione Space Shuttle, è difficile portare in orbita moduli rigidi di discreta dimensione.

Una soluzione è quella di affidarci alla tecnologia inflatable (tecnologia gonfiabile) che permette di realizzare strutture caratterizzate da un volume ridotto al lancio per poi, una volta in orbita, aprirsi nella configurazione operativa (fase di deployment).

Una struttura inflatable è caratterizzata dall’elemento flessibile rappresentato da un multi-layer dove ogni strato soddisfa una particolare richiesta in termini di prestazione e presenta un peso inferiore ad un’analoga struttura in materiale rigido. Questa parte può collaborare con una parte rigida  svolgendo ottimamente la missione per la quale la struttura è stata realizzata.

Questo genere di tecnologia in ambito spaziale può essere utilizzata in diverse applicazioni come sistemi di movimentazione, sistemi airbag, radar, antenne, scudi termici o i più interessanti sistemi abitativi. Durante gli ultimi 40 anni diversi prototipi sono stati sviluppati come il progetto della NASA TransHab oppure i più recenti moduli della azienda Bigelow.

Questa tesi è stata realizzata nell’ambito del programma della Regione Piemonte STEPS destinato a sviluppare nuove tecnologie per l’esplorazione spaziale, tra le quali i sistemi inflatable abitativi su cui abbiamo lavorato.

Dopo un’analisi di design su possibili interfacce di collegamento tra parte flessibile e parte rigida, ci si è affidati al software MSC Adams per realizzare un modello preliminare del meccanismo interno del modulo abitativo STEPS. Si è potuto così realizzare un’analisi preliminare, sia cinematica che dinamica, del dispiegamento. Si è valutato, ad esempio, l’effetto dei tempi di pressurizzazione sul dispiegamento e si sono ottenute le prime informazioni di dimensionamento dei giunti e degli incastri.

In un secondo momento si è voluto verificare la possibilità di effettuare un’analisi di stress e deformazione del sistema rendendo flessibili alcun parti del meccanismo.

Si è così creato un modello di base capace, con piccole modifiche, di analizzare diverse casistiche, ad esempio situazioni in presenza o assenza di gravità. Si possono valutare in breve tempo i comportamenti di apertura e chiusura del modulo, verificando che questi avvengano correttamente.

Autore: Andrea Viglietti

Tesi: Analisi Multi-body di Strutture Inflatable

Università: Politecnico di Torino