La gru Loader dell'ESA solleverebbe 1 t dai lander Argonaut e la poserebbe a 6 m

Un prototipo in scala di una gru lunare per il carico è stato messo alla prova nel Planetary Robotics Laboratory dell'ESA, nei Paesi Bassi. La macchina, chiamata Loader, è stata realizzata dall'istituto rumeno di turbine a gas e aerospaziale COMOTI insieme a Initium Space nell'ambito del Technology Development Element dell'ESA. Il progetto a grandezza naturale dovrebbe sollevare fino a 1.000 kg da un lander come Argonaut e depositarli fino a sei metri di distanza. Ciò che esiste oggi è un dimostratore, e il valore di 1.000 kg è un obiettivo di progetto, non un risultato misurato.

01Il problema: gli ultimi sei metri

Ogni lander Argonaut è progettato per portare sulla superficie lunare fino a 1.500 kg di carico. Può trattarsi di rover, pacchetti scientifici o elementi di infrastruttura. Una volta a terra il lander, ogni chilogrammo di quel carico deve comunque passare dal ponte al regolite.

Le due soluzioni più comuni coprono ciascuna solo una parte del lavoro. Le rampe vanno bene per i carichi su ruote. Astrobotic, per esempio, nei test di discesa del rover ha inclinato le rampe di Griffin fino a 33 gradi per coprire assetti di atterraggio inclinati o ruotati. Ma una rampa non serve a nulla per uno strumento fisso, un'unità di alimentazione o un elemento di habitat che non possono muoversi da soli. I bracci robotici gestiscono oggetti piccoli ma, secondo l'ESA, alcuni carichi, come gli strumenti scientifici più sensibili, devono trovarsi a metri di distanza dal lander, oltre la portata di un braccio robotico. Il motivo è che la firma termica, vibrazionale ed elettromagnetica del lander contaminerebbe le misure. È la motivazione ingegneristica dei sei metri di sbraccio, anche se il comunicato dell'ESA non collega questo valore a uno strumento specifico.

La pressione cresce con l'aumentare del peso dei carichi. I piani Moon Base della NASA, secondo quanto riportato da NASASpaceFlight, ridimensionano i candidati rover con equipaggio a circa una tonnellata per adeguarli alle capacità attuali dei lander, e la consegna di quei rover è prevista sul Blue Moon MK1 di Blue Origin, con una gru per lo scarico. Una gru, dunque, non è un'esclusiva europea: è uno schema emergente per i lander che trasportano carichi nell'ordine della tonnellata.

02Com'è fatto Loader

L'ESA e COMOTI descrivono l'architettura a grandi linee:

• Stivaggio: la gru viene lanciata ripiegata sul ponte del carico utile del lander e si dispiega dopo il touchdown. Un sistema dedicato di gestione dei cavi e una sequenza di apertura definita la mantengono compatta quando è stivata. L'instradamento dei cavi è un vincolo reale per qualunque braccio pieghevole: i cablaggi devono sopravvivere al lancio e ai ripetuti movimenti dei giunti senza impigliarsi, e l'ordine di apertura deve evitare collisioni con il carico.
• Livellamento: un sistema di livellamento mantiene la gru verticale anche quando il lander poggia su un terreno inclinato. Con un lungo sbraccio, piccole inclinazioni si traducono in grandi momenti ribaltanti ed errori di posizionamento orizzontale, perciò la verticalità conta più che per un braccio corto.
• Braccio: sopra la base, un lungo braccio a due giunti termina con un insieme di pinze. Due giunti sono un numero volutamente ridotto di gradi di libertà. Gli studi sulle gru lunari dell'era NASA insistevano sulla stessa logica, con l'obiettivo di progetto di ridurre al minimo la complessità e massimizzare la semplicità.
• Organi terminali: una pinza è passiva, a molla, e si blocca senza alimentazione. L'altra è alimentata a batteria e ruota il carico per un posizionamento più fine. La pinza passiva fa sì che una batteria scarica o la perdita del bus di alimentazione non facciano cadere il carico. La pinza motorizzata aggiunge il controllo dell'orientamento necessario per il posizionamento preciso degli strumenti.

Le fonti non forniscono massa, materiali, tipi di attuatori né bilancio di potenza della gru. Sono i numeri che decideranno se sia adatta a un lander con un margine di carico utile limitato, e per ora non sono pubblici.

