Esplorazione spaziale: le nuove tecnologie che facilitano la vita degli astronauti

Da quando Yuri Gagarin è diventato il primo uomo a lasciare la Terra nel 1961, oltre 500 intrepidi avventurieri hanno fatto un viaggio nello spazio. Oggi astronauti e cosmonauti di tutto il mondo visitano la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che funge da laboratorio di ricerca in ambiente spaziale e di microgravità. La vita sulla ISS è tutt’altro che facile: nello spazio isolato i viaggiatori devono affrontare la strana sensazione di assenza di peso e avere pochissimo cibo fresco a disposizione.

Negli ultimi due decenni, le agenzie spaziali hanno creato condizioni più confortevoli sulla ISS, ma abbiamo bisogno di esplorare il concetto di “vivere nello spazio” molto più lontano se gli umani vogliono vivere e lavorare in un altro mondo, come la Luna o Marte.

Il Discovery and Preparation Programme dell’ESA lavora per preparare il futuro dell’esplorazione dello spazio.

Prepararsi per una missione spaziale

Per la propria sicurezza, il benessere del proprio equipaggio e la sicurezza delle attrezzature specialistiche che controllano, ogni astronauta e cosmonauta deve passare attraverso un addestramento intensivo prima di andare nello spazio. La formazione per una missione nella ISS richiede anni. Gli astronauti europei devono imparare la scienza che sta alle spalle del volo spaziale, come utilizzare le attrezzature, come affrontare l’assenza di gravità e persino come parlare in russo.

Uno studio che ha esplorato come prepararsi per una missione spaziale è il Lunar Analogues Study (LUNA). LUNA ha studiato la creazione di ambienti lunari artificiali che potrebbero essere utilizzati per simulare e addestrare gli astronauti per missioni di esplorazione lunare.

Uno degli ambienti lunari proposti da LUNA – l’European Surface Operations Laboratory (ESOL) – è ora in costruzione presso l’European Astronaut Centre. ESOL sarà composto da un habitat, terreno lunare, un Centro di controllo della missione e un’interfaccia di comunicazione.

Lo studio Moondrive

Un altro studio, Moondive, ha utilizzato la Neutral Buoyancy Facility (NBF) dell’ESA, una grande piscina in cui gli astronauti non affondano né galleggiano, molto utile per far pratica nelle passeggiate spaziali, fuori dalla ISS. Adattare l’NBF alle simulazioni di missioni lunari e su asteroidi significherebbe cambiare la galleggiabilità per simulare la gravità della destinazione, simulare il terreno e introdurre l’assistenza robotica.

Rimanere al sicuro nello spazio

Vivere nello spazio può essere rischioso. A parte le minacce provenienti dai detriti spaziali e dalla tecnologia malfunzionante, le radiazioni spaziali possono rappresentare un grave pericolo per gli esploratori dello spazio. La mancanza di gravità può causare problemi fisiologici- Problemi psicologici possono essere causati dall’isolamento.

Uno studio Discovery, BIOSIS (BIOSafety In Space), ha esaminato i rischi biologici per gli equipaggi dovuti alla biocontaminazione di aria e acqua e ha formulato raccomandazioni per lo sviluppo di nuove tecnologie che potrebbero minimizzare questi rischi.

Il campo magnetico terrestre ci protegge dalle radiazioni del Sole, ma gli astronauti che viaggiano nello spazio sono più esposti.

Gli astronauti sulla ISS sono esposti a più radiazioni di quanto non siano le persone sulla Terra poiché non sono completamente schermate dal campo magnetico terrestre. Gli esploratori spaziali che viaggiano più lontano saranno completamente al di fuori di questo campo e saranno quindi esposti a radiazioni significative.

L’esposizione alle radiazioni può danneggiare il DNA degli astronauti e provocare cancro, cataratta e malattie da radiazioni. Lo studio IPRAM (Interplanetary and Planetary Radiation Model for Human Spaceflight) ha stimato i rischi di radiazioni coinvolti nelle missioni su Luna, Marte e asteroidi. Queste stime possono essere utilizzate quando si pianificano future missioni per garantire che gli astronauti rimangano il più sicuri possibile.

