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Strutture gonfiabili per le serre spaziali

 

Quando la famiglia cresce, inevitabilmente gli  spazi a disposizione per le esigenze personali diminuiscono.

Sembrerebbe logico a questo punto scegliere una nuova abitazione o, per chi ne ha la possibilità, procedere con una ristrutturazione ed allargare casa, creando nuove stanze.

Nello spazio, una situazione del genere provoca certamente seri problemi. La  ISS, ad esempio, può ospitare fino a 6 persone e gli esperimenti da portare a termine sono sempre di più e sempre più esigenti.

Ci sono, ad oggi, circa 840 m3 di spazio disponibile a bordo della stazione e tutti sono occupati da macchinari costosissimi e molto complicati, che servono a mantenere l’operatività  della base stessa e permettono ai suoi occupanti  di portare a termine tutte le attività programmate dalle agenzie spaziali.


L’umana conoscenza si sa, non ha limiti.

Ma la stazione, pur essendo la punta di diamante per la ricerca e la sperimentazione, si.

Ed indubbiamente, lo spazio a disposizione rappresenta uno di questi limiti.

L’Italia, tra i paesi fondatori dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), è da sempre  impegnata nella costruzione della ISS. Da prima con lo SpaceLab (era il 1973, l’ASI ancora doveva nascere) fino all’ultima missione di Samantha Cristoforetti, il nostro paese ha dato sempre il suo contributo all’evoluzione e al consolidamento dell’esplorazione spaziale. Esplorazione che, come confermato ultimamente, vedrà l’uomo sbarcare sul pianeta Marte nel giro di qualche decennio.


Queste nuove missioni, pur mantenendo il fascino degli anni ’70, in cui si correva per la Luna, saranno caratterizzate da tempi di permanenza a 0g decisamente più lunghi. E Marte, oltretutto, non è proprio dietro l’angolo. 225 milioni di kilometri, infatti, ci separano dal pianeta rosso, raggiungibile in “soli” 6 mesi di viaggio. Una volta atterrati, poi, la prossima finestra di lancio utile per ritornare a casa, potrebbe raggiungere i 18 mesi di attesa. 2 anni, quindi, alla mercé della strumentazione di supporto vitale.

Per preparare questo tipo di missioni di esplorazione umana, saranno quindi necessari nuovi sistemi di life support che possano essere indipendenti dai continui rifornimenti dalla Terra. Una possibilità è offerta dai sistemi di supporto vitale di tipo biorigenerativo. In poche parole, serre.

Si esatto: serre per coltivare piante. Questo tipo di tecnologia, che vede l’Italia (ancora una volta) protagonista, userà le piante per produrre cibo ed ossigeno, catturare anidride carbonica e riciclare acqua a bordo. Saranno gli stessi astronauti che inizieranno a trasformarsi in agricoltori 2.0.

Ne varrà della loro stessa vita.


Vi lascio ancora 5 secondi di tempo per metabolizzare il concetto di astronauta-contadino, dopodiché, iniziate ad immaginare come riuscire a portare una serra su un altro pianeta. Beh certo, se siete su questo blog una seppur minima idea potete avercela. “La lanciamo con un razzo” diranno alcuni, “la costruiamo direttamente sul posto”, diranno altri.

Ma la verità, come sempre dimostrato nella storia, sta nel mezzo.

La lanciamo si, ma la costruiamo anche sul posto. O meglio, lasciamo che si costruisca da sé. Come?

I costi di una missione spaziale dipendono fondamentalmente da tre domande:

  • Quanto?
  • Cosa?
  • Dove?

“Quanto” è relazionabile  a misure di massa e volume, “Cosa” al tipo di payload (missioni umane, robotiche, di rifornimento…) e “Dove”, beh, potrete immaginare che più lontano sarà il mio target, più i costi lieviteranno.


Tralasciano il dove e il cosa, la prima domanda risulta essere quella più stringente: infatti, essendo vincolati a determinati lanciatori, con il proprio caratteristico volume interno e potenza al lancio, la possibilità di lanciare strutture di grande volume risulta impedita. Ma se ripiegassimo la struttura su se stessa, tante volte quante fosse necessario, allora ecco che la scelta del quanto risulta essere svincolata dalle dimensioni dell’oggetto e la misura di massa dipenderebbe dal tipo di materiale impiegato per la struttura stessa.

C’è una parolina che va tanto di moda negli ultimi tempi, ed è “inflatable” (gonfiabile, in italiano).

Ebbene si. La teoria dei palloncini ad aria è stata sviluppata talmente tanto dagli ingegneri aerospaziali, che si è arrivati a studiare la fattibilità di poter installare una serra sulla Luna che, una volta fatta atterrare sul satellite, possa dispiegarsi e gonfiarsi, così da ospitare le strutture necessarie a mantenere una biosfera al suo interno.
 


Ovviamente, il tutto sigillato dall’ambiente esterno tramite una barriera formata da un multistrato di materiali differenti, che vanno dal Mylar, al Kapton, al Kevlar e così via. Lo studio di come accoppiare questi tessuti flessibili, di dove posizionarli e di quanti strati assemblare, è cosa non da poco. L’ambiente spaziale è ricco di insidie: dalle radiazioni ai micro meteoriti la lista è più variegata di quanto si possa immaginare. Ed ecco quindi che uno strato di Kevlar (il materiale con cui si fanno i giubbotti anti proiettile) può ripararci da accidentali cadute di sassolini spaziali, che viaggiano a circa 8-10 km/s (il proiettile di una pistola raggiunge “solo” 0.28 km/s, giusto per fare un confronto). Uno strato di Mylar e Kapton, invece, risulta essere la scelta migliore per l’isolamento termico: la Luna, infatti, presenta escursioni termiche di circa 300°C (che vanno da +130°C di giorno, fino a -170°C di notte). Quanto spessi debbano essere questi strati è il segreto del successo.
 

 

Capirete bene che la scelta di strutture gonfiabili (che necessitano solo di una barriera che contenga l’aria e di una struttura interna che trattenga la pressione) sia la chiave di volta per garantire la permanenza dell’uomo nello spazio.