03Che cosa mostra e che cosa non mostra il test di laboratorio

Gunter Just, ingegnere robotico dell'ESA, ha detto che il modello in scala solleva 30 kg in gravità terrestre, l'equivalente di poco più di 180 kg sulla Luna. È un'affermazione in termini di forza: il modello gestisce un carico di circa 294 N, cioè il peso di una massa di 180 kg nella gravità lunare. In termini lunari, l'obiettivo di 1.000 kg è circa 5,5 volte la capacità del modello. Questo rapporto è un mio calcolo, non un dato del progetto. La gru finale sarà più del doppio del prototipo, quindi la struttura a grandezza naturale dovrà sopportare un carico per unità di dimensione considerevolmente maggiore rispetto al dimostratore.

Il test è stato condotto sulla Terra, a 1 g, nell'area del laboratorio con rocce e sabbia. Secondo la sintesi di New Space Economy, si è trattato di una prova a terra di un meccanismo in scala, non della dimostrazione del sollevamento di una tonnellata sulla Luna. La gravità inferiore aiuta con i carichi statici, ma non elimina i problemi più difficili:

• L'inerzia non cambia. Un carico in oscillazione o in rotazione ha la stessa massa a 1/6 g, quindi richiede lo stesso sforzo per mettersi in moto e fermarsi. La bassa gravità comporta inoltre una minore forza di richiamo su un carico oscillante, il che rende più importanti lo smorzamento e il controllo.
• I carichi di lancio dominano il dimensionamento. Una struttura che deve sopravvivere a un lancio da ripiegata è in genere dimensionata da quei carichi, non da quelli di sollevamento lunare. Le fonti non dicono quale sia il caso dimensionante di Loader.
• Gli ambienti termico e polveroso sono assenti da questo test. Il laboratorio ha validato funzione e precisione, che è lo scopo dichiarato da Just.

Daniel Useriu di COMOTI afferma che il dimostratore ha soddisfatto, e in alcuni ambiti superato, le aspettative iniziali, e che resta molto da affinare. Le fonti non forniscono risultati quantitativi sulla precisione.

04Polvere, pendenza e il contesto di Argonaut

La polvere è la modalità di guasto più specifica della Luna. Una presentazione a un workshop ESA del 2025 su Loader lo descrive come un sistema elettromeccanico in fase di concetto per il dispiegamento autonomo di carichi utili scientifici e infrastrutture di superficie. L'abstract elenca come opzioni di mitigazione allo studio attuatori sigillati, barriere passive, rivestimenti superficiali e adattamenti della progettazione meccanica. Non viene indicato quali siano finite nel dimostratore. Un precedente articolo della NASA su test sul campo di una gru lunare fissava requisiti analoghi, tra cui la robustezza alla polvere di regolite e la riduzione al minimo del numero di parti rotanti. Questi requisiti indicano un progetto semplice e sigillato piuttosto che dotato di grande destrezza.

Anche pendenza e precisione di atterraggio sono rilevanti. Argonaut è progettato per atterrare in modo autonomo entro 250 metri al primo volo, migliorando fino a 50 m al terzo. Il lander punterà alla regione polare sud, dove il terreno è accidentato, quindi un sistema di movimentazione del carico non può presumere una piazzola piana. Ciò rende il meccanismo di livellamento integrato un requisito fondamentale e non un optional.

Il calendario è serrato. La Missione 1 di Argonaut dovrebbe partire su un Ariane 6 a quattro booster entro la fine del 2030, con missioni successive ogni due o tre anni, e ogni lander ha una vita utile in superficie di progetto di cinque anni. L'ESA presenta Loader come utilizzabile su «un lander come Argonaut», e i post di COMOTI descrivono Argonaut come riferimento di base. Nessuna delle due fonti dice che Loader sia assegnato a una missione specifica, quindi resta aperto se volerà sulla Missione 1 o su un lander successivo. L'hardware di volo dovrebbe inoltre adattarsi all'architettura di Argonaut, che separa il Lunar Descent Element dal Passenger specifico della missione.

05Che cosa resta da dimostrare

I prossimi passi sono quelli che l'ESA e COMOTI lasciano aperti. La gru in scala reale va costruita e caricata fino alla capacità nominale. Deve dimostrare precisione di posizionamento in vuoto termico e con contaminazione simulata da regolite, e ha bisogno di un budget di massa in stile volo. I valori di 1.000 kg e sei metri descrivono ciò che l'architettura dovrebbe fare e finora è stato provato solo il prototipo da 30 kg. Il divario logistico più ampio, tuttavia, è reale. La Luna riceverà più carichi nell'ordine della tonnellata di quanti rampe e bracci corti possano posizionarne, e una gru leggera con pinza non alimentata è un modo credibile per colmarlo.