Passato, presente e futuro delle case spaziali

Ogni civiltà e ogni periodo storico hanno avuto delle forme o degli elementi architettonici tipici e rappresentativi: le piramidi per gli Egizi, l’arco a tutto sesto per gli antichi Romani, l’architettura del ferro con le sue audaci strutture in acciaio, ferro, vetro e ghisa tra la seconda metà dell’Ottocento e i primi decenni del Novecento. A caratterizzare la colonizzazione dello spazio, almeno nelle fasi iniziali e pionieristiche che stiamo vivendo, sarà probabilmente il cilindro. Dalle prime stazioni spaziali degli anni Settanta ai progetti per le future basi sulla Luna e su Marte, a dominare sono infatti la forma cilindrica e le sue combinazioni.

Le prime case spaziali

Durante le prime missioni spaziali, che duravano poche ore o pochi giorni, gli astronauti vivevano all’interno delle navette. Fu così ad esempio anche per le missioni Apollo verso la Luna. Gradualmente si iniziò però a pensare a permanenze più lunghe fuori dall’atmosfera e ci si confrontò con la necessità di allestire delle strutture più adatte alla vita quotidiana e ad attività pianificate su periodi temporali più estesi. Poiché la soluzione più compatibile con la forma dei razzi è quella cilindrica, per motivi di ordine pratico i progettisti non ebbero molti dubbi sulla strada da seguire.

La prima casa per astronauti vera e propria fu la stazione spaziale sovietica Salyut-1, lanciata nel 1971. Fu abitata per 24 giorni e rimase in orbita per circa sei mesi. Era lunga circa 20 metri e aveva un diametro di circa 4 metri. Aveva un volume di circa 99 metri cubi ed era decisamente più spaziosa rispetto alle navette Vostok e Soyuz, il cui volume era di pochi metri cubi.

La serie delle stazioni spaziali sovietiche Salyut arrivò fino alla numero 7, che fu operativa fra il 1982 e il 1986. Poi fu la volta della celebre stazione modulare MIR, rimasta in orbita fra il 1986 e il 2001. Aveva un volume abitabile di 350 metri cubi, ottenuto unendo più moduli fra loro.

Tra il maggio 1973 e il febbraio 1974 fu operativo anche Skylab, la prima e unica stazione spaziale statunitense. Lungo 26 metri e con un diametro di 6,7 metri, aveva un volume pressurizzato di circa 350 metri cubi. La struttura ebbe vari problemi tecnici dovuti principalmente a dei danni riportati in fase di lancio e fu utilizzata per un periodo molto breve.

La NASA decise poi di andare in un’altra direzione: privilegiò lo sviluppo del programma Shuttle, una grande navetta riutilizzabile che poteva rimanere in orbita anche più di due settimane. La successiva stazione spaziale a cui l’agenzia spaziale statunitense ha dato un contributo è in attività ancora oggi ed è la più complessa mai costruita: la Stazione Spaziale Internazionale.

Se vuoi approfondire la storia dei razzi spaziali, puoi leggere questo articolo.

Le stazioni spaziali oggi

Abitata permanentemente dal 2000, la ISS è frutto della cooperazione fra cinque agenzie spaziali: NASA (Stati Uniti), Roscosmos (Russia), Agenzia Spaziale Europea, JAXA (Giappone) e CSA (Canada). Gradualmente ampliata nel corso degli anni, si compone di numerosi moduli agganciati fra loro. Ha una superficie paragonabile a quella di un campo da calcio e ha un volume abitabile di circa 1200 metri cubi. Ospita in genere sei o sette astronauti, ma per brevi periodi si può arrivare anche a undici. La Stazione Spaziale Internazionale è essenzialmente un grande laboratorio orbitante, anche se in alcune occasioni ha ospitato anche turisti spaziali. Molti non esitano a definirla la più complessa opera ingegneristica mai costruita dall’uomo.

In orbita in questo momento c’è anche la stazione spaziale cinese Tiangong, composta da tre moduli e con un volume abitabile di circa 120 metri cubi. Ospita solitamente tre persone, numero che sale a sei per alcuni giorni quando vengono effettuate le rotazioni degli equipaggi.

