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Cinesi sulla Luna: come sarà la prima città extraterrestre?

© Sputnik . Vladimir SergeevLuna durante un'eclissi su Sochi, Russia
Luna durante un'eclissi su Sochi, Russia - Sputnik Italia
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Ieri il modulo di atterraggio della sonda cinese Chang'e 5 ha effettuato correttamente il distaccamento dal modulo orbitale e l’atterraggio sulla Luna. Deve raccogliere e riportare sulla Terra campioni di suolo lunare. Questa è la nuova fase di un ambizioso programma il cui obiettivo è predisporre una base permanente sul satellite naturale.

Anche Roscosmos e la NASA prevedono di costruire “città lunari”. Sputnik cerca di delineare l’aspetto che avrà il primo insediamento umano fuori dal nostro pianeta.

Andarsene per tornare

L’ultima volta che l’uomo è atterrato sulla Luna fu 48 anni fa. In quell’occasione, il 14 dicembre 1972, l’astronauta americano Eugene Cernan dopo aver camminato sul suolo lunare disse: “Ce ne andiamo così come siamo arrivati e con l’aiuto di Dio ritorneremo”.

Negli ultimi 2 anni alcuni Paesi si sono detti pronti a rinnovare i propri programmi lunari. La Luna attrae per diverse ragioni. Anzitutto, in qualità di avamposto per i viaggi su altri pianeti del Sistema solare: infatti, le partenze dalla Luna sono più semplici. In secondo luogo, in qualità di fonte di minerali come l’elio-3 che può essere utilizzato per la produzione di combustibile termonucleare. In terzo luogo, sul lato opposto della Luna gli scienziati intendono predisporre un radiotelescopio protetto dalle interferenze terrestri grazie al quale identificare la radiazione cosmica di fondo. Questa, si spera, contribuirà a ripercorrere gli eventi dei “secoli bui” dell’Universo, ossia le prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. E, lasciando forse il meglio da ultimo, la base lunare diventerà un poligono di prova per i test delle tecnologie che consentiranno all’umanità di insediarsi su altri pianeti.

Luna piena - Sputnik Italia
L'Italia sulla Luna, il contributo italiano al programma Artemis della Nasa
Pertanto, nei prossimi anni l’uomo comincerà a insediarsi attivamente sulla Luna. Ma inviare ogni volta missili pesanti è troppo costoso. Oggi nessuna agenzia spaziale intende finanziare l’invio di equipaggi come avvenne con il programma Apollo. Tutti sono concordi sulla creazione di basi permanenti: inizialmente nell’orbita lunare e poi sulla superficie del satellite. Si tratta, tuttavia, di un compito non facile.

Un’area ad elevata concorrenza

Il primo problema è legato al fatto che tutti i partecipanti alla “corsa lunare” intendono accaparrarsi le stesse risorse e gli stessi luoghi. Per questo, ancora oggi il dibattito riguarda essenzialmente non tanto gli aspetti scientifici della questione, quanto quelli giuridici e commerciali.

Ad esempio, in tutti i programmi lunari l’area selezionata per la base permanente è quella del Polo sud lunare, sebbene dal punto di vista meramente tecnico i voli da e verso la stazione orbitale siano più facili da effettuare a partire dalla zona equatoriale del satellite.

Ma proprio nell’area del Polo sud lunare sono concentrate le cosiddette “trappole fredde”, ossia zone perennemente in ombra, ricoperte di ghiaccio. Quest’ultimo è fondamentale per ricavare l’acqua. Inoltre, in questa zona non c’è mai buio e questo consente di ricaricare continuamente i pannelli solari. Sul resto della superficie lunare la notte dura due settimane.

Nonostante il Trattato sui principi che governano le attività degli Stati in materia di esplorazione dello spazio extra-atmosferico del 1967 (o anche Trattato sullo spazio extra-atmosferico), l’utilizzazione delle risorse spaziali non è ancora disciplinata dal diritto internazionale.

La Luna e un aereo al tramonto. - Sputnik Italia
NASA e Roscosmos hanno accordi preliminari per il volo sulla Luna
Esiste, in realtà, l’Accordo sulla Luna adottato con risoluzione dell’ONU nel dicembre del 1979, ma non è stato ratificato da nessun Paese con un programma lunare proprio. Inoltre, il 6 aprile 2020 il presidente USA Donald Trump ha firmato un decreto con cui si approva l’appropriazione a fini commerciali ad opera degli USA di risorse presenti sulla Luna e sui pianeti del Sistema solare. Questo non ha fatto altro che aumentare le tensioni.

L’acqua: il “petrolio dello spazio”

Il posizionamento della base lunare dipende anzitutto dalla dislocazione delle potenziali fonti idriche. L’acqua, infatti, è fondamentale per tutte le operazioni che garantiscono l’attività umana sulla Luna: necessità comuni, sete, coltivazione del cibo, approvvigionamento di ossigeno per la respirazione e idrogeno per i missili.

Per lungo tempo la Luna è stata considerata priva di acqua. Questa ipotesi fu corroborata dagli studi effettuati dagli scienziati sui campioni portati sulla Terra dagli astronauti della missione Apollo.

Ma nel 2018 emersero prove del fatto che sul fondo dei crateri sono presenti significative riserve di ghiaccio. Questo ha stimolato nuovamente i programmi lunari. Gli esperti dei programmi di insediamenti ipotizzano che alle estremità dei crateri si possano fissare degli specchi e indirizzare la luce solare nelle aree in ombra.

