I classici racconti di fantascienza su Marte hanno spesso caratterizzato marziani con gli occhi sbarrati che invadono la Terra per le sue preziose risorse. Ma la realtà è che nei prossimi vent'anni - con tutti i vincoli tecnici e di bilancio - saranno le persone le uniche a invadere il Pianeta Rosso. Quest'anno la NASA ha svelato il suo ultimo piano per saltare 300 milioni di chilometri dal Sole al quarto pianeta. La strategia prevede la creazione di una stazione lunare nell'orbita della Luna, che servirà da punto intermedio per i voli spaziali a lunga distanza verso Marte. L'avamposto con equipaggio del Deep Space Gateway sarà il trampolino di lancio per Deep Space Transport, una versione dell'Enterprise dell'agenzia spaziale.
All'inizio degli anni 2030, un astronauta potrebbe aver lasciato la prima traccia umana su un altro oggetto celeste dal 1969. Lui o lei avrà bisogno di gadget intelligenti che gli consentano di vivere su un pianeta freddo e inospitale, lontano, lontano dal luogo più vicino che potrebbe essere chiamato "casa".
Acqua, acqua ovunque
Il fatto che ci sia acqua su Marte non è più sorprendente. Le correnti superficiali sul Pianeta Rosso, che periodicamente fuoriescono, portano gli scienziati a credere che l'acqua liquida dovrebbe effettivamente aver luogo. La NASA ha annunciato l'anno scorso di aver scoperto anche un enorme serbatoio di ghiaccio congelato sotto la superficie solida del pianeta.
Tuttavia, è improbabile che i primi viaggiatori su Marte abbiano un facile accesso a queste fonti d'acqua, o sarà troppo costoso accedervi. Invece, i futuri astronauti potrebbero utilizzare un tipo di raccoglitore d'acqua sviluppato dagli scienziati dell'Università della California, a Berkeley.
Questo dispositivo a energia solare utilizza una speciale struttura metallo-organica (MOF) per estrarre l'acqua dall'aria in condizioni di umidità almeno del 20%. Uno studio su questo argomento è stato pubblicato il mese scorso sulla rivista Science.
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Con questo prototipo, è stato possibile raccogliere circa tre litri di acqua dall'aria in 12 ore, utilizzando solo un chilogrammo MOF. Il telaio combina metalli come il magnesio con molecole organiche che si allineano in fibre rigide e porose per immagazzinare gas e liquidi.
"Se l'umidità relativa su Marte è di circa il 20% o più, non capisco perché questo dispositivo non possa funzionare lì", afferma Omar Yagi, il coautore del lavoro che ha inventato il MOF 20 anni fa.
Mentre un raccoglitore d'acqua sarebbe meravigliosamente utile nei luoghi aridi della Terra, un tale dispositivo funzionerà su Marte completamente asciutto, dove, nonostante le condizioni del deserto, l'umidità relativa può raggiungere l'80-100% di notte, il che è più che sufficiente per aspirare l'acqua dall'atmosfera.
Il team di Yagi sta già lavorando a un MOF più economico ed efficiente per l'assorbimento del vapore acqueo. “È solo questione di tempo prima che questa tecnologia diventi economicamente competitiva. Questo è un passo importante verso il futuro dell'approvvigionamento idrico, io la chiamo "acqua personalizzata".
Timbro della civiltà
Oggigiorno possiamo stampare in 3D qualsiasi cosa, anche ovaie funzionanti. La capacità di produrre strumenti e parti aiuterà sicuramente i coloni marziani che non possono portare tutto con sé in una volta sola.
Recentemente, un team della Northwestern University ha dimostrato la capacità di stampare strutture 3D utilizzando polvere marziana e lunare. Più precisamente, non polvere reale, ma un imitatore approvato dalla NASA della stessa dimensione e forma. I ricercatori, guidati da Ramil Shah, hanno utilizzato un cosiddetto processo di pittura 3D, che utilizza nuovi inchiostri che il suo laboratorio aveva precedentemente utilizzato per stampare cose come grafene e nanotubi di carbonio.
Lo studio è stato pubblicato all'inizio di quest'anno su Nature Scientific Reports.
Composto dal 90% di polvere in peso, il materiale stampato in 3D è altamente flessibile e durevole come la gomma. Può essere "tagliato, arrotolato, piegato e modellato prima della pittura 3D". Puoi persino realizzare mattoncini LEGO.
