Dentro o fuori l'habitat extraterrestre?

L’esplorazione spaziale si evolve e richiede lo sviluppo di nuove tecnologie per poter essere supportata. I sistemi robotici inglobano nuove tecnologie consolidate sulla Terra, adattandole e perfezionandole all’impiego nello spazio, ma spesso è la necessità di trovare soluzioni a situazioni e problematiche tipiche dell’ambiente spaziale, a far sì che vengano sviluppate nuove tecnologie, che poi trovano impiego anche nelle applicazioni terrestri.

Considerazione che non esula l’esplorazione spaziale umana, con requisiti ancora più stringenti, da rivalutare in base all’ambiente in cui ci si trova ad operare. Vuoto, microgravità, tipologia di orbita, pianeta o corpo celeste, radiazioni e temperatura sono solo alcuni dei parametri che dettano fortemente le condizioni al contorno di una missione.

Ad oggi pensiamo agli astronauti come a quella piccola parte di umanità che dal 2000 vive continuativamente al di fuori del nostro pianeta, se pur con alternanza di equipaggio a circa 400 km di quota dalla superficie terrestre. Eppure, quella condizione di microgravità che si sperimenta a bordo della ISS, non sarà perpetua e gli scenari futuri si stanno già delineando.

I programmi di esplorazione spaziale parlano chiaro: andremo oltre l’orbita terrestre, sulla Luna, per testare e validare quelle tecnologie che ci consentiranno di spingerci oltre, anche verso il pianeta rosso. Ci spostiamo dunque dall’orbita terrestre a quella lunare, e da qui alla sua superficie, passo che comporterà lo stabilirsi di un insediamento in condizioni differenti da quelli sperimentati attualmente dagli astronauti.

Moduli spaziali abitativi funzionali

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è un grande laboratorio spaziale che ospita nominalmente sei membri di un equipaggio, i quali necessitano di poter operare in condizioni idonee a portare avanti le task di propria competenza e, allo stesso modo, a preservare il loro stato fisico e psicologico. A tal proposito i moduli della ISS sono stati concepiti sin dall’inizio come aree idonee allo svolgimento di tutte le attività, suddivisi in base alla funzionalità assegnata, dal condurre esperimenti ai momenti conviviali, dall’area dedicata all’espletamento dei bisogni corporali a quella allestita per lo svolgimento dell’attività fisica, ivi compresi gli spazi dedicati al riposo e alla privacy.

Non per ultima l’ISS è dotata del meraviglioso modulo “Cupola” da cui gli astronauti possono godere della vista sulla Terra e dove spesso si recano per avere un momento di tranquillità, scattare incredibili fotografie che noi tutti ammiriamo da quaggiù, e mantenere un contatto visivo con il proprio pianeta. Quest’ultimo aspetto è di non trascurabile importanza e sarà proprio uno di quelli che mancheranno nelle missioni più lontane.

Benché la Luna sia ad un tiro di schioppo dalla Terra rispetto a Marte, la distanza è di gran lunga superiore e, di conseguenza, il pianeta verde e blu visto dall’equivalente cupola selenica sarà sempre più lontano.

Per le missioni future sarà dunque fondamentale un maggior accorgimento riguardo al benessere psicologico dell’astronauta, sia per la durata della missione che per la distanza, fattori che peseranno ulteriormente nelle missioni con destinazione Marte. Con il protrarsi del tempo, infatti, potrebbero insorgere reazioni di insofferenza mai manifestate prima. I nuovi habitat  dovranno tener conto di spazi maggiormente dedicati alle attività trasversali, di svago e di convivialità.

Nell’immaginario collettivo si delineano scenari sempre più vicini a quelli delle fiction futuristiche ambientate nello Spazio, eppure diversi sono i fattori che ne inibiscono una reale riproduzione. Uno dei requisiti e limiti fondamentali delle missioni spaziali è sicuramente la massa al lancio, che deve essere ridotta al minimo possibile per ottimizzare il volume di lancio a disposizione e il costo/kg, strettamente connessi.

