In carrozzeria alla NASA, come si vernicia un rover spaziale

Con Opportunity che non risponde e Curiosity con problemi al computer principale, l'esplorazione di Marte con i rover è in un momento critico. Però la NASA sta lavorando al futuro rover per Marte, conosciuto come Mars 2020. A che punto è? È alla fase di verniciatura. Come in una carrozzeria per automobili, l'agenzia spaziale statunitense dispone presso il JPL di un vero reparto verniciatura, che porta avanti mille lavori all'anno. In questo articolo ci togliamo la curiosità di vedere come avviene la verniciatura di componenti destinati all'esplorazione spaziale.

Un lavoro artigianale che viene portato avanti da oltre due decenni dall'esperto John Campanella, che racconta: "ho lavorato al primo Mars Rover Pathfinder, alla missione Deep Impact, GRAIL, Juno e Cassini, e penso che la mia vernice sia praticamente ovunque nel Sistema Solare. Abbiamo appena terminato il telaio di Mars 2020, un pezzo unico per il quale abbiamo dovuto avvicinarci il più possibile alla perfezione".

La produzione di veicoli spaziali richiede migliaia di passaggi, quello della verniciatura richiede circa quattro mesi e mezzo. È iniziato a metà aprile del 2018, quando sono arrivati "in carrozzeria" più di 20 pezzi appena fresati, di alluminio 7050 e 7075, destinati a costituire la struttura primaria del telaio. Sono stati raccolti in una stanza pulita nell'edificio 18 del JPL, insieme a un centinaio di parti secondarie più piccole.

Durante i quattro mesi e mezzo seguenti, gli ingegneri e i tecnici di Mars 2020 hanno pianificato, misurato, esaminato, forato e assemblato quelle parti fino a quando non sono diventate il telaio del rover Mars 2020.

"Il piano prevedeva 610 rivetti, 730 rondelle, 644 dadi e 964 dispositivi di fissaggio meccanici per tenere insieme il telaio del rover" racconta Stephen Pakbaz, ingegnere capo per l'assemblaggio del telaio di Mars 2020. "Ciò significa che ci sono ben oltre 1.000 fori nel rover Mars 2020, quasi tutti rifatti per tre o più volte - tutto a mano".

Ogni buco nel telaio di Mars 2020 è stato fatto prima come foro pilota eseguito a mano. Poi è stato allargato, quindi è stata fatta la perforazione finale. In questo modo è più facile rilevare e correggere eventuali errori. Certo, è un lavoro di alta precisione e talvolta può essere noioso, ma c'è in ballo l'esplorazione di Marte, un posto dove al momento non ci sono carrozzerie, pezzi di ricambio e artigiani a riparare danni (se volete portarvi avanti proponetevi!).

Alla fine di 5.000 ore di assemblaggio, oltre 3.000 perforazioni e oltre mille rivetti, il telaio del rover è stato assemblato e pronto per la verniciatura. Quasi perché ci sono dei punti sul telaio del rover che non devono assolutamente essere contaminati dalla vernice. Ecco che quindi il passaggio intermedio prevede la protezione con rotoli di nastro adesivo e stencil.

Non come quella approssimativa che facciamo attorno agli stipiti di casa prima di imbiancare. Un lavoro minuzioso che è iniziato il 1 agosto 2018, e che ha richiesto una taglierina computerizzata per assicurarsi che ogni pezzo avesse esattamente le dimensioni e la forma che doveva avere".

mars 2020
Mars 2020

I pezzi di nastro adesivo usati avevano forme e dimensioni differenti: molti erano più piccoli di una moneta, alcuni erano grandi come un forno a microonde, altri avevano la forma di un serpente. In tutto erano più di 600 pezzi, che sono stati minuziosamente misurati, applicati a mano e levigati con le dita per scongiurare la presenza anche della più piccola bolla d'aria. A questo si è aggiunta l'applicazione di centotrentacinque stencil temporanei in lamiera, indispensabili per coprire posizioni più grandi che richiedevano una copertura più rigida.

Dato che la precisione non è mai troppa, alla fine di questo lavoro certosino il telaio ha passato l'ispezione della Quality Assistance e ogni millimetro di nastro è stato misurato, ed eventualmente riapplicato se non soddisfaceva i requisiti. Per "incerottare" il telaio da dipingere, cinque ingegneri hanno lavorato 500 ore in sette giorni. Era il 6 agosto 2018 quando il telaio è stato avvolto in un involucro antistatico sterile e trasportato con cautela dall'edificio 18 alla "carrozzeria" del JPL.

mars 2020
Mars 2020

Qui il lavoro artigianale prevede una fase di preparazione, abradendo la superficie con carta vetrata in modo che la vernice aderisca meglio. Un passaggio che dev'essere iniziato e completato entro 6 ore per evitare qualsiasi possibilità di corrosione o ossidazione. La verniciatura è iniziata dalla parte più alta, quindi il giorno dopo (ad asciugatura completata) si è passati ai lati, e successivamente alle parti anteriore e posteriore.

Se vi state chiedendo quale vernice viene usata, sappiate che non è del tipo che potete trovare in una ferramenta. Oltre ad essere fatta apposta per aderire alla perfezione all'alluminio, è un composto che ha superato rigorosi test che ne certificano la capacità di sopportare sobbalzi, vibrazioni, raggi UV e altre asperità di un viaggio su Marte. In più deve resistere al freddo marziano e assicurare di non contaminare composti organici e altri materiali.

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Eddie Castro del JPL misura lo spessore della vernice stesa sul telaio del rover Mars 2020. Crediti: NASA / JPL-Caltech

Gli strati di vernice vengono applicati uno di seguito all'altro, senza che la "prima mano" si asciughi, perché così facendo si crea un legame più forte tra gli strati. Il processo viene ripetuto una terza ed ultima volta. Morale: in meno di 5 ore si è conclusa la prima sessione di verniciatura del telaio del rover Mars 2020. Va bene? Per verificarlo serve una particolare attrezzatura che misura lo spessore dello strato di vernice, che deve essere compreso tra 4 e 6 mil (o millesimi di pollice).

A questo punto si passa alla cottura. Il telaio viene di nuovo avvolto in un imballo antistatico, e trasportato all'edificio 144 per la cottura in una camera a vuoto. Resterà per 3 giorni in una camera a vuoto a 110 ° C, durante i quali non solo si asciugherà la vernice, ma si cuoceranno letteralmente i contaminanti dalla vernice che potrebbero causare problemi. Qui ci si riallaccia al discorso della contaminazione e della tutela del pianeta che si va ad esplorare, quindi alla necessità di non contaminare i campioni raccolti su Marte.

Siamo alla fine di questa parte del percorso: il 20 agosto il telaio del rover esce dal forno, viene di nuovo ispezionato, imballato e trasferito nell'Edificio 18 per i ritocchi finali. Mars 2020 dovrebbe atterrare su Marte nel febbraio 2021.


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