I Voli Spaziali Salveranno Il Pianeta? - Visualizzazione Alternativa

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I Voli Spaziali Salveranno Il Pianeta? - Visualizzazione Alternativa
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Video: I Voli Spaziali Salveranno Il Pianeta? - Visualizzazione Alternativa

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Video: Un luogo di Sepoltura per Materiale Spaziale nel Posto più Remoto della Terra 2024, Marzo
Anonim

Il pianeta si sta riscaldando, gli oceani si stanno ossidando, le foreste dell'Amazzonia sono in fiamme e l'Artico è coperto di microplastiche invece che di neve. Il danno dell'umanità, dicono gli esperti, è così grande che una catastrofe ecologica globale è già iniziata. Anche gli ottimisti trovano difficile negare che la nostra impronta ecologica sia più simile alle impronte di scarpe pesanti che calpestiamo sulla faccia del pianeta. In questo sfondo cupo, si pone una domanda ragionevole: non è sconsiderato buttare enormi quantità di denaro per inviare persone nello spazio profondo, in altri mondi? O forse, al contrario, questa è una soluzione cinica ai pressanti problemi di un pianeta che cade in tilt?

Tuttavia, i viaggi nello spazio potrebbero fornire all'umanità molto di più di una semplice cannuccia salvavita per eccentrici miliardari. Che si tratti di moderne navicelle spaziali in orbita terrestre bassa o futuri avamposti sulla Luna o su Marte, dovremo riprodurre il ciclo di vita al di fuori del nostro pianeta in un modo o nell'altro. E per i voli spaziali attuali e futuri, sono necessarie tecnologie a ciclo chiuso e elaborazione universale: forniranno un flusso inesauribile di acqua, aria e cibo.

D'altra parte, sappiamo già come mettiamo in pericolo il pianeta e cosa bisogna fare al riguardo. "Tutti gli strumenti necessari per una vita sostenibile sono qui e ora", ha affermato Kate Marvel, climatologa della Columbia University e associata alla NASA. "Sì, non possiamo ancora risolvere il problema del cambiamento climatico, ma niente affatto perché siamo attratti dallo spazio". I voli spaziali da soli non possono salvare la Terra, e ancora di più con i sogni ingenui di lasciare il loro pianeta natale.

Barattolo di latta di agricoltura

È impossibile sopravvivere senza innovazione tecnologica nello spazio, ma le decisioni passate erano di natura puramente temporanea. Ricorda solo la serie di voli con equipaggio della NASA sulla navicella Apollo: la loro durata massima ha raggiunto i 12 giorni. Ma il cambiamento è dietro l'angolo: l'amministrazione Trump promette di sbarcare sulla Luna entro il 2024. Luke Robertson, scienziato senior dei test di volo presso il Kennedy Space Center della NASA, afferma che l'agenzia intende costruire infrastrutture sostenibili sulla superficie lunare entro il 2028, che richiederanno uno stoccaggio rinnovabile a lungo termine di cibo, aria e acqua.

Alcune di queste tecnologie andranno oltre l'astronautica. Alla fine, parecchie invenzioni sviluppate dalle agenzie spaziali sono migrate nel settore commerciale. Prendiamo, ad esempio, una serie di progetti orientati all'ecologia, tra cui la produzione di petrolio sostenibile e l'uso dell'illuminazione a LED per la coltivazione delle colture.

La raccolta dei raccolti nello spazio non è un compito banale. Quindi tecnologie come l'illuminazione dedicata e sensori avanzati stanno giocando un ruolo chiave a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dove metodi ad alta efficienza energetica come il sistema Veggi vengono utilizzati per produrre cibo, spiega Gioia Massa, coltivatore della NASA. I LED per la crescita delle piante furono utilizzati per la prima volta negli anni '80 come parte degli esperimenti della NASA. Oggigiorno, osserva Massa, questa tecnologia consente di risparmiare enormi quantità di energia nella produzione di colture in serra.

