Possiamo costruire sulla Luna?

“Adesso andiamo, lascia perdere la fotocamera.”

Queste parole ordinarie hanno un significato straordinario: si pensa che siano le ultime pronunciate finora da un essere umano sulla Luna.

Era il dicembre del 1972, quando la missione Apollo 17 in partenza per il rientro a Terra faceva calare il sipario su tre anni di coraggiosa esplorazione, durante i quali 12 persone hanno lasciato le loro storiche impronte nella polvere lunare.

Nei quattro decenni successivi il nostro satellite non ha avuto contatti con esseri umani, ma solo visite delle sonde robotiche che abbiamo inviato.

Forse le cose stanno per cambiare, perlomeno se Johauu-Dietrich Woeruer, nuovo direttore generale dell’Agenzia spaziale europea (ESA) riuscirà ad averla vinta – vuole costruire una base sulla Luna.

Anche dalle altre agenzie spaziali del mondo, tra cui NASA e l ’agenzia russa, Roscosmos, arrivano voci simili. Stiamo per entrare finalmente nell’era delle colonie lunari? Cerchiamo di capirlo insieme.

1. Primo passo: arrivarci

Prima regola: meno cose ti porti, meglio è.

Lanciare un chilogrammo di materiale nello spazio costa circa 10.000 dollari, senza contare che poi bisogna farlo entrare nell’orbita lunare e infine scendere.

“L’espressione di moda oggi è uso delle risorse in situ (in inglese in situ resource utilisation, o ISRU),” spiega l’astrobiologo della University of Leicester Lewis Dartuell.

In altre parole, sfruttare ciò che si trova sul posto il più possibile per contenere i costi. Quindi, la presenza di risorse locali determinerà il luogo dove nascerà la base.

L’idea di Johauu-Dietrich Woeruer, nuovo direttore generale dell’Agenzia spaziale europea (ESA) è iniziare a costruire sul lato nascosto della Luna - la faccia sempre rivolta in direzione opposta alla Terra.

Anche la Cina pensa che sarebbe il sito ideale. Sicuramente è un ottimo posto dove installare telescopi, ma la controindicazione è che serve un sistema di "satelliti staffetta" per mantenere il contatto con la Terra - un fattore psicologico chiave, poiché è importante non sentirsi troppo isolati.

Pensando esclusivamente in termini di risorse, restare vicini al polo sud della Luna può essere la scelta migliore per le prime colonie, visto che la zona è ricca di ghiaccio d’acqua e di altri minerali.

I russi stanno considerando la fattibilità di una base sul monte Malapert in questa regione. L'altro vantaggio del polo sud è il clima. La Luna è un luogo molto diverso dalla Terra.

Impiega circa un mese per completare una rotazione sul proprio asse, quindi per la maggior parte della superficie notte e giorno durano circa due settimane.

Alcune regioni del polo sud lunare sono però quasi sempre illuminate, un po' come il nostro polo Nord in estate.

Questo significa che non ci sono enormi variazioni di temperatura e i pannelli fotovoltaici possono assorbire grandi quantità di luce solare per alimentare la base lunare.

Se all’inizio una colonia lunare umana sembra troppo rischiosa, potremo partire con una base solo per robot. E' questo il piano che sta sviluppando Jaxa, l’agenzia spaziale giapponese.

Spera di avere una postazione robotica permanente sulla Luna a partire dal 2020, con macchine che raccolgono campioni lunari fino a 97 chilometri di distanza prima di tornare alla base e inviarli sulla Terra attraverso razzi.

2. Secondo passo: costruire

L’avvento della stampa 3D può essere decisivo.

Alla fine del 2014, gli astronauti sulla Stazione spaziale hanno ricevuto via mail il progetto di una chiave inglese regolabile, che hanno poi costruito con la loro stampante 3D.

I ricercatori sono esaltati dall’idea di usare una tecnica simile per le basi sulla Luna.

L’ESA ha già consultato gli architetti Foster + Partners (autori del padiglione degli Emirati Arabi a Expo 2015) sulla possibilità di realizzare un’infrastruttura di grandi dimensioni sulla Luna usando terriccio lunare come materia prima.

“Abbiamo già dimostrato che la stampa 3D può essere uno strumento molto efficiente e che è possibile lavorare la regolite lunare (materiale soffice),” spiega Laurent Pambaguian, ingegnere dei materiali dell’ESA.