Le case spaziali del futuro

Questo è il presente, ma le agenzie spaziali guardano già al futuro. Fra pochi anni, probabilmente entro la fine del decennio, la Stazione Spaziale Internazionale sarà dismessa. Il suo posto sarà preso da nuove stazioni spaziali private. La prima ad entrare in funzione dovrebbe essere quella di Axiom Space, azienda che organizza già delle missioni a pagamento nel laboratorio orbitante. La più recente, la missione Axiom-3, ha visto impegnato anche un italiano: il colonnello dell'Aeronautica Militare Walter Villadei.

I moduli della Axiom Station saranno lanciati uno alla volta a partire dal 2026 e verranno agganciati alla ISS. Quando sarà completata, la struttura si sgancerà e diventerà autonoma. Un po' hotel, un po' laboratorio e un po' fabbrica per la produzione di materiali innovativi, sarà più confortevole e più spaziosa delle stazioni spaziali precedenti e diventerà una destinazione interessante sia per ricchi turisti, sia per gli studi di enti di ricerca e imprese. Per gli anni successivi sono già in progettazione anche le stazioni spaziali Orbital Reef della Blue Origin di Jeff Bezos e di Sierra Space e la Starlab di Voyager Space e Airbus.

Nell’orbita della Luna, auspicabilmente dal 2025, sarà invece posizionata la stazione spaziale Gateway. Frutto della collaborazione fra NASA, Agenzia Spaziale Europea, Agenzia Spaziale Canadese, Agenzia spaziale giapponese e agenzia spaziale degli Emirati Arabi Uniti (MBRSC), sarà almeno inizialmente un avamposto di dimensioni ridotte. Destinata a finalità scientifiche, potrà ospitare fino a quattro astronauti per periodi non superiori ai tre mesi e avrà un ruolo strategico anche per le attività sulla superficie lunare.

Abbiamo parlato dell’ingresso delle aziende private nella corsa allo spazio, in questo articolo dedicato alla cosiddetta Space Economy.

Case spaziali Made in Italy

In questo settore l’Italia è una vera e propria eccellenza mondiale. A Torino, in quelli che oggi sono gli stabilimenti di Thales Alenia Space Italia, è stato realizzato metà del volume abitabile della Stazione Spaziale Internazionale, compresa la celebre cupola dalla quale gli astronauti godono di una vista unica del pianeta Terra. Ora si lavora a tre moduli della stazione lunare Gateway e a due moduli della stazione spaziale di Axiom Space.

Non solo: l’Italia è in prima linea anche nella progettazione di una base sulla superficie lunare. In accordo con la NASA, l’Agenzia Spaziale Italiana sta lavorando a MPH, il Multi-Porpuse Habitat. Sarà una struttura cilindrica da posizionare nell’area del Polo Sud lunare. Potrà ospitare astronauti e avrà anche la possibilità di supportare la gestione da remoto dalla Terra di strumentazione e elementi esterni come rover e lander robotici. In prospettiva potrebbe diventare una parte di un più complesso campo base lunare, composto da più moduli pressurizzati integrati e in grado di interagire fra loro. Anche in questo caso, la principale azienda coinvolta è Thales Alenia Space.

Regolite e tunnel di lava

La forma cilidrica e le sue combinazioni saranno l’unica opzione, quindi? All’inizio probabilmente sì, ma almeno sulla superficie della Luna e sulla superficie di Marte un giorno gli architetti avranno la possibilità di adottare soluzioni diverse. Alcuni studi condotti dall’Agenzia Spaziale Europea ipotizzano ad esempio la realizzazione di strutture seminterrate, basate su elementi gonfiabili ricoperti con materiali ricavati dalla regolite lunare e stampati in 3D. Sarebbe un modo semplice e basato su risorse disponibili in loco per offrire protezione dalle radiazioni e dai micrometeoriti.

Un’altra opzione al vaglio è quella di posizionare le future basi all’interno di tunnel di lava. Si tratta di formazioni sotterranee naturali, che si formano quando la lava che scorre inizia a raffreddarsi: la parte esterna si solidifica mentre il flusso continua a scorrere all'interno. Quando l’eruzione si conclude restano delle specie di tubi, delle gallerie riparate e spesso di grandi dimensioni. Sulla Luna e su Marte ne sono stati individuate molte e potrebbero essere ottimi ripari. Gli astronauti, insomma, potrebbero vivere come