Se esiste ancora un mestiere che nel corso del tempo non ha mai smesso di ispirare ammirazione e desiderio di emulazione presso qualsiasi generazione, quel mestiere è senza dubbio l’astronauta. La possibilità per l’umanità di andare via dal proprio luogo di origine ed esplorare l’ignoto suscita contemporaneamente fascino e timore, e ha dato adito alla creatività di artisti e letterati che hanno intravisto in questo atto un parallelismo col momento in cui una persona si appresta finalmente a trasferirsi per vivere da solo dopo aver passato la propria infanzia tra le confortanti mura di casa. In tal senso, la Luna può apparire un rifugio rassicurante: è relativamente vicina se rapportata alle scale immense dell’universo e, soprattutto, ci siamo già stati.
È attualmente in atto una vera e propria rinascita dell’interesse della comunità internazionale nei confronti del nostro Satellite, e le più svariate agenzie spaziali stanno progettando un ritorno in grande dell’uomo su di esso. Nasce in questo contesto la necessità di rinnovare le tecniche di addestramento umano e di collaudo delle nuove apparecchiature in vista delle missioni future, le quali potrebbero durare giorni interi. Inoltre, la Luna è un passaggio intermedio fondamentale per chiunque voglia in seguito partire alla volta del prossimo obiettivo, che porrà una sfida ancor più affascinante: Marte.
Come ci si può aspettare, la difficoltà maggiore incontrata da chiunque si sia cimentato nello sviluppo di metodi per la simulazione delle condizioni vissute effettivamente nello spazio è la creazione di un simulacro autentico dello stesso comodamente accessibile sulla Terra. Così, nasce nel 2015 l’idea di creare una vera e propria ricostruzione della superficie lunare presso la sede dell’EAC (European Astronaut Center) di Colonia, in Germania, dove già da decenni gli astronauti europei soggiornano e ricevono parte del proprio addestramento. Il nome del progetto è già evocativo: LUNA.
La necessità di un analogo lunare sulla Terra ha molteplici ragioni: fino a oggi i test di addestramento per gli astronauti sono stati svolti in ambienti naturali estremi e inospitali, dall’Antartide ai deserti e alle grotte (in merito a questo tema, si suggerisce di recuperare il nostro articolo a riguardo: https://www.aesatorino.org/aesaspazio-esacaves-pangaea-lo-spazio-sotto-la-superficie/ ), ma queste soluzioni non offrono condizioni costanti e controllabili ai fini della riproducibilità degli esperimenti, oltre a porre un serio problema logistico per quanto riguarda spostamento di persone e apparecchiature nel posto. Appare allora sensato da questo punto di vista proporre di concentrare tutta la ricerca in un luogo unico e facilmente raggiungibile: nessun posto è più adatto della sede dell’EAC, con il proprio personale specializzato e infrastrutture avanzate. Da un punto di vista tecnico, l’area occupata da LUNA avrà una superficie totale di circa 1000 m^2, all’interno dei quali si annidano tre aree principali.
La prima parte, la più vasta e nota, è detta “Regolith Test Bed Area” ed è una riproduzione di 700 m^2 del suolo lunare in cui si svolgeranno i test relativi a tutte le attività che gli astronauti dovranno svolgere una volta atterrati sulla Luna, dagli scavi geologici ai test sismici e le analisi del suolo.
Inoltre, ci sarà una vasta area in cui provare le passeggiate lunari e collaudare i rover che serviranno da supporto nelle operazioni, con tanto di percorsi a ostacoli che si inerpicano tra crateri e ripide salite. Il complesso sarà alto 9 metri e sarà addirittura dotato di un sistema di sospensione mediante cavi che permetterà agli astronauti di simulare condizioni di gravità ridotta, che sulla Luna è un sesto di quella terrestre.
Ma come si può simulare il terreno della Luna? Per questo scopo è già stato identificato un composto chiamato EAC-1, formato da un materiale basaltico tipico delle zone vulcaniche, che simulerà in modo autentico la regolite lunare e di cui serviranno centinaia di tonnellate. I materiali per formare l’EAC-1 provengono dalla regione dell’Eifel, nei pressi di Colonia. La superficie lunare è interamente ricoperta da una polvere simile che, in futuro, potrebbe essere usata anche per la produzione di mattoni tramite tecniche ancora adesso in via di sviluppo e test (si parla in questo caso di utilizzo in situ). Le applicazioni sono molteplici: da un lato, strade e piattaforme di lancio, dall’altro, case e luoghi di lavoro per gli astronauti, i quali andranno ovviamente protetti dalle radiazioni. Va notato che la regolite lunare è altamente fine e abrasiva, il che renderà necessarie speciali tute. È inoltre una polvere carica elettricamente a causa delle continue radiazioni con cui viene colpita la Luna e questo fatto andrà senza dubbio considerato nello sviluppo di macchinari e tecnologie per il suo trattamento. Ma non ci sono solo brutte notizie: il 40% della polvere lunare è composto da ossigeno, il quale potrà esser estratto per mezzo di processi elettrochimici per il sostentamento degli astronauti stessi (sia per la respirazione che per creare acqua in unione con l’idrogeno) e addirittura per la produzione di propellente per i razzi di rientro, il che abbatterebbe i costi di spedizione del carburante dalla Terra.
