Come si vivrà sulla Luna?

Strutture abitabili di regolite, dotate di orto “lunare” dove far crescere pomodori e insalate. Benvenuti sulla Luna. Il prossimo decennio ci regalerà molte sorprese oltre che molte ricadute in ambito tecnologico per gli abitanti della Terra.

di Sabrina Masiero

L’equipaggio della Crew-1 partito il 16 novembre 2020 dalla base spaziale del Kennedy Space Center rimarrà sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per circa sei mesi e in questo arco di tempo dovrà svolgere diversi esperimenti, che potranno migliorare la vita non solo sulla Terra ma anche durante le future missioni di colonizzazione lunare.

Gli astronauti avranno il compito di monitorare e curare alcune piante di ravanelli, per studiare la loro crescita in condizione di microgravità. La produzione di cibo nello spazio sarà fondamentale per poter vivere lontano dall’orbita terrestre bassa. Il futuro, infatti, non è intorno alla Terra ma intorno alla Luna e sulla Luna. Lattuga, spinaci, carote, pomodori, cipollotti, ravanelli, peperoni, fragole, cavoli e erbe aromatiche sono gli alimenti identificati come possibili coltivazioni a bordo della ISS, per il futuro su Luna e Marte.

Stampanti in 3D per costruire la base spaziale lunare

Il futuro però non è attorno alla Terra ma attorno alla Luna con il Lunar Gateway, sulla Luna con una base lunare fatta da monoblocchi di regolite lunare.

Astronauti al lavoro sulla Luna. Crediti: ASI/NASA/ESA

Sulla Luna le stampanti 3D potranno usare tecnologia laser e polvere del suolo per produrre in loco le componenti strutturali delle future basi spaziali. La regolite lunare può essere “stampabile”: gli esperimenti, compiuti da un team italiano, hanno dimostrato che questo è fattibile.

L’architettura del sistema, che prevede l’uso di sorgenti laser ad alta efficienza energetica, dovrà essere semplice e funzionale per permettere di passare dal prototipo di laboratorio a un sistema per applicazioni reali. Gli sviluppi tecnologici terrestri come le stampanti 3D e l’additive manufacturing applicati a elementi spaziali, come la regolite lunare, possono fornire non solo un grande contributo alle nuove missioni lunari ma, anche, aiutare a capire come gestire al meglio le risorse terrestri.

Un recente studio europeo sponsorizzato dall’ESA ha dimostrato che l’urea potrebbe rendere la miscela per costruire cemento lunare più lavorabile, prima di indurire e assumere la forma rigida finale per i futuri habitat lunari. L’aggiunta di urea alla miscela di geopolimero lunare, un materiale da costruzione simile al cemento, funziona meglio di altri comuni fluidificanti, come il naftalene o il policarbossilato, nel ridurre la quantità di acqua necessaria. La miscela ottenuta da una stampante 3D si è dimostrata più resistente ed ha mantenuto una buona lavorabilità – un campione fresco potrebbe facilmente essere modellato e mantenere la sua forma, se sottoposto a un peso fino a dieci volte il proprio.

Abitare sulla Luna

Dimostrare di sapere andare e tornare sani e salvi dalla Luna e abitare in modo permanente il nostro satellite sono due aspetti molto differenti fra di loro. Abitare sulla Luna comporta, come ben si può intuire, la nascita di nuclei abitativi che siano in grado di sostenersi da soli, al di fuori di un’atmosfera che funge da barriera di protezione oltre a fornirci l’aria per respirare.

Sulla Luna sarà necessario reinventare tutto: i primi astronauti saranno agricoltori, operai, tecnici, macchinisti, carpentieri, lavoreranno per produrre qualcosa che sulla Terra non abbiamo mai prodotto, a partire dalle abitazioni dove poter vivere in sicurezza, trasporti in grado di assicurare non solo i collegamenti tra la Terra e la Luna ma anche tra la Luna e base lunare Gateway. Si potrebbe immaginare che la Luna diventerà una sorta di grande cantiere, una zona industriale per produrre sia la parte tecnologica, ma anche quella di sussistenza-alimentare per sopravvivere.

Il nostro satellite, con un sesto della gravità terrestre e l’assenza di atmosfera, permetterà inoltre di essere una sorta di base di lancio, un spazio-porto per andare su Marte. Il lancio di una missione spaziale dalla Luna comporterebbe un minor sforzo energetico rispetto a quello terrestre. Quindi, potremmo già immaginare che le missioni spaziali di esplorazione del nostro Sistema Solare potranno tutte partire dal nostro satellite.

L’orto nello spazio

Nonostante il terreno lunare e marziano non siano coltivabili, si sta studiando e sperimentando la possibilità di costruire in loco dei piccoli orti grazie alla coltivazione idroponica.