Resta da vedere come raccogliere regolite in quantità sufficiente e portarla alla stampante, e Pambaguian mette in guardia sulla necessità di una missione robotica preparatoria per assicurarsi che il sistema funzioni nel ridotto campo gravitazionale della Luna.

Se sarà così, in situazioni di emergenza si potranno progettare gli elementi di soccorso necessari, trasmettere i progetti alla Luna e qui realizzarli in poche ore - molto più in fretta rispetto a una spedizione via razzo.

Nel progetto di Easter + Partners, la stampa 3D servirà a costruire un guscio protettivo intorno a un modulo abitativo gonfiabile.

La compagnia Bigelow Aerospace propone invece di usare una capsula autonoma gonfiabile e sta già collaborando con la NASA. Le loro prime basi gonfiabili sulla Luna saranno operative dal 2025, dicono.

Anche il progetto russo per colonizzare il monte Malapert è guidato da un’azienda privata - Lin Industrial. I russi pensano che la tecnologia necessaria non sia ancora disponibile, ma prevedono che sarà pronta entro cinque anni.

Un totale di 50 razzi trasformerà il progetto in realtà, con un costo però di circa 10 miliardi di dollari.

3. Terzo passo: viverci

La Luna presenta una serie di problemi biologici al nostro fragile organismo.

Gli esseri umani si sono evoluti per vivere sulla Terra, non su un arido grumo di roccia a 400.000 chilometri di distanza.

Dobbiamo testare gli effetti della diversa gravità anche sulla nostra biologia. L’assenza di peso è devastante per il corpo umano, in termini di perdita di massa muscolare e demineralizzazione dello scheletro.

Sulla Luna la gravità è solo un sesto di quella a cui siamo abituati. Non sappiamo se sia abbastanza perché il corpo resti in salute.

Un’altra sfida chiave per i coloni sono le radiazioni. La Terra ha un’atmosfera e un campo magnetico che agiscono entrambi come gigantesche coperture di sicurezza che ci proteggono dalle particelle solari e dai raggi cosmici della galassia.

Sulla Luna, senza protezione naturale da questi pericoli, dobbiamo trovare un modo per schermarci. Altrimenti la radiazione penetrerà nella pelle degli astronauti e scaricherà la sua energia sul loro DNA, causando danni da radiazione, cataratta e un aumento considerevole del rischio di tumori.

Gli schermi di protezione dovranno essere spessi un paio di metri. Servirà una sorta d i caterpillar per estrarre regolite — il terriccio che copre la superficie lunare — e proteggere i moduli abitativi, aderendo al mantra ISRU. È abbastanza per assorbire le radiazioni prima che raggiungano chi vive all’interno.

Gli altri elementi essenziali sono acqua, ossigeno e cibo. Per fortuna, il ghiaccio d ’acqua in certe zone della Luna può fornire i primi due, attraverso la fusione e poi la scomposizione per ricavare ossigeno. Il cibo arriverà probabilmente da serre al chiuso in cui cresceranno frutta e verdure fresche.

Questo aspetto psicologico non va dimenticato. I primi abitanti di una colonia lunare saranno molto pochi di numero - i russi, per esempio, prevedono di iniziare con due persone e poi salire a quattro. Lavorare in un ambiente pressurizzato, augusto e alieno chiede un tributo alla psiche.

Si può imparare da esperimenti precedenti, come i viaggi sulla Stazione spaziale e il progetto Mars500, in cui alcuni volontari sono stati rinchiusi in isolamento per ricreare un ipotetico viaggio verso il pianeta rosso.

4. Che cosa imparare

L’attrattiva scientifica è evidente.

I campioni lunari portati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo sono stati una risorsa inestimabile per capire la struttura interna e la storia del nostro satellite.

Ma queste conoscenze sono ancora limitate, perché sono state prelevate solo piccole quantità di materiale, da poche regioni lunari.

Una squadra di coloni permanenti ci darebbe una marcia in più nello studio della Luna.

“Un paragone efficace è con l ’Antartide: un’infrastruttura umana permanente ha permesso di condurre ricerche impossibili se avessimo solo paracadutato carichi scientifici di tanto in tanto” spiega Ian Crawford, planetologo della Birkbeck, Università di Londra.