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La NASA ha anche lavorato con Florikan. Questa azienda sta sviluppando fertilizzanti rivestiti di polimero che rilasciano sostanze nutritive lentamente e gradualmente. Questo aiuta a ridurre il deflusso di fertilizzanti nell'ambiente e ridurre i danni ambientali. I fertilizzanti, dice Massa, sono stati utilizzati con successo nello spazio e si sono dimostrati efficaci sulla ISS. Sebbene siano destinati ad un ulteriore utilizzo nello spazio, vengono utilizzati con successo anche nell'agricoltura commerciale.

Alcune innovazioni ambientali sono avvenute solo perché la NASA sta lavorando per una gestione ambientale responsabile, afferma Daniel Lockney, capo del trasferimento tecnologico. Costruire attrezzature spaziali sulla Terra è un affare complicato. Carburanti, vernici, solventi e altri materiali tossici possono essere rilasciati nell'ambiente. Questo è il motivo per cui la NASA ha sviluppato il ferro emulsionato a valenza zero (EZVI), un materiale che "si attacca" ai solventi clorurati nelle acque sotterranee. Inizialmente è stato utilizzato per ripulire i siti di lancio, ma gradualmente è stato applicato negli impianti chimici e nei siti fortemente contaminati nell'ambito del programma Superfund del governo.

Sia i cosmonauti che i terrestri hanno bisogno di una scorta di acqua potabile. L'acqua avvelenata uccide milioni di persone ogni anno e tutti i mezzi sono buoni per prevenire questa tragedia.

Un buon esempio di come la NASA possa risolvere questo problema è la valvola di ritegno microbiologica. Il sistema è stato originariamente sviluppato per i veicoli spaziali americani, ma la sua versione aggiornata è installata a bordo della ISS, impedendo passivamente ai microbi dannosi di entrare nei serbatoi dell'acqua potabile. Altre modifiche stanno operando sulla Terra, mantenendo l'acqua pulita nelle aree inquinate senza accesso all'elettricità e negli studi dentistici. (Ricordi il liquido con cui ti sciacqui la bocca dopo aver visto il medico? Bene, quest'acqua ha subito la stessa pulizia per ridurre al minimo il rischio di infezioni orali.)

Roberson e Melanie Pickett, una scienziata della NASA con un dottorato di ricerca, stanno lavorando ai sistemi di purificazione dell'acqua per i viaggi spaziali, compresa la ISS. Le acque reflue vengono ora trattate con prodotti chimici. "Ma queste sostanze chimiche non sono sostenibili", afferma Roberson. Il sistema richiede un rifornimento costante dalla Terra. Lui e Pickett stanno sviluppando nuovi sistemi che utilizzano piante e microbi per trattare i rifiuti. In definitiva, questa si rivelerà una nuova parola nel lavoro dei servizi igienici e delle fosse settiche sulla Terra.

Come per l'acqua, rendere l'aria respirabile una risorsa illimitata nello spazio è tutt'altro che facile. Sulla ISS, l'ossigeno viene tradizionalmente estratto dall'acqua: deve essere costantemente portato dalla Terra, il che è costoso e dispendioso. Dal 2018, l'Agenzia spaziale europea (ESA) ha cercato di cambiare le cose con un nuovo sistema a circuito chiuso migliorato che rimuove l'anidride carbonica dall'atmosfera della stazione spaziale, rilascia ossigeno per reintegrare l'aria respirabile e conserva l'acqua.

Anche se su scala sproporzionata e con requisiti operativi diversi, i sistemi di cattura del carbonio saranno molto utili sulla Terra come parte di una soluzione globale ai problemi climatici. La tecnologia sviluppata per lo spazio potrebbe funzionare anche sulla Terra.

Effetti aggiuntivi casuali

Uno dei principi fondamentali di tutte queste innovazioni è che nulla viene sprecato. Nello spazio, osserva Massa, anche i rifiuti sono considerati una risorsa preziosa ed è sconsiderato smaltirli. Questa è la base per i sistemi a circuito chiuso: idealmente, tutti i componenti vengono elaborati senza eccezioni e non vengono creati rifiuti. Immagina un terrario sigillato in cui ecosistemi vegetali in miniatura vivono e prosperano per decenni senza la minima interferenza esterna.