Nel caso di missioni a lunga permanenza verso lo spazio profondo, si deve inoltre tener conto anche del viaggio, della durata di almeno 6 mesi, durante il quale garantire all’equipaggio il benessere psico-fisico, per consentire loro di giungere a destinazione in condizioni idonee a portare avanti l'esplorazione.

Sulla superficie del nuovo pianeta o satellite naturale, come nel caso della Luna con la missione Artemis, si pensa ad un’architettura estesa, che possa diventare una sorta di villaggio lunare, con moduli e ambienti in collegamento tra loro, come già avviene sulla ISS. L’evoluzione dei moduli standard in aree confortevoli, ampi spazi e dal design moderno e futuristico non è banale né immediata.

Dentro o fuori l’habitat extraterrestre?

L’ambiente al di fuori del pianeta Terra è per l’uomo alquanto ostile, non solo per la mancanza di ossigeno nell’aria, per la differente gravità, ma anche per la diversa atmosfera. Nel caso della Luna il problema si amplifica per l’assenza totale di un’atmosfera che possa proteggere il corpo celeste dalle radiazioni e dall’elevata escursione termica, oltre i +100°C e -100°C di giorno e di notte rispettivamente, e dagli impatti da meteoriti. Proprio per questi aspetti è fondamentale progettare i sistemi abitativi anche esternamente, come già avviene per le stazioni orbitanti. Sul suolo si prende in considerazione la possibilità di sfruttare la superficie lunare stessa, con i suoi anfratti, per incrementare il livello di protezione, oltre agli già usuali sistemi di protezione termica, da impatto e da radiazioni.

Tra le mancanze che sperimentano gli astronauti in missione, vi sono alcuni aspetti che qui sulla Terra diamo per scontati, come i profumi, la sensazione della folata di vento sul viso e della pioggia battente. Riprodurre questi agenti e far vivere loro esperienze simil-terrestri diventerà sempre più importante con l’allungarsi delle missioni, ma non di facile impresa in alcuni casi, come quello della pioggia. L’acqua è infatti una risorsa preziosissima nelle missioni spaziali, ma il suo trasporto richiede ingenti risorse, basti solo pensare al volume che occupa, motivo per cui viene riciclata quasi completamente, ivi compresa l’urina per essere trasformata in acqua potabile.

Nell’ottica di un villaggio extraterrestre si dovrà ricorrere all’impiego di varie strutture e tecnologie. Alle strutture tradizionali rigide in lega metallica, si affiancheranno quelle gonfiabili ed espandibili, in grado di aumentare il rapporto volume abitabile/volume al lancio. Altresì sarà necessario impiegare la regolite lunare o marziana nella realizzazione di strutture edificabili con risorse in situ, grazie a sistemi robotici, tecnologie di sinterizzazione e stampa additiva.

Le tecnologie immersive e l'intelligenza artificiale saranno un valido aiuto nel ricreare e generare condizioni e ambienti favorevoli al benessere dell'equipaggio. Laddove la capacità di ampi spazi non sarà disponibile per ambienti immersivi degni di una sala di simulazione stile "The Orville", visori per la realtà virtuale, sensoristica e tecnologia indossabile potranno fare la differenza, coadiuvati dagli algoritmi AI.

Un'altra delle soluzioni percorribili sarà quella di progettare ambienti mutabili, trasformabili in base alle esigenze dell'equipaggio, come poter convertire un laboratorio in area d'intrattenimento all'occorrenza ad esempio, cambiare colori, luci e perché no, anche odori.

Si tenga conto che gli habitat su superficie non si troveranno in condizioni di microgravità, bensì di gravità ridotta e che, dunque, gli astronauti "cammineranno" su una pavimentazione, rendendo tutto più agevole e simile ad un comportamento terrestre.

L'impiego di display potrà, inoltre, fare la differenza, consentendo di modificare scenari di dimensioni considerevoli, ma solo con tecnologia non energivora disponibile.

Siamo ancora lontani dal realizzare città futuristiche su pianeti extraterrestri, ma lo sviluppo sta progredendo, supportato da varie figure, non solo ingegneri, ma anche architetti spaziali e, certamente non per ultimi, chi ha già vissuto nello spazio: gli astronauti.