Le colonie lunari ci permetteranno anche di allargare la nostra conoscenza di regioni molto oltre il Sistema solare —la Luna da sempre è vista come un luogo eccellente su cui costruire telescopi per sbirciare nelle profondità del cosmo.

I telescopi ottici avrebbero una vista senza precedenti sul centro della nostra Via Lattea e i radiotelescopi sarebbero liberi dal rumore di fondo sempre crescente della civiltà moderna.

I coloni potrebbero costruire questi strumenti e curarne la manutenzione, come accade con i telescopi in cima alle montagne sulla Terra.

Con così tante risorse da sfruttare, la prima base sulla Luna potrebbe non essere finanziata da agenzie spaziali guidate dai governi - le aziende private potrebbero essere le prime a intraprendere affari.

Un recente studio NASA suggerisce che un accordo pubblico-privato ridurrebbe i costi della missione del 90 per cento.

Con gli occhi puntati anche verso una colonia permanente su Marte, la Luna sarebbe un luogo eccellente dove testare le nuove tecnologie.

È di certo molto più sicura - se qualcosa va storto bastano pochi giorni per tornare in sicurezza sulla Terra, o per inviare forniture di emergenza dalla Terra alla Luna.

Marte è molto più lontano, e una colonia laggiù resterebbe senza aiuto per almeno sei mesi.

5. L'Italia sulla Luna e piccole curiosità

L'ITALIA SULLA LUNA:
La tecnologia per la stampa delle strutture esterne nel progetto ESA è tutta italiana, realizzata da un'azienda pisana e adattata alle condizioni lunari dagli ingegneri della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, sotto la guida di Valentina Colla.
"Rispetto alla Terra, la gravità è circa sette volte inferiore e non si può sfruttare per il getto di materiale," spiega Colla. "Inoltre non si può contare sulla presenza di operatori in loco: occorre un sistema di controllo remoto, basato su telecamere. La regolite, infine, è un materiale molto diverso da quelli usati sulla Terra."
Ma è l'intera struttura a dipendere dalle particolari condizioni. “La Luna, per quanto esplorata, non è proprio un ambiente familiare," continua Colla. “Per la stampa 30 serve un legante, formato da acqua e composti chimici, che trasformi la sabbia in 'cemento'.
Si può usare l'acqua lunare, ma prima bisogna essere sicuri di riuscire a estrarla. D'altra parte non è possibile portare tutto il legante da Terra, la quantità necessaria è proibitiva. Per questo si è pensato di realizzare con stampa 3D solo un reticolato di celle chiuse, grandi 'bolle' da riempire con sabbia lunare allo stato naturale.
COSTRUIRE UNA BASE LUNARE:
1) Il polo sud lunare riceve luce per il 90% del giorno, il che lo rendo luogo ideale.
2) Il lander trasporta il modulo abitativo sulla superficie della Luna.
3) Il modulo è una struttura gonfiabile intorno a cui si costruisce uno schermo protettivo.
4) Le pareti dello schermo sono realizzate con stampa 3D usando regolite lunare come materia prima.
5) Ogni sezione richiede tre mesi per il completamento.
LA LUNA IN CIFRE:
- 1,6M/S² ACCELERAZIONE GRAVITAZIONALE SULLA LUNA.
- 34,74 KM IL DIAMETRO DELLA LUNA.
- -53° C TEMPERATURA MEDIA ALL'ALTEZZA DELL'EQUATORE LUNARE.
- 12 ESSERI UMANI SONO STATI SULLA LUNA.
- 3,8 CM L'AUMENTO ANNUALE DELLA DISTANZA DELLA LUNA DALLA TERRA.
- 59% DELLA SUPERFICIE LUNARE SI PUO' VEDERE DALLA TERRA.
- 4,53 MILIARDI DI ANNI DI ETA'.
LA VITA ALL'INTERNO DELLA BASE LUNARE:
1) Una struttura stampata in 3D e riempita di sabbia lunare protegge gli astronauti da radiazioni e detriti.
2) Il modulo abitativo gonfiabile pressurizzato ospita fino a quattro persone.
3) La base è illuminata dalla luce solare che attraversa i lucernari.
4) La capsula spaziale diventa una camera stagna e un modulo di supporto tecnico.