steps 2

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Piattaforma Aerospaziale Regionale:
da STEPS a STEPS 2
BS SIT - Space Infrastructure and Transportation
Marzo 2012
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2/26/2009, Thales Alenia Space
Contenuti
Page 2
STEPS (progetto, team e risultati)
Scenari di riferimento di Esplorazione Spaziale
(Internazionali ed Europei)
Tecnologie abilitanti
STEPS 2 (obbiettivi e logica)
Opportunita` di validazione orbitale
Tecnologie e prodotti
Piano di lavoro per la proposta
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STEPS 2
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Il progetto STEPS
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Nell’ambito del Distretto Aerospaziale piemontese si e` creato un network di imprese
e centri di ricerca che coinvolge, oltre alle grandi aziende, 24 PMI e tutte le
universita` piemontesi per sviluppare diverse tecnologie innovative abilitanti
all’Esplorazione Spaziale.
Si sta sviluppando una serie di dimostratori tecnologici (prima virtuali e poi fisici) di
un sistema per operazioni di atterraggio morbido (lander) e di mobilita` di superficie
(rover) applicabile sia per missioni robotiche sia per missioni con equipaggio.
Si stanno realizzando e utilizzando laboratori per validare le tecnologie, ambienti per
progettazione concorrente, simulazione e realtà virtuale e allestimenti che
riproducono condizioni e terreni tipici della superficie della Luna e di Marte.
L’insieme di queste attività e infrastrutture sta consolidando il sito torinese ed il suo
indotto quale Centro di Eccellenza per le attività di Esplorazione Spaziale attirando
cosi` nuovi programmi e quindi occupazione hi-tech (gia` in questa fase sono
numerosi i giovani ricercatori impiegati su STEPS nelle imprese e universita`).
Infine sono molte le potenziali ricadute tecnologiche, soprattutto da parte di PMI e
centri di ricerca, che il progetto rende possibili in settori contigui quali energia,
trasporti, robotica, medicina, protezione civile, ecc.
3
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STEPS 2
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L’Esplorazione Spaziale
Il progetto STEPS Page 4
(Sistemi e Tecnologie
per l’EsPlorazione
Spaziale ) si situa nel
contesto della
Esplorazione Spaziale
intesa come
l’opportunita` per il
genere umano di
superare I confini
della Terra
colonizzando nuovi
mondi dove sia
possibile vivere ed
operare
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Tecnologie della piattaforma STEPS
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Realtà
Virtuale
Infrastruttura
di base
Progettazione
Concorrente/Collaborativa
Ottimizzazione
Multidisciplinare
Interfacce
uomo-macchina
Visione e
riconoscimento
terreno
Aerotermodinamica
Diagnostica
preventiva
Strutture
Pressurizzate
Energia
Strutture rigide
e gonfiabili
Sistema di
Discesa/Ascesa
Controllo
ambientale
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Navigazione e guida
Locomozione e meccanismi
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Team di STEPS
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Il coordinatore del team e’ Thales Alenia Space e include
Politecnico di Torino, Università di Torino, Università del
Piemonte Orientale, ALTEC e 22 PMI del Distretto
Aerospaziale Piemontese
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TAS-Italia
Politecnico di Torino
Università di Torino
Università del Piemonte Orientale
ALTEC S.p.A.
AMET S.r.l.
APR S.r.l.
Auconel S.r.l.
BLUE Engineering S.r.l.
Carcerano S.p.A.
ERXA S.r.l.
EXEMPLAR S.r.l.
HYSYTECH S.r.l.
Imex.A
INRIM
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Nekhem S.r.l.
Neohm Componenti S.r.l.
Nimbus S.r.l.
OPTIMAD Engineering S.r.l.
SEAC02 S.r.l.
SICME Motori S.r.l.
Skytechnology S.r.l.
S.P.A.I.C. S.r.l.
SPESSO GASKETS S.r.l.
S.R.S. Engineering Design S.r.l.
SynArea Consultants S.r.l.
Tecnikabel S.r.l.
TEORESI S.r.l.
TESEO S.p.A.
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Risultati della prima fase di STEPS
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Final Demonstration
9 Maggio !!!!
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Scenari di Esplorazione Spaziale
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Nel mondo e negli USA:
A livello globale Russia, Giappone, Canada, Cina ed India sviluppano
programmi autonomi di Space Exploration che stanno discutendo in
un WG internazionale (ISEGC) a cui partecipano anche NASA, ESA ed
ASI in vista di una possibile armonizzazione in una road map globale.