La coltivazione idroponica è la coltivazione delle piante fuori suolo, ovvero senza terra e grazie all’acqua, nella quale vengono sciolte sostanze nutritive adatte per far crescere le piante velocemente e in salute. In altre parole, è la coltivazione delle piante in acqua.

Si vuole riprodurre nello spazio un alimento di alta qualità in un piccolo ambiente, veramente estremo e ostile, misurando attentamente le risorse poste in gioco durante il processo di crescita e potendo contemporaneamente analizzare lo stato di salute delle piante da remoto.

Veggie è il nome della serra-orto spaziale installata all’inizio del 2014 a bordo della ISS e accolta dal mondo come un’inedita novità, che ha accesso grande entusiasmo e suscitato importanti attese per il futuro. Il progetto ha preso il via ad aprile 2014, quando una serra prototipo, la Veg-01, venne spedita sulla ISS con una capsula Dragon. Tra le piante inserite nell’orto-serra Veggie troviamo anche la zinnia, che, oltre a essere un bellissimo fiore del deserto messicano, è il primo a essere sbocciato nello spazio.

Il primo fiore nello spazio, la zinnia, un fiore del deserto messicano. Crediti: NASA

Nella struttura della serra Veggie è stato installato un sistema ad hoc, che consente di fornire alle piante acqua, luce e sostanze nutrienti. Il sistema, è composto da una camera di crescita sigillata illuminata da speciali luci led, che emettono nelle frequenze del rosso, del verde e del blu, ovvero le più efficaci per stimolare la crescita delle piante. La serra appare come una specie di cuscino gonfiato ad aria, in grado di crescere in altezza insieme alle piante. Grazie a questi elementi e alle cure degli astronauti Scott Kelly della NASA e Tim Peake dell’ESA le piante sono cresciute rigogliose e hanno dato i loro frutti.

Lattuga romana cresce a bordo della ISS in una speciale serra, Veggie. Foto del 5 agosto 2015. Crediti: NASA

Con il programma Veggie, gli astronauti hanno potuto coltivare, e per la prima volta anche mangiare, della lattuga fresca cresciuta nella loro serra. La serra spaziale, la cui base misura circa 30×36 centimetri, è dotata di pareti pieghevoli che permettono di aumentarne il volume a mano a mano che le piantine crescono. Il terriccio è un substrato inerte a base di argilla.

La primissima lattuga cresciuta in condizioni di microgravità nel 2014 fu però tutta congelata e rimandata sulla Terra, perché prima di essere consumata era necessario sottoporla ad accurate analisi. Il primo ciclo di esperimenti dimostrò che il vegetale non era contaminato e che, anzi, era assolutamente commestibile. La stessa NASA commentò con soddisfazione i risultati, affermando che «in generale queste piante sono più “pulite” di quelle del supermercato».

Corridoio di accesso serra lunare in realtà virtuale. Nella foto di anteprima: ricostruzione virtuale crescita micro-verdure. Crediti: ENEA/tecnelab.it

Dal 10 al 19 luglio 2020 si è sviluppato un progetto sperimentale Virtual Greenhouse Experimental Lunar Module (V-GELM) da parte dell’ENEA, Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile. Oltre a ENEA, sono stati coinvolti nel progetto anche il Centro Interdipartimentale Territorio Edilizia Restauro Ambiente (CITERA) e le Università Sapienza di Roma e della Tuscia. Il progetto riguardava la realizzazione di un orto hi-tech per coltivare micro-verdure sulla Luna, nelle missioni spaziali a lungo raggio e in altri ambienti estremi, come le regioni polari terrestri. L’orto tecnologico è stato allestito all’interno di una speciale “serra igloo” progettata per resistere a temperature molto basse nel Centro Ricerche Casaccia sfruttando tecniche di coltivazione idroponica innovative ed esperimenti virtuali per il supporto alla vita degli astronauti nelle future missioni di lungo periodo. In particolare, si trattava di un sistema di coltivazione fuori suolo con riciclo di acqua, senza l’utilizzo di pesticidi e di agrofarmaci, in grado di garantire ai membri dell’equipaggio impegnato nelle missioni spaziali cibo fresco di alta qualità e corretto apporto nutrizionale, senza dimenticare il beneficio psicologico dato dalla crescita delle piante in ambienti confinati, come quelli delle future basi extraterrestri o anche in ambienti estremi, come i deserti caldi e freddi.

Modulo serra lunare in realtà virtuale. Crediti: ENEA/tecnelab.it

Fonti: ASI, ESA, ENEA, La Stampa, Focus, Il Messaggero

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Informazioni su Sabrina Masiero

Direttore Responsabile della Didattica e Divulgazione presso la Fondazione GAL Hassin-Centro Internazionale delle Scienze Astronomiche, Isnello, (Palermo) e associata INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo. Ho lavorato presso INAF-Osservatorio Astronomico di Padova e la Fundaciòn Galileo Galilei, FGG-Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Isole Canarie nell'ambito dei pianeti extrasolari.

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