L’Italia costruirà una “casetta” per la Luna: esperto ASI spiega abitabilità e sfide a Fanpage.it
L'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l'azienda Thales Alenia Space Italia hanno firmato un contratto per lo studio di un avanzato modulo abitativo lunare, il Multi-Purpose Habitation Module (MPH), un vero e proprio avamposto per astronauti che giocherà un ruolo fondamentale nel pionieristico Programma Artemis guidato dalla NASA. Questa volta, a differenza dello storico Programma Apollo del secolo scorso, l'obiettivo non è infatti una semplice toccata e fuga sul suolo lunare: torneremo sul satellite della Terra per restarci, puntando lo sguardo dritto verso Marte, che è il reale target della rinnovata corsa allo spazio. Ma la conquista del Pianeta Rosso è una sfida estremamente impegnativa sotto molteplici punti di vista, pertanto disporre di una base sulla superficie della Luna rappresenterà un banco di prova preziosissimo per le agenzie aerospaziali e le aziende coinvolte.
L'Italia, che nel 2020 ha stretto uno storico accordo con gli USA legato proprio al Programma Artemis, è considerata il partner ideale per realizzare moduli abitativi sulla Luna, avendo grandissima esperienza con quelli costruiti per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Basti ad esempio ricordare il Nodo-2 Harmony e il Nodo-3 Tranquillity. Il progetto italiano ha già superato un importante esame da parte della NASA, l'Element Initiation Review; entro marzo del 2024 è atteso il via libera definitivo alla realizzazione del modulo lunare attraverso la Mission Concept Review. Per sapere come sarà fatto, quali sfide deve affrontare e come vivranno gli astronauti al suo interno Fanpage.it ha intervistato il fisico Mario Musmeci, tecnologo ricercatore presso l'Unità di Ingegneria del Direttorato Programmi dell'Agenzia Spaziale Italiana e Focal Point per l’ingegneria degli studi del Programma Artemis. Ecco cosa ci ha raccontato.
Dottor Musmeci, le chiediamo innanzitutto come l'Italia ha ottenuto il prestigioso incarico di sviluppare questo modulo abitativo lunare
Prima di tutto è un accordo che abbiamo fatto tra l'Agenzia Spaziale Italiana e la NASA. Fa parte degli accordi di Artemis, si chiamano Artemis Accords. Sono degli accordi che gli Stati Uniti stanno firmando con i vari Paesi che contribuiscono. L'Italia è fra i primi. È una naturale conseguenza del fatto che noi con NASA abbiamo un filo diretto di cooperazione grazie alla Stazione Spaziale Internazionale, perché noi produciamo la maggior parte dei moduli abitativi, in particolare appunto alla Thales Alenia Space di Torino. Tutti i moduli abitativi più importanti della ISS sono prodotti dall'Italia. Questo ci permette di avere un canale di comunicazione diretta tra Italia e Stati Uniti al di là di quello che abbiamo attraverso l'Europa. Quindi L'Italia nel programma Artemis agisce in due modalità: uno diretto con la NASA e uno come Stato membro dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Abbiamo un po' questa peculiarità.
Cos'è esattamente questo modulo abitativo lunare?
Io lo chiamo una casetta sulla Luna. In sostanza Artemis, rispetto alle missioni precedenti di Apollo, prevede una permanenza e una sostenibilità sulla superficie lunare per sperimentare e rimanerci per diversi anni. È “Moon to Mars”, come dice la NASA. Andiamo a fare palestra sulla Luna per poi arrivare su Marte, che è il vero obiettivo finale. In particolare il target è il polo sud della Luna, che dal punto di vista dell'illuminazione solare è alquanto complessa e difficile, perché come anche avviene nei poli terrestri, seppur sulla Luna non ci sono le stagioni, è radente. Sono solo 4 gradi dall'orizzonte. Immaginate un posto completamente buio, con l'illuminazione radente, una zona complessa dove è difficile muoversi. I vari lander che atterreranno – sia di SpaceX che di Blue Origin – porteranno gli astronauti e offriranno un'abitabilità ridotta, mentre con il nostro modulo abitativo – che troveranno già sulla superficie ad aspettarli – possono avere un luogo sicuro dove rimanere diversi giorni (fino a 2 settimane), ma soprattutto equipaggiato con tutto il necessario. Guanti di ricambio, possibilità di riparare le tute da attività extraveicolare. Sono previsti molti strumenti scientifici a bordo. È una sorta di casa-laboratorio. Questo modulo si chiama Multi-Purpose Habitat Module (MPH) proprio per identificare il fatto che può essere specializzato per vari scopi. Noi ne stiamo studiando una versione, ma queste specifiche servono anche a permettere di realizzarne diversi in futuro. L'idea è fornire nel Programma Artemis una serie di moduli che possono essere anche connessi uno con l'altro, per formare una specie di sistema abitativo con sistema specializzati. Vogliamo avere anche dei mockup per la comunicazione e la divulgazione. Questo sviluppo deve essere messo a disposizione e a conoscenza del Paese e del resto d'Europa. Noi vogliamo fare in modo che questo modulo, sia il primo esemplare che i successivi, diventi la casa per molti laboratori. Non solo italiani.