Oltre ai programmi di esplorazione robotizzata di Luna, asteroidi e Marte,
l’obiettivo dichiarato dalla NASA è di far scendere l’uomo su Marte
entro il 2040. A questo scopo sta proseguendo lo sviluppo di una
capsula di trasporto per l’equipaggio (Orion / MPCV) ed un lanciatore
di grandi capacita` (Heavy Launcher / ILS), in aggiunta ad altre
iniziative di Trasporto Spaziale su base commerciale COTS (che
vedono coinvolta anche TAS-I ad es. su Cygnus/PCM). Infine NASA ha
deciso di prolungare la vita della Stazione Spaziale Internazionale
(ISS) almeno fino al 2020 con l’obbiettivo di utilizzarla anche come
banco di prova per le tecnologie di Space Exploration.
E` in corso anche un’iniziativa privata di missione lander/rover sulla luna
chiamata Google Lunar X-Prize (GLXP) a cui partecipa anche un Team
Italia (progetto Amalia) che coinvolge tra gli altri TAS-I , ALTEC,
PoliTo e PMI del Distretto.
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Scenari di Esplorazione Spaziale
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In Europa ed in Italia:
All’interno del programma ESA Aurora si sta sviluppando la missione
ExoMars in collaborazione con la RKA russa , con lanci previsti nel
2016 e nel 2018, finalizzati a lanciare su Marte un lander e
successivamente un rover, con varia strumentazione scientifica per
preparare la successiva discesa dell’uomo. TAS-I è prime contractor,
ALTEC è responsabile del controllo da terra del rover. Sempre in
questo contesto di missioni robotiche si stanno studiando varie
tecnologie preparatorie alla missione Mars Sample Return (MSR)
orientata a riportare a terra campioni di suolo marziano.
Per la parte abitata anche ESA ha deciso di prolungare le sue attivita`
sulla ISS almeno fino al 2020, e sta studiando nuovi sistemi di
trasporto come derivati di ATV (Automated Transfer Vehicle) a cui
partecipa TAS-I come responsabile del modulo pressurizzato,
nonche` all’utilizzo della ISS come test bed tecnologico per la Space
Exploration attraverso ad una recente Call for Ideas a cui anche TAS-I
ha contribuito con diverse proposte che coinvolgono partners del
Distretto e richiederanno in seguito il sostegno ASI.
Infine ESA sta progettando una missione lunare (Moon Lander), nonche`
sta sviluppando nuovi sistemi di trasporto (ad es. IXV in cui TAS-I e`
prime) di cui si prevedono evoluzioni future (IXV Evo).
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Scenario Internazionale
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Tecnologie Abilitanti
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Enabling Technologies for
Systems for Space Exploration
Attractiveness
(1-10, comments)
Feasibility
for PAD (1-10, comments)
Critical for PAD
(ON/OFF, comments)
8
Ablative/aerothermodynamics
9: Key driver for entry
vehicles design
8: Enabling competencies
available from STEPS and
expertise on entry vehicle
design (e.g. EXPERT, IXV).
Expensive tests
ON: Italian strategic interest
in re-entry vehicles market
and accessible validation
opportunities
21
Aero-capture and Aero-braking
8: Efficient approach for
entry, descent and landing on
Mars
5: Only some system level
and thermal protection
competencies available in
PAD
OFF:
18
Advanced Batteries
8: Efficient energy
management also in adverse
environment conditions.
5: Only system level
competencies available in
PAD.