"In luoghi come altri pianeti e lune con risorse limitate, gli esseri umani dovranno utilizzare ciò che è disponibile su questo pianeta per vivere", afferma Shah, assistente professore alla McCormick School of Engineering. "I nostri inchiostri 3D offrono davvero la possibilità di stampare una varietà di oggetti funzionali o strutturali per creare habitat oltre la Terra."
Una casa lontano da casa
La NASA sta sviluppando una propria soluzione per l'edilizia abitativa sul Pianeta Rosso. Questo è un igloo.
Tecnicamente, la "Martian Ice House" è una grande struttura tubolare gonfiabile che includerà materiali raccolti dal pianeta e racchiusi in un guscio di ghiaccio.
L'idea della parte gonfiabile della struttura è che sia facile da trasportare. Perché il ghiaccio? L'acqua fornisce un'eccellente protezione contro le radiazioni e questo è uno dei maggiori pericoli che gli esseri umani affrontano durante i viaggi nello spazio. L'esposizione a lungo termine può provocare il cancro o anche malattie acute da radiazioni.
In alternativa, abitazioni, laboratori e altri edifici potrebbero essere sepolti sotto la superficie, costringendo i ricercatori a vivere come trogloditi. Ma Mars Ice Home offre una prospettiva migliore.
"Tutti i materiali che abbiamo scelto sono traslucidi, quindi parte della luce del giorno dall'esterno può entrare e farti sapere che sei in una casa e non in una grotta", ha detto Kevin Kempton, investigatore principale per il progetto Mars Ice Home alla NASA.
Una mela al giorno
Non è chiaro se il blockbuster fantascientifico The Martian abbia effettivamente incrementato le vendite di patate, ma gli scienziati stanno sviluppando sofisticate piantagioni autosufficienti che forniranno ai futuri astronauti frutta e verdura fresca.
Ad esempio, un progetto congiunto tra NASA, Università dell'Arizona e imprese private è un sistema bioregenerativo di supporto vitale (BLSS), rappresentato da una camera vegetale idroponica che non ha bisogno di suolo (o meglio, feci umane) per produrre cibo.
Un sistema a circuito chiuso inizia con acqua ricca di sostanze nutritive. L'acqua nutriente sostiene il sistema radicale della pianta. Il sistema avvantaggia allo stesso tempo sia le piante che l'uomo, poiché questi ultimi emettono anidride carbonica, che viene assorbita dalla vegetazione. Le piante, a loro volta, producono ossigeno attraverso la fotosintesi.
“Il nostro primo grande progetto è iniziato nel 2004. Abbiamo progettato e costruito una camera di coltivazione alimentare al Polo Sud (Antartide). È ancora lì e funziona ancora”, afferma Jean Giacomelli, direttore del Centro agricolo per gli ambienti gestiti ed ex ricercatore principale del progetto BLSS.
BLSS è stato presentato in Biosphere 2, un sistema ecologico chiuso di proprietà e gestito da australiani.
Sfide future
Ovviamente, c'è ancora molto lavoro da fare prima che gli astronauti inizino a coltivare deliziose mele rosse sul Pianeta Rosso. La NASA ei suoi partner commerciali stanno ancora sviluppando razzi di nuova generazione che gestiranno tutte le operazioni pesanti delle future missioni. Sono in corso altri progetti per creare moduli abitativi nello spazio profondo che porteranno gli esseri umani su Marte.
Restano seri ostacoli. Ad esempio, il problema delle radiazioni. Scienziati finanziati dall'ESA hanno recentemente annunciato un dispositivo che simula le radiazioni spaziali per studiare le minacce e sviluppare soluzioni per mitigarne gli effetti su persone e attrezzature. Attualmente, la medicina aerospaziale si concentra sullo studio di come le persone rimangono sane e resilienti nello spazio profondo.
C'è anche la questione dell'essere lontani da casa. Le persone sono abbastanza forti da sopravvivere a un viaggio così lungo? Sono in corso ricerche su questo argomento anche in condizioni antartiche.
Quest'anno segnerà il 60 ° anniversario dell'inizio dell'era spaziale, quando la Russia lanciò per la prima volta un satellite spaziale. Arrivare su Marte in meno di un secolo da questo punto critico sarà un momento storico che preannuncerà un nuovo futuro per la razza umana.
ILYA KHEL