Il ghiaccio così surriscaldato si trasformerà in vapore che passerà nelle tubazioni verso l’impianto di elettrolisi dove verrà scisso in idrogeno e ossigeno. Un’altra possibile modalità di estrazione dell’acqua dai crateri prevede l’impiego di una mietitrebbiatrice dotata di un impianto per l’evaporazione del ghiaccio.

Secondo le stime degli esperti, nelle “trappole” del Polo sud lunare sarebbero presenti fino a 10 miliardi di tonnellate di ghiaccio. Si confronti che, per garantire acqua e ossigeno a una base di 4 persone, servono alcune decine di tonnellate di acqua l’anno. Oltre alle grandi aree in ombra, gli scienziati hanno identificato una moltitudine di trappole di ghiaccio di piccole dimensioni (fino a un diametro di 1 cm). La maggior parte di esse è dislocata nelle regioni subpolari.

Basandosi sui dati ottenuti grazie al Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, i ricercatori hanno calcolato che complessivamente potrebbero essere coperti di ghiaccio fino a 40.000 km2 di superficie lunare.

Poco tempo fa il telescopio stratosferico a infrarossi dell’osservatorio SOFIA ha rilevato presenza di acqua molecolare anche nelle regioni illuminate. Secondo gli scienziati, la loro firma spettrale indica la presenza di ghiaccio a riempimento delle aree vacue tra i granuli di minerali presenti nel sottosuolo lunare. Se la scoperta verrà confermata, si estenderà in maniera sensibile l’elenco di luoghi finalizzati alla costruzione di basi.

Ossigeno dalla regolite

Nella composizione del suolo lunare (regolite) rientrano il ferro e altri elementi: silicio, alluminio, manganese e calcio. Secondo gli scienziati, tutti questi elementi sarebbero disponibili per eventuali estrazioni tanto quanto l’ossigeno, presente per il 43% nella regolite. E unendo l’ossigeno con l’idrogeno ottenuto da altre fonti o portato dalla Terra saremmo in grado di ricavare l’acqua.

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Scoperto per la prima volta ossigeno molecolare in un'altra galassia
Tuttavia, per ottenere ossigeno da ossidi e silicati serve molta energia. Gli scienziati propongono di utilizzare specchi giganti che fissino la luce solare sul rivestimento di un piccolo reattore. Perché la polvere lunare si disgreghi, la temperatura all’interno del reattore deve essere portata fino a 900°C. Inoltre, perché avvenga la scissione dell’ossigeno sono necessari dei catalizzatori: nello specifico, idrogeno e carbonio portati preventivamente dalla Terra.

E anche se venissero soddisfatte tutte queste condizioni, all’impianto servirebbero anni per ottenere gli elementi necessari da inviare anche solo una sonda delle dimensioni dell’Apollo nell’orbita lunare.

Nonostante tutte le difficoltà l’ESA ha già erogato fondi per finanziare il progetto di estrazione dell’ossigeno dalla regolite.

L’implementazione del progetto è stata affidata alla società britannica Metalysis. Gli esperti della società di concerto con gli scienziati dell’Università di Glasgow hanno dichiarato che nel corso di un esperimento sulla Terra sono riusciti ad estrarre il 96% di ossigeno da un suolo lunare artificiale e a trasformare il restante in polvere metallica riutilizzabile.
Predisporre un habitat per l’uomo

La Luna a differenza della Terra non possiede né un’atmosfera né un campo magnetico, pertanto le strutture di una ipotetica base lunare dovranno difendere i suoi abitanti dai raggi cosmici, la radiazione solare ed eventuali meteoriti.

La Luna - Sputnik Italia
Scienziato russo spiega perché sono necessari nuovi campioni del suolo lunare
La prima alternativa è provvedere al riempimento delle pareti con uno strato di suolo lunare spesso diversi metri. La seconda alternativa è dislocare la base in luoghi riparati come un canyon o una grotta. Come riparo naturale gli scienziati a suo tempo hanno proposto un tunnel di lava al di sotto dei crateri Marius nell’area centrale dell’Oceanus Procellarum. Si ipotizza di erigere le pareti mediante la stampa 3D con la sinterizzazione delle particelle di regolite.

Di recente gli scienziati americani dell’Università dell’Arizona hanno reso noto un progetto di costruzione di una base lunare a partire da blocchi ottenuti mediante la fusione della regolite con l’ausilio di riflettore solare focalizzato. L’impianto sperimentale predisposto dagli autori dello studio, di superficie pari a 10 m2, ha effettuato in 10 secondi un foro in una lastra di acciaio spessa 6 mm.

I ricercatori hanno calcolato che in 3 anni con questo sistema i robot riusciranno a produrre blocchi di regolite che basterebbero per costruire una base di superficie pari a 2.000 m2.

Poi gli scienziati propongono di utilizzare il riflettore per illuminare gli insediamenti umani e le serre dove potranno essere coltivati cavoli, insalata e patate. In economia di ecosistema chiuso i vegetali produrranno rifiuti organici e trasformeranno l’anidride carbonica in ossigeno, indispensabile per la respirazione.

Gli astronauti dell’ISS già mangiano verdura a foglia coltivata a bordo seguendo il metodo dell’idroponica. Stando alle stime degli scienziati, l’insalata “spaziale” non ha nulla da invidiare a quella terrestre per qualità e varietà di componenti nutrizionali vantaggiosi.

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