OFF:
10
Crew Collaborative Robotics and EVA
technologies
9: Mandatory for sustaining
human productivity and
reduce risk in complex
missions
9: Enabling competencies
available from STEPS and
IIT@PoliTo collaboration
OFF: Collaborations for
technology development
already ongoing outside PAD
context (IIT@PoliTo,
EUROBOT)
16
Cryo Propellant Storage and Transfer
9: Mandatory for enabling
logistics and transportation
capabilities
5: Only some enabling
competencies available in
PAD mainly at system level
OFF:
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Tecnologie Abilitanti
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9
Health Management Systems/ Ultralight
Structures
9: Essential for reusable
systems and could reduce
mission costs
8: Enabling competencies
available from STEPS. Some
complementary elements
available out of PAD
ON: Italian strategic interest
in re-entry vehicles market
and accessible validation
opportunities
20
High Thrust Solar Electric Propulsion
8: Low cost transportation
5: Only system level
competencies available in
PAD
OFF:
7
Inflatable and Environmental Protection
9: Mandatory for Human
comfort and on-board safety
especially in long duration
missions
9: Enabling competencies
available from STEPS and
other projects (IMOD,
FLECS). Some
complementary elements
available outside PAD
ON: Can be validated and
adopted in future exploration
missions. Strong competition
in USA but valid market
opportunity also for
commercial applications
14
In-situ Resource Utilization
9: Enabling capability for
long duration missions
7: Some enabling
competencies available in
PAD
OFF: No near term significant
validation opportunities
foreseen
4
Landing Legs
9: Innovative design solutions
are essential for planetary soft
landing
9: Enabling competencies
available from STEPS. In
particular active systems have
already been studied
ON: Potential PAD strategic
contribution to international
projects
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Tecnologie Abilitanti
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Life Support
9: Improvements necessary
for long duration manned
missions
9: Laboratory and enabling
competencies available from
several heritage projects on
habitable modules
OFF: Current level of
readiness would already
permit projects acquisition
from Agencies.
Collaborations for technology
development already ongoing
outside PAD context (NASA,
University of Arizona)
11
Locomotion System (Wheels, Gearing,
Suspension)
9: Essential for surface
operations capabilities
9: Enabling competencies
available from STEPS in
particular for pressurized
rovers
OFF: No near term surface
validation opportunities
foreseen for a pressurized
rover
19
Nuclear Power Generation
9: High power and rapid
transport of crew and cargo
3: Only system level
competencies available in
PAD. Legal and safety
limitations.
OFF:
22
Optical Data Link (Long distance)
8: Reduced communication
delay would enhance
operations capability
5: Only some system level
competencies available in
PAD.
OFF:
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Tecnologie Abilitanti
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Precision Landing (vision based technologies)
9: Disruptive solution for
reducing landing dispersion
9: Enabling competencies on
S/W part available from
STEPS
ON: Can be exploited in
future exploration missions,
e.g. ExoMars
24
Parachute Deployment Technology
6: Improvements required for
adaptation to entry on planets
atmospheres with critical
trajectories and speed.
5: Only system level
competencies available in
PAD
OFF:
5
Regenerative Fuel Cells
9: High efficiency and
integrated management of
resources for life support
8: Enabling competencies
available from STEPS. Some
complementary elements
available outside PAD
ON: Applicable in many
domains. Can be validated
and adopted in future
exploration missions
17
Re-usable TPS
8: Applicable in commercial
projects requiring re-usable
systems
9: Enabling competencies
available in PAD (ASA)
OFF: Collaborations for
technology development
already ongoing outside PAD
context (e.g. Italian project
ASA)
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Tecnologie Abilitanti
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RVD & Mechanisms
9: Mandatory in complex
mission architectures
9: Enabling competencies
available from STEPS
ON: Accessible
Demonstration opportunities.
Can be adopted both for
exploration missions and
other applications (e.g. Space
Tug)
23
Sample Collection and Transfer
8: Essential for preparatory
mission investigating
environment and terrain
characteristics
6: System level competencies
available in PAD. Some
complementary technologies
available outside PAD (e.g.
drilling technology)
OFF: Technology
development opportunities
could be considered in the
frame of EC FP7 or Agencies’
programmes (e.g. ExoMars)
3
Smart Skin
9: Enable more reliable and
efficient system functional
architectures
9: Enabling competencies
available from STEPS
ON: Applicable in many
space domains. Can be
validated and adopted in
future exploration missions
2
Surface Navigation
9: Increase the number of
accessible targets on surface;
can reduce support from Earth
9: Enabling competencies on
S/W part available from
STEPS
ON: Can be exploited in
future exploration missions,
e.g. ExoMars
13
Throttable Engine (Cryo and not)
9: Mandatory for soft and
precision landing of fragile
payloads (scientific, human)
7: Partial competencies
available from EC FP7
collaborative projects.