Il progetto Microecological Life Support System Alternative o Melissa (MELiSSA) segue rigorosamente questo principio. Con l'aiuto di un impianto pilota continuamente migliorato a Barcellona, questo progetto, sotto gli auspici dell'Agenzia spaziale europea (ESA), sta lavorando per creare un sistema di supporto vitale biologico chiuso.

L'impianto pilota, che utilizza la fotosintesi per trattare i rifiuti, purificare l'aria, fornire ossigeno e produrre cibo, non è abitato da astronauti, ma da topi. Durante il suo lavoro, diverse generazioni di animali sono già cambiate e finora non ci sono state vittime tra loro. Un certo numero di esperimenti relativi a Melissa, ad esempio Artemiss, che produce biomassa alimentare e ossigeno dalla fotosintesi, sono stati implementati con successo sulla ISS.

Il progetto è stato lanciato nel 1989 per creare un sistema di supporto vitale per l'equipaggio in un lungo viaggio interplanetario entro la metà degli anni '20. I suoi risultati sono stati promettenti, dice Christophe Lasseur, capo di Melissa all'ESA. Ad esempio, la stessa tecnologia di purificazione dell'urina può essere applicata ad aree remote e siti di disastri, risparmiando denaro sul costoso trasporto di acqua potabile da lontano.

I nobili ideali sono una cosa, ma il criterio di ogni verità è la pratica. Non tutte le innovazioni vengono realizzate e, inoltre, non è certo dall'oggi al domani. Come spiega Robertson, occorrono in media dai sette ai dieci anni perché le sue invenzioni raggiungano livelli commerciali. Melissa è progettata per 50 anni.

Dobbiamo essere pazienti. "In realtà, questo è molto lungimirante", dice Lockney. “Non abbiamo dubbi che l'acqua sia bagnata. Quindi investire in nuovi esperimenti prima o poi ci darà invenzioni che andranno a beneficio di tutta l'umanità ".

Le innovazioni sottolineano solo la necessità di investire nel lavoro di progettazione e sviluppo. "La cosa più curiosa della scienza è che non si sa mai cosa succederà alla fine", dice la Marvel. Alla fine, nessuno immaginava che Internet e il Large Hadron Collider sarebbero nati dalla stessa impresa.

A parte i lunghi tempi di consegna e l'elemento di imprevedibilità, l'astronautica ha già contribuito a creare una gamma di tecnologie di consumo efficaci (se non rivoluzionarie). Perché sono ancora poco conosciuti dal grande pubblico? Chad Anderson, CEO del gruppo di venture capital Space Angels, ritiene che parte di questo possa essere attribuito a un cattivo marketing.

Anderson ritiene che il trasferimento di tecnologia dallo spazio abbia portato a progressi significativi nella produzione sostenibile, nonché in aree più banali come i trasporti, l'assistenza sanitaria e le comunicazioni. Il problema è che le agenzie spaziali non riescono a pubblicizzare efficacemente le loro storie di successo al grande pubblico. "Le compagnie spaziali sono famose per la scarsa autopromozione", afferma Anderson.

Ironia della sorte, afferma Anderson, affrontare la situazione attuale riflette una sfida ancora più grande. Prendiamo, ad esempio, la pubblicazione aziendale della NASA Spinoff magazine, che si occupa di innovazioni tecnologiche dal 1976. Nonostante il suo solido pedigree, la rivista rimane una pubblicazione altamente specializzata e inaccessibile: non viene quasi mai letta e molti non ne hanno mai sentito parlare. Per interessare il pubblico e raggiungere il lettore generale, Anderson raccomanda di sottolineare più chiaramente il rapporto tra astronautica e vita quotidiana.