Quanti astronauti può ospitare questa casetta sulla Luna?
Nella modalità diciamo tradizionale, stiamo facendo due ipotesi nello studio. Il limite non risiede tanto nella nostra capacità di produrre il modulo, ma è il peso, la massa per portarlo sulla Luna. La NASA ci ha imposto dei margini che dipendono dai lanciatori di SpaceX e Blue Origin. Artemis si avvarrà di diversi tipi di lander, uno per gli astronauti e uno per la logistica, e poi ce ne saranno di più piccolini per rifornimenti vari. Il tutto avviene tramite la Gateway [la futura stazione spaziale lunare NDR]. Dunque il modulo abitativo lo stiamo studiando in due modalità a seconda di quella che poi sarà definita come soluzione finale. Ha un diametro di 3 metri oppure 4 metri. È chiaro che il 4 metri permetterebbe un'abitabilità di più astronauti e anche più a lungo. Attualmente sono due astronauti, ma è chiaro che il modulo abitativo agisce anche come riparo di soccorso. Nell'eventualità di possibili emergenze gli astronauti possono anche ritirarsi in quattro.
E come sarà vivere su questo modulo? Com'è organizzato all'interno? Sono previsti impianti di idroponica per la produzione di cibo e simili?
Certo, sì. Il primo esemplare sarà principalmente dotato di capacità per raccogliere e studiare in modo preliminare i campioni lunari. È un laboratorio. Lo scopo principale sarà permettere agli astronauti di entrare e uscire dalla casetta. Sono comunque previsti anche dei bracci robotici per non farli uscire, per portare dentro i campioni magari trasportati da rover automatici, robotizzati. Poi ovviamente esiste la sopravvivenza degli astronauti. C'è una mini cucina, la possibilità di dormire e poi c'è anche la parte di coltura, che ovviamente richiede anche molto spazio. L'idea, in futuro, è di dedicare un modulo prettamente ad una serra lunare. Questa è l'idea più a lungo termine. Attualmente è comunque prevista anche una parte per produrre il cibo. Lo scopo di andare al polo sud è il fatto che in questa zona è stata già osservata una grande quantità di acqua ghiacciata, per esempio quello presente nei crateri che sono perennemente al buio. Questo serve sia per produrre acqua per gli astronauti che per il carburante.
Quando dovremmo vedere pronto il primo modulo abitativo lunare?
La missione Artemis che porterà il modulo MPH ancora non è stata stabilita da NASA. Lei sa che c'è stato Artemis 1, il prossimo anno ci sarà il 2. Il 3 porterà finalmente gli astronauti. Noi dovremmo essere accodati a un Artemis 5 o 6. Questo è ancora da decidere. C'è un trenino di date che la NASA prevede secondo uno schema abbastanza frequente, più o meno una ogni anno. Noi abbiamo un piano di sviluppo che porta più o meno al 2030, per portare questo modulo sulla Luna. Ovviamente sembra lungo, ma nel mondo spaziale significa che stiamo “convincendo” la Thales Alenia Space a correre. Tutte le attività previste – anche di validazione e verifica – sono una cosa molto complessa. Tenga conto che rispetto al modulo della stazione spaziale, che è un modulo che attracca alla stazione e si aggancia a tutto ciò che gli può servire, come aria, corrente elettrica, controllo termico etc etc, questa casetta è autonoma. È una mini stazione a tutti gli effetti. Non è soltanto il fatto di posarsi sulla superficie con quattro gambe, ma è qualcosa di molto più complesso e autonomo. Questa dovrà anche sopravvivere alla notte lunare, che sono 14 giorni consecutivi a temperature bassissime in cui i pannelli non possono funzionare. Quindi, in sostanza, questo modulo sarà dotato di batterie che gli permetteranno di sopravvivere anche durante notte.
Quali sono le sfide principali che devono affrontare un modulo abitativo di questo tipo e gli astronauti che ci vivono?