Oltre all’area che gestisce le attività “esterne”, è stato ideato un modulo aggiuntivo dal nome Future Lunar EXploration Habitat (FLEXHab), progettato dall’azienda italiana Thales Alenia Space. Esso fungerà da prototipo di una base lunare permanente in cui simulare missioni della durata di una giornata per un massimo di quattro astronauti, all’interno delle quali essi potranno spostarsi liberamente tra il modulo e la zona esterna, provando così anche i protocolli corretti per indossare e riporre le tute al termine del lavoro. All’interno del modulo saranno posti alcuni esperimenti di varia natura da effettuare (di tipo simile a quelli già svolti ora nella ISS, modulari e poco ingombranti), insieme ai computer per il salvataggio dei dati della missione. Il sistema di FLEXHab prevede che esso sia espandibile in futuro o trasportabile per le strade come un rimorchio in caso di necessità.
Tra gli esempi di attività che potranno essere simulate dal connubio tra FLEXHab e Test Bed Area si hanno le attività extra-veicolari (EVA), ma anche ipotetici scenari di emergenza in cui uno o più astronauti necessitano di soccorso da parte del resto della squadra (nella speranza che non succeda come in The Martian). Allo stesso tempo, la forte collaborazione con le infrastrutture mediche del centro di ricerca aerospaziale tedesco (tra cui l’edificio noto come :envihab) permetterà di simulare missioni di più giorni vedendo come esse influenzino lo stile di vita dell’uomo, dai ritmi del sonno alla locomozione per mezzo di pesanti tute. Questo porterà alla definizione di diete apposite e attività fisiche per la salvaguarda del benessere degli astronauti.
L’ultima area, forse meno attraente per le fotocamere ma non meno importante, è il modulo energetico: si può infatti immaginare che una tra le sfide più importanti che andranno affrontate nei futuri soggiorni lunari sarà proprio la produzione e la gestione dell’energia. È stato stimato che il metodo migliore per produrre energia sulla Luna sia con pannelli fotovoltaici, abbinati a un sistema di fuel cell per immagazzinare la stessa energia e metterla a disposizione durante la notte. Va notato che le condizioni in cui dovrà operare questo sistema dipendono fortemente dal punto in cui verrà montato: mentre ai poli si ha una continua esposizione ai raggi solari, all’equatore bisogna
ricordare che le notti lunari hanno una durata di circa 15 giorni terrestri, il che complica senza dubbio il sistema di fuel cell. Per simulare al meglio la quantità di luce solare sulla Luna, un “Sole artificiale” regolabile sarà piazzato all’interno della struttura, in modo da poter scegliere a seconda della missione ricreata la quantità esatta di luce a disposizione.
Credit: © ESA/DLR
In ultima battuta, si può anche guardare al futuro degli analoghi terrestri di habitat esotici: insieme alla costruzione dell’ambiente fisico in cui verranno riprodotte le condizioni ambientali della Luna (e che darà il via a progetti futuri incentrati su altri mondi, primo tra tutti Marte), l’ESA si sta impegnando in parallelo a sviluppare approcci “virtuali” di ausilio. La tecnologia della Extended Reality (XR) promette in merito a questo tema di migliorare ulteriormente le tecniche di addestramento aumentando l’immersione nel corso delle simulazioni di situazioni operative reali. Con XR si intende un termine ombrello che include sia la Virtual Reality (VR), che crea un ambiente virtuale in cui si muove l’utente, sia la Augmented Reality (AR), che permette di sovrapporre informazioni digitali intorno a oggetti realmente esistenti. L’unione di queste due
pratiche può dare un’idea ancor più precisa agli astronauti circa le condizioni operative in cui dovranno lavorare in futuro, e sarà senza dubbio un campo che incontrerà un forte sviluppo negli anni avvenire.
Ma quando potremo finalmente godere dell’apporto di LUNA alla ricerca spaziale europea? Ancora non è chiaro, in quanto il progetto ha subito vari ritardi (complice anche la pandemia), e il complesso che ospiterà LUNA è attualmente in fase di costruzione, nella speranza che arrivino nuove notizie a breve. Ciò che conta, in ogni caso, è che un giorno esisterà un luogo in cui si potrà sperimentare cosa si prova a stare a 400.000 chilometri da casa, e che renderà Colonia un hub internazionale per i ricercatori di tutto il mondo. Nel frattempo, noi saremo ancora liberi di guardare il nostro satellite naturale in cielo e sognare il giorno in cui alcuni di noi potranno metterci piede ancora una volta.
A cura di
Mattia Mocci
Fonti
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/LUNA_is_taking_shape
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Bricks_from_Moon_dust
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468896720300367?fr=RR2&ref=pdf_download&rr=87e97223080c0d61
https://luna-analog-facility.de/en/news/