Tesoro, ho ristretto il pianeta

Comunque sia, l'innovazione ambientale è la benvenuta, ma non possiamo fare affidamento solo sulle soluzioni tecnologiche. La terra è abbastanza vivibile, dice Marvel, e non c'è nulla da sforzarsi per passare alle lattine. Fortunatamente, alcuni progetti non solo ci consentono di sopravvivere nello spazio, ma ci aiutano a conoscere meglio il nostro pianeta.

Prendi la famosa Biosfera 2 in Arizona. Negli anni '90 qui ha avuto luogo un esperimento all'avanguardia: uomini e donne accuratamente selezionati sono stati collocati in una sorta di habitat isolato per due anni per osservare lo sviluppo delle loro relazioni ed ecosistemi (supponendo che "Biosfera-1" sia la Terra).

Sebbene la maggior parte di "Biosphere-2" sia stata ricordata come un episodio in cui il livello di ossigeno è sceso così tanto che la vita degli abitanti era in pericolo ed è stato richiesto un intervento esterno, l'esperimento ha avuto più successo di quanto possa sembrare. Gli scienziati hanno capito molto sui sistemi di supporto vitale della Terra e vari lavori scientifici si sono riversati come una cornucopia. Questa, infatti, era l'idea: capire i vari sistemi della Terra per poter gestire al meglio il pianeta, spiega John Adams, l'attuale vicedirettore della struttura, poi passato all'Università dell'Arizona.

Oggi, il sito riproduce diversi ecosistemi modello, dalle foreste pluviali naturalistiche alla massa oceanica. Manipolando insieme e individualmente i vari elementi di questi ecosistemi, gli scienziati cercano di capire come funzionano (e si rompono) le loro controparti del mondo reale.

Nello stesso luogo, ma non nell'ambito dell'esperimento iniziale "Biosphere-2", funziona l'Osservatorio dell'Evoluzione del Paesaggio. Consiste di tre strutture massicce costruite sul pendio di basalto vulcanico, che per molti versi assomiglia al terreno di Marte. Peter Troch, direttore scientifico di Biosphere 2, spiega che l'osservatorio sta aiutando a capire come trasformare un paesaggio senza vita in qualcosa di sostenibile. "In genere, il mondo fisico e quello biologico sono saldamente saldati insieme e non è facile separarli per comprendere le dinamiche della loro relazione e ricollegarli", afferma Adams. L'Osservatorio dell'evoluzione del paesaggio è destinato a questa "apertura ecologica".

Sebbene questo lavoro si concentri principalmente sull'ambiente spaziale, osserva Troch, la conoscenza acquisita potrebbe aiutare a ripristinare gli ecosistemi più gravemente degradati della Terra. "Sia nello spazio che sulla Terra, stiamo risolvendo gli stessi problemi", afferma Daniele Laurini, capo dei sistemi di ricerca dell'ESA.

La comprensione della Terra è fondamentale qui. "Se ancora non capiamo come funzionano i sistemi terrestri, grazie ai quali viviamo e da cui dipendiamo, allora perché abbiamo immaginato di poterli ricreare?" Chiede Adams.

Le tecnologie spaziali giocano sicuramente un ruolo chiave, e non solo nei sistemi di supporto vitale. Dopotutto, grazie agli stessi satelliti, da diversi decenni osserviamo il pianeta con un livello di dettaglio senza precedenti. Per i climatologi e gli ambientalisti, questo è stato un momento di svolta, osserva Marvel.

Ma se manteniamo la Terra in forma per la vita - e siamo già perfettamente in grado di risolvere questa crisi - allora qual è lo scopo di lottare per le stelle? Possiamo produrre ossigeno su Marte in modo da avere qualcosa da respirare, o coltivare lattuga sulla Luna in modo da avere qualcosa, ma la Terra ci ha già dato tutto questo, dice Massa. Forse, riflette, le sfide della sopravvivenza nello spazio faranno apprezzare agli esseri umani di più le cose che diamo per scontate a casa.

Robin George Andrews

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