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Il workshop Internazionale sui Sistemi Biorigenerativi

Promosso dall'International Space Life Science Working Group e organizzato da ASI e DLR con la partecipazione di ALTEC, TAS Italia, Università di Napoli “Federico II” e del gruppo di lavoro nazionale IBIS

Il seminario internazionale sui sistemi spaziali di supporto alla vita di tipo biorigenerativo (Bioregenerative Life Support, BLS) si è svolto a Torino il 18 e 19 Maggio 2015. L'iniziativa,  promossa dall’International Space Life Science Working Group (ISLSWG) è stata co-organizzata da ASI e DLR, con la collaborazione di ALTEC, Thales Alenia Space Italia, Università di Napoli “Federico II” e del gruppo di lavoro nazionale sui sistemi biorigenerativi (IBIS).

L’ISLSWG è un gruppo di lavoro internazionale nell’area della ricerca spaziale sulla scienza della vita, composto da rappresentanti di otto agenzie nazionali: la National Aeronautics and Space Administration (NASA), l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), e le agenzie spaziali nazionali di Canada (CSA), Francia (CNES), Germania (DLR), Italia (ASI), Giappone (JAXA), e Ucraina (NSAU). Costituito nel 1991, il suo principale obiettivo è quello di promuovere la cooperazione internazionale e il coordinamento delle attività di ricerca spaziale nel settore delle scienze della vita.

L’ISLSWG promuove seminari tematici per fare il punto sullo stato dell’arte e sugli avanzamenti scientifici e tecnologici della ricerca, analizzare criticamente e valutare i risultati del passato e le attività in corso, fornire raccomandazioni per le attività future. I seminari ISLSWG sono l’occasione per scienziati e tecnici di stabilire contatti, scambiare informazioni e idee e stabilire collaborazioni che conducano in ultima analisi ad un più efficiente sfruttamento delle opportunità di ricerca nello spazio.  

In accordo alle linee guida dell’ISLSWG, il seminario di Torino sui BLS si è posto gli obiettivi di:

·         rivedere e aggiornare i temi chiave indicati dal seminario “Controllo Ambientale Biorigenerativo (CAB)” (2006) e dal Progetto Theseus della Commissione Europea (2012);

·         fornire raccomandazioni e una “road-map” per lo sviluppo di tecnologie BLS a supporto delle missioni spaziali future;

·         identificare aeree e strutture di cooperazione internazionale;

·         identificare potenziali per il trasferimento di tecnologie e di conoscenze tra il settore spaziale e il settore terrestre, indicando obiettivi e requisiti “duali”;

·         investigare sul potenziale commerciale del settore.

Il seminario era strutturato in una sessione introduttiva, con gli interventi delle agenzie e quattro sessioni tecniche  su: 1) sistema e architettura dei BLS; 2) tecnologie, sottosistemi e materiali; 3) componente biologica; 4) obiettivi e requisiti e aspetti commerciali di sistema. Le conclusioni erano affidate alla tavola rotonda: “Stato e Prospettive dei BLS: una roadmap dal passato al futuro”.

La risposta è stata altissima, con la partecipazione di tutte le agenzie attive in ISLSWG e la presenza nei due giorni di seminario di oltre cento partecipanti, affiliati a più di quaranta istituzioni tra agenzie spaziali, università, centri di ricerca, industria e PMI. Gli interventi sono stati 46, i poster 4 e la tavola rotonda finale è stata introdotta dalle relazioni di sintesi dei co-chair delle quattro sezioni tecniche, raccolte in un ulteriore documento di presentazione. A valle del seminario, le conclusioni del dibattito sono state raccolte in forma sintetica nel documento “Achievements & Reccommendations”. Tutte le presentazioni, i poster e di documenti di sintesi sono disponibili sul sito dell’Agenzia Spaziale Italiana.

Molti e importanti i messaggi che sono arrivati dall’ampia e multidisciplinare comunità che ha dato vita al seminario e al dibattito, a partire dall’opinione condivisa che i sistemi rigenerativi di tipo fisico-chimico per il controllo ambientale e il supporto alla vita abbiano raggiunto maturità e livelli di operatività tali per cui si possa cominciare ad affiancarli con moduli sperimentali basati su tecnologie bioriegenerative, che siano di complemento, in particolare in quelle aree dove le prestazioni dei sistemi tradizionali sono più limitate, come ad esempio il controllo del livello della CO2 nei moduli abitati.

Sui sistemi chiusi o controllati sono state condotte e sono tuttora in corso ottime esperienze, con buoni risultati scientifici, com’è il caso di BIOS, MELiSSA, Aquacells, Aquahab, OMEGAHAB, CEEF e Lunar Palace 1. Buoni risultati sono venuti anche dalle ricerche sulle interazioni complesse tra organismi e ecosistemi.

Sui sistemi spaziali sono stati condotti ottimi studi concettuali per definire l’architettura delle serre spaziali per le astronavi di esplorazione o per la superficie della Luna o di Marte.

Il settore delle serre terrestri high-tech offre promettenti sviluppi tecnologici che possono essere trasferiti al settore spaziale, aprendo così ad ulteriori sviluppi. E’ il caso delle tecniche di fertirrigazione a riciclo totale, delle tecniche di illuminazione a led, delle tensostrutture trasparenti di ricoprimento. Di pari passo si sono sviluppate le conoscenze scientifiche sulla risposta delle piante alle “offese” dell’ambiente spaziale e all’illuminazione selettiva.

Guardando al futuro, secondo gli specialisti convenuti a Torino, saranno necessari ulteriori progressi nella conoscenza scientifica, in particolare sui modelli matematici descrittivi degli ecosistemi e sugli effetti dell’ambiente spaziale sui sistemi biologici.

Gli sviluppi tecnologici dovranno sostenere la chiusura graduale dei cicli ecologici (nutrienti, gas, acqua, rifiuti), con una integrazione incrementale dei moduli via via maturi nei sistemi fisico-chimici esistenti. Nel breve termine gli investimenti in R&D dovranno essere concentrati sull’ulteriore sviluppo di tecnologie esistenti, ad esempio quelle già applicate nelle serre high‐tech.

Mentre nel medio termine si dovranno preparare ed eseguire dimostrazioni a scala reale (rack, modulo), integrando tutte le conoscenze presenti in un sistema vegetale produttivo altamente efficiente, da testare in ambiente spaziale; utilizzando la Stazione Spaziale o altre piattaforme in microgravità disponibili.

Al contempo sarà fondamentale promuovere presso i portatori di interesse e un vasto pubblico le attività sui BLS e creare il necessario consenso sociale e politico facendo leva sull’altissimo potenziale di trasferimento tecnologico e sullo stretto collegamento con i temi di efficienza energetica, risparmio delle risorse, agricoltura sostenibile.