Costruire una nuova casa

Per le missioni spaziali a lungo termine, gli astronauti hanno bisogno di un posto dove vivere quando raggiungeranno la loro destinazione. L’infrastruttura è importante per proteggere gli astronauti e le attrezzature scientifiche da ambienti difficili, che potrebbero includere atmosfere sottili, temperature estreme, radiazioni e micrometeoriti. Ci sono tre opzioni per costruire l’infrastruttura: portare l’abitazione completamente funzionale dalla Terra, scavare l’habitat sotto la superficie, o costruire strutture usando il suolo locale.

Lo studio 3D Printed Building Blocks Using Lunar Soil, ha valutato questa terza opzione. Costruire con il suolo lunare ridurrebbe la quantità di materiali necessari da portare dalla Terra (vedi precedente articolo su questo tema). Potrebbero essere create strutture molto spesse per un’efficace schermatura contro le radiazioni. Questo studio ha utilizzato una stampante 3D per stampare blocchi da un materiale di base simile al suolo lunare. Lo studio ha verificato l’usabilità del suolo lunare come materiale da costruzione, selezionato un processo di stampa adatto e progettato un’infrastruttura. Da quando è stato condotto lo studio, l’ESA ha sviluppato il concetto del “Villaggio della Luna” – un progetto internazionale per mettere una base spaziale sulla Luna.

La base spaziale in un altro pianeta

Molti fattori devono essere considerati prima di costruire una casa in un altro mondo. Lo studio L-DEPP (Lunar Dust Environment and Plasma Package) ha progettato uno strumento che potrebbe indagare sull’ambiente polveroso della Luna per una migliore pianificazione delle future missioni. La Luna ha un campo magnetico molto debole, il che significa che è costantemente bombardato da radiazioni solari, micrometeoriti e particelle di plasma energetico che caricano la superficie e mobilitano la polvere. Lo strumento L-DEPP studierà la polvere lunare, il plasma, il campo elettrico, il campo magnetico e le emissioni radio utilizzando diversi sensori che hanno ciascuno un ruolo specifico.

La Luna può raggiungere temperature estreme, fino a -183 ° C durante la notte. Trovare un modo per mantenere i potenziali esploratori protetti dal caldo e dal freddo è una grande sfida. Due studi hanno studiato come creare calore sulla Luna, con un concetto che coinvolge un complesso sistema di canali di riflusso dell’energia e uno che introduce anche un terreno lunare lavorato, un motore termico e tubi di calore.

Una mano robotica

La vita nello spazio può essere dura per gli umani, ma i robot possono essere costruiti per affrontare meglio l’ambiente difficile. L’ESA ha una lunga storia di sviluppo di robot per esplorare Marte, compresi diversi rover. Oggigiorno, la robotica sta entrando in una nuova era in cui lavora più a stretto contatto con gli umani.

Alcune attività sono particolarmente difficili per gli astronauti, ad esempio i guanti da tuta spaziale rendono difficile eseguire compiti delicati. Lo studio ADAH (Astronaut Dexterous Artificial Hand) ha studiato due scenari per migliorarlo: uno in cui un sistema robotico supporta o potenzia le capacità di afferramento e manipolazione e uno in cui una mano robotica sostituisce interamente la mano dell’astronauta. In quest’ultimo caso, l’astronauta opererebbe la mano robotica dall’interno di un veicolo spaziale. L’ESA ha ora sviluppato diversi prototipi di mani robotiche e ha persino progettato robot “feedback aptici”, in cui un astronauta controlla un robot usando un joystick o un esoscheletro di braccio, percependo la forza sulla mano robotica attraverso questo equipaggiamento.

Sulla Luna e oltre

Altri robot possono spostarsi sulla superficie dei corpi planetari e raccogliere dati che richiederebbero molto tempo e fatica per un astronauta. Lo studio Lunar Volatile Resources Analysis Package (L-VRAP) ha definito uno strumento per il primo Lander europeo lunare per rilevare, identificare, quantificare e caratterizzare le sostanze volatili nel suolo lunare e nell’atmosfera. La creazione di un robot per svolgere un lavoro così ripetitivo consente a un astronauta di concentrarsi su un lavoro che richiede livelli di intelligenza umani.

La tecnologia che esiste oggi potrebbe facilmente portarci sulla Luna e oltre, ma sono studi come quelli realizzati nell’ambito del Programma Discovery and Preparation che renderanno il viaggio più sostenibile e produttivo.

 

 

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