Complementary elements
available out of PAD
OFF: Collaborations for
technology development
already ongoing outside PAD
context (e.g. EC FP7)
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Obbiettivi e logica di STEPS 2
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STEPS 2 e` indirizzato a completare lo sviluppo tecnologico iniziato su STEPS ed ad utilizzare
al meglio le infrastrutture e le competenze sviluppate, puntando cosi`ad acquisire nuovi
programmi e conseguentemente ampliando le ricadute occupazionali sul territorio.
Si propone infatti di:
- Sviluppare ulteriormente le tecnologie piu` promettenti per una successiva “spazializzazione”
(in termini di opportunita` esistenti di validazione in orbita in vista di un loro utilizzo in
programmi target previsti nel prossimo futuro) selezionate sulla base dei risultati della prima
fase di STEPS, coinvolgendo i partners piu` attivi ed innovativi con cui proseguire la
collaborazione
- catalizzare intorno al progetto regionale altri interessi e finanziamenti per le fasi successive in
ambito nazionale (Ministero, ASI) ed Europeo (CE ed ESA), tenendo conto degli appuntamenti
che ci stanno di fronte nel prossimo futuro (es. Conferenza Interministeriale ESA di fine 2012 o
partenza del nuovo programma quadro di ricerca europeo Horizon 2020)
Le altre fonti di finanziamento ed in particolare le opportunita` di validazione in orbita
identificate nonche` i programmi target sono:
- bandi ministeriali PON e call 7 ed H2020 CE su sviluppo di Tecnologie per l’Esplorazione
- esperimenti tecnologici ESA/ASI a bordo della ISS vista come test bed per Space Exploration
- lander lunari (missione GLXP Amalia le cui fasi iniziali sono in corso supportate da ASI,
progetto Moon Lander ESA)
- dimostratori per veicoli di rientro e sistemi di trasporto commerciali di nuova generazione (IXV
Evo con ESA, COTS in USA)
- missioni ESA di esplorazione robotica marziane e relativi studi tecnologici (ExoMars, MREP,
Mars Sample Return)
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Opportunita` di validazione orbitale
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CLUSTER A
Coordination and Metodological support
WPA.1
Coordination
WPA.2
Validation
Opportunities
CLUSTER B
WPA.3 System
Modeling, VR
and Simulation
support
Mars/Moon Missions
WP B.1
Precision
Landing
WP B.2
Surface
Navigation
WP B.3
Smart
Skin
WP B.4
Landing
Legs
CLUSTER C
ISS for Exploration
WP C.1
Regenerative
Fuel Cells
WP C.2
RVD &
Mechanisms
WP C.3
Inflatable and
Environmental
Protection
CLUSTER D
Re-entry Demonstrators
WPD.1
Ablative/
Aerothermodynamics
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WPD.2
Health Management
Systems/
Ultralight structures
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Tecnologie e prodotti di STEPS 2
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Precision Landing
Surface Navigation
Smart Skin
Landing Legs
Regenerative Fuel Cells
RVD & Mechanisms
Inflatable and Environmental
Protection
Ablative/aerothermodynamics
Health Management Systems/
Ultralight Structures
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Attivita` sui prodotti STEPS 2
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L’attivita` verra` sviluppata su un periodo di 2 anni
i primi 9 mesi saranno dedicati al design del
prodotto (prototipo tecnologico) oggetto della
validazione orbitale
Nei successivi 12 mesi si costruira` il “test article”
che verra` sottoposto alla campagna di test a terra
Gli ultimi 3 mesi saranno dedicati ad una parte della
campagna di test (prioritaria per la validazione a
terra)
verra` fatto massimo utilizzo delle aree tecnologiche
e dei banchi di prova sviluppati in STEPS
Eventuali fondi aggiuntivi messi a disposizione della
Regione sarebbero utilizzati per completare la
campagna di prova e se possibile per finalizzare il
protipo
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Piano di lavoro STEPS 2
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Incontri con i partners selezionati di STEPS sui WP
definiti e con eventuali nuovi (in corso, entro la
prossima settimana)
Preparazione della proposta - fase 1 (entro il 19
Aprile)
Valutazione da parte Regione
Se selezionati preparazione della proposta – fase 2
(presumibilmente entro giugno)
Partenza
del
progetto
(presumibilmente
a
Settembre)
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Bozza logo STEPS 2
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