Rispetto all'heritage che ha la Thales Alenia Space, come abbiamo detto prima, c'è questo problema di autonomia. Quindi produzione di energia, corrente elettrica autonoma attraverso pannelli solari che sono orientabili e il più possibile orientati verso l'alto. Questo perché in simili condizioni una semplice collinetta proietta un'ombra talmente grande che conviene stare sopra i 13 – 14 metri sopra la luce del Sole. Le batterie sono una tecnologia che a tutt'oggi è al limite. Devono essere spazializzate, come si dice, devono resistere ai raggi cosmici, a questi sbalzi di temperatura. Quindi attualmente la tecnologia comporta un peso molto, molto oneroso da installare sul modulo. In questi anni cercheremo anche di seguire lo sviluppo delle tecnologie sulle batterie per poter inserire le più leggere e performanti. E poi c'è il fatto che il modulo, rispetto a quelli in assenza di gravità che si usano nella stazione spaziale, deve essere usato a gravità 1 / 6. Questo sembra banale, ma in effetti il modulo ha un alto e un basso. Sulla stazione spaziale spesso gli astronauti ruotano su se stessi e il pavimento è più una formalità, ci sono computer e laboratori applicati anche sul soffitto. Questo su un modulo lunare non avviene, quindi l'abitabilità e diciamo la verifica della soddisfazione dell'ergonomicità per gli astronauti è fondamentale. Infatti la NASA ci ha chiesto di produrre dei mockup in scala 1:1 per avere il parere diretto degli astronauti che lo useranno. Il fatto della gravità bassa comporta un utilizzo completamente diverso.
E cosa mi dice della famigerata regolite lunare?
È un'altra problematica. È come atterrare sul borotalco, si solleva un plume incredibile. La NASA sta facendo degli studi anche riutilizzando tutti i dati della missione Apollo e con dei modelli della regolite. Si stima che il plume, il sollevamento della regolite durante l'atterraggio di un lander, interessi un cerchio di circa un chilometro. È una cosa impressionante. Fra l'altro con quella bassa gravità è un plume che scende molto lentamente. Diciamo che attorno a questa futura base lunare, che immaginiamo sia percorsa più volte da rover robotizzati, astronauti e lander che fanno su e giù, ci sarà un ambiente che andrà controllato anche da questo punto di vista. Banalmente, anche la regolite che si posa sui pannelli solari ne inficia il funzionamento. Anche sui meccanismi di apertura per entrare nel MPH.
Come accaduto con il lander Insight della NASA, che si è spento su Marte proprio a causa del deposito della polvere sui pannelli solari. Quindi prevedete dei phon o qualcosa del genere per spazzare via la regolite?
Si, esattamente. Stiamo facendo delle riunioni dedicate proprio a questi problemi. Esistono diverse tecnologie. La soluzione più semplice è la rimozione della regolite meccanica o con aria forzata. L'esperienza con le missioni Apollo ci dice che i guanti addirittura si consumano con la regolite. Quindi vanno sostituiti. Una delle prime cose sarà la disponibilità di guanti di riserva per gli astronauti dentro al modulo. Le tute stesse devono essere pulite e quindi ci sarà una serie di aspirapolveri e sistemi basati su fenomeni elettrici e magnetici. Per fortuna la regolite ha delle caratteristiche che possono essere sfruttate per questo. Sono diverse le tecnologie in via di sviluppo per potersi liberare di questa polvere, che serviranno non solo per il modulo abitativo, ma per chiunque si troverà sulla superficie lunare per lungo tempo. Anche per tutti i meccanismi mobili ed esterni del modulo abitativo, come antenne orientabili, bracci robotici, lo stesso portellone di entrata e di uscita, che deve essere ovviamente chiuso in modo sicuro. Pare che questa regolite sia finita addirittura dentro la tuta degli astronauti della missione Apollo. Si infiltra ovunque.
La NASA dovrebbe dare l'approvazione al modulo abitativo lunare italiano entro i primi tre mesi del 2024, ce lo conferma? Sarebbe il via libera definitivo?
Esatto. Proprio fra un'oretta abbiamo una riunione con la NASA. Stiamo facendo delle riunioni periodiche. Ogni settimana ci sentiamo e questa settimana in particolare a Torino facciamo una riunione face to face. Vengono proprio loro della NASA. Una volta andiamo noi negli Stati Uniti, una volta vengono loro. È un lavoro molto intenso. Sono quattro giorni in cui stiamo riuniti proprio per affrontare tutti i problemi e fare in modo di superare questa review che stiamo per organizzare verso marzo. Si chiama Mission Consolidation Review e dà proprio il senso dello scopo. Serve a consolidare la missione. Sulla base di questo, il responsabile della NASA dell'architettura di Artemis, di tutta Artemis, deve dare il proprio benestare e il benvenuto al MPH a bordo del programma. Come dire che è “esattamente quello che serve a noi, corrisponde alle esigenze di cui abbiamo bisogno”. E questo porterà alla firma di un ulteriore accordo tra Italia e Stati Uniti che si chiama Implementing Agreement. Quindi sarà un bollo per dire “ok procedete, questo è quello che ci serve e queste sono le specifiche. Andate avanti che aspettiamo il modulo per una data ben precisa”.
Immagino siate molto fiduciosi, data anche la grande esperienza con i moduli abitativi dell'ISS
Certo, sì. Consideri che la Thales nel frattempo sta lavorando con la Grumman per il modulo HALO, uno dei primi moduli costituenti della Gateway lunare. In quel caso è qualcosa di molto simile alla Stazione Spaziale Internazionale, a parte che sarà in orbita lunare. Questo per dire che la Thales è impegnata a tutto tondo. In più, sempre a Torino, stiamo pensando di realizzare anche delle facility. Perché quando ovviamente uno ha un asset di questo genere, che dovrà durare 10 – 15 anni sulla superficie della Luna, e abitato frequentemente almeno una volta l'anno, ci si pone il problema di come usarlo nel resto dell'anno. In effetti questo modulo oltre a servire come casetta per gli astronauti è un'opportunità unica che abbiamo per avere un laboratorio permanente sulla Luna. Monitorato e controllato da remoto, dalla Terra o dalla Gateway lunare. Quindi stiamo preparando anche dei centri di controllo in Italia, che supporteranno la NASA nell'utilizzo per 10 – 15 anni di questo modulo.
Ci diceva che la permanenza a bordo del modulo abitativo degli astronauti è di una quindicina di giorni, quindi immaginiamo che a ogni nuovo arrivo andranno cambiati e ricaricati batterie, sistemi di supporto vitale etc etc
In verità la durata della permanenza degli astronauti dipende da un piano di esplorazione che ha la NASA. Che ovviamente, negli anni, man mano che si va avanti diventerà sempre più lungo. Immaginiamo magari che tra 15-20 anni di moduli abitativi ce ne saranno tre o quattro. Loro hanno già una mappatura del polo sud, con zone che distano a un centinaio di chilometri l'una dall'altra e che sono tutti target interessanti. Quindi ci si sta ponendo anche l'esigenza di spostare il campo base, chiamiamolo così. Questo fa parte delle specifiche che stiamo studiando. Non è escluso che il nostro MPH possa essere dotato di ruote.
Quindi è possibile che in futuro vedremo una sorta di colonia permanente? Con astronauti sempre presenti sulla Luna in questi moduli abitativi? O parliamo di fantascienza
Sempre presenti sicuramente sulla Gateway. È una specie di autogrill – diciamo così – per andare sulla Luna, oppure se prendi il raccordo giusto vai su Marte. Questo è un po' lo scopo. Anche il nostro stesso modulo lo stiamo specificando con la NASA con un occhio per Marte. Tutto quello che stiamo definendo ha anche una possibilità di essere specializzato per Marte. Noi parliamo con alcuni team della NASA che ormai hanno proprio come mandato il “Moon to Mars”, cioè dalla Luna verso Marte. Qualsiasi cosa si fa sulla Luna non si fa solo per la Luna, ma anche per Marte.
Secondo lei arriveremo attorno al 2035 sul Pianeta Rosso, come si ipotizza?
È una questione di massa critica. Per il Programma Apollo c'era una sfida militare, la Guerra Fredda. Oggi questi grossi programmi sono estremamente impegnativi e guarda caso gli Stati Uniti hanno messo insieme una rete di Stati che contribuiscono. Con competenze, budget, supporto di diverso tipo. Non sono più missioni toccata e fuga, sono molto impegnative. Fra l'altro, oggi, nessuno rischia di mandare un astronauta e metterlo in pericolo. I livelli di rischio che si accettavano ai tempi dell'Apollo oggi sono completamente diversi. Questo che cosa vuol dire, che la sfida è ancora più grossa. Non è soltanto un problema tecnologico, ma anche organizzativo, di livelli di rischio, budget. Essendo poi un programma di lunga durata, come sappiamo, i governi degli Stati democratici che partecipano hanno una visione molto spesso di qualche anno. Tre anni, cinque anni. Dobbiamo stare attenti a fare un passetto alla volta, avendo in mente un programma di lungo di respiro, essendo comunque consapevoli che i fondi sono dilazionati secondo certi piani.
