L'esplorazione dei tunnel lavici presenti sulla Luna e su Marte rappresenta una delle frontiere più promettenti per l'insediamento umano nello spazio, poiché queste cavità naturali offrono una protezione intrinseca dalle radiazioni cosmiche e dal continuo bombardamento di micrometeoriti che caratterizza i corpi celesti privi di atmosfera. Tuttavia, raggiungere e mappare questi ambienti sotterranei estremi richiede soluzioni robotiche innovative, capaci di operare in condizioni di terreno accidentato, scarsa illuminazione e accessi verticali spesso proibitivi per i sistemi convenzionali. Un consorzio di ricerca europeo coordinato dal Centro Tedesco di Ricerca per l'Intelligenza Artificiale (DFKI), con la partecipazione del Laboratorio di Robotica Spaziale dell'Università di Malaga e della società spagnola GMV, ha sviluppato un sistema multi-robot progettato specificamente per affrontare questa sfida, i cui risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Science Robotics.
Il concetto operativo si articola attraverso quattro fasi sequenziali che sfruttano le capacità complementari di tre tipologie robotiche distinte. Nella prima fase, i robot collaborano autonomamente per mappare l'area circostante l'ingresso del tunnel lavico, identificando i punti di accesso più favorevoli e stabilendo una rete di comunicazione. La seconda fase prevede il rilascio di un cubo strumentato dotato di sensori all'interno della cavità, che durante la discesa raccoglie dati preliminari sulla geometria, la temperatura e la composizione atmosferica dell'ambiente sotterraneo. Successivamente, nella terza fase, un rover esploratore equipaggiato con sistemi di discesa in corda doppia penetra attraverso l'ingresso verticale raggiungendo il pavimento della grotta. L'ultima fase consiste nell'esplorazione approfondita della rete di tunnel, durante la quale il team robotico genera mappe tridimensionali ad alta risoluzione della morfologia interna.
La validazione sperimentale del sistema è stata condotta nel febbraio 2023 nelle grotte vulcaniche di Lanzarote, nelle Isole Canarie, un ambiente che presenta caratteristiche geologiche analoghe a quelle dei tunnel lavici lunari e marziani. I test sul campo hanno confermato non solo la fattibilità tecnica del concetto di missione, ma anche l'efficacia della coordinazione autonoma tra i diversi robot, un aspetto cruciale considerando i ritardi nelle comunicazioni Terra-Luna (circa 1,3 secondi) e Terra-Marte (tra 4 e 24 minuti a seconda della posizione orbitale). La sperimentazione ha dimostrato che i sistemi sono in grado di adattarsi dinamicamente alle condizioni impreviste, ridistribuendo i compiti tra i membri del team robotico senza necessità di intervento umano continuo.
Il Laboratorio di Robotica Spaziale dell'Università di Malaga, che ha contribuito significativamente allo sviluppo degli algoritmi di navigazione autonoma, ha una consolidata tradizione di collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) nel campo della pianificazione delle traiettorie per rover planetari. La metodologia sviluppata dal team spagnolo integra tecniche di visione artificiale stereoscopica con algoritmi di apprendimento automatico che permettono ai veicoli di valutare in tempo reale la transitabilità del terreno e di ottimizzare le rotte evitando ostacoli potenzialmente pericolosi. Questi progressi nel campo dell'autonomia robotica sono essenziali per ridurre la dipendenza dal controllo remoto, che nelle missioni interplanetarie risulta impraticabile a causa delle latenze di comunicazione.
Le implicazioni di questa ricerca si estendono ben oltre l'esplorazione scientifica. I tunnel lavici rappresentano infatti i candidati più realistici per la realizzazione delle prime basi permanenti extraterrestri, poiché ridurrebbero drasticamente la massa dei materiali da trasportare dalla Terra per la costruzione di habitat schermati. Secondo le stime della comunità scientifica, lo spessore roccioso di alcuni metri tipico di queste strutture potrebbe ridurre l'esposizione alle radiazioni cosmiche galattiche e solari del 95% rispetto alla superficie, portandola a livelli paragonabili a quelli registrati in ambienti terrestri ad alta quota. Inoltre, la temperatura interna relativamente stabile di questi ambienti ridurrebbe i requisiti energetici per il controllo termico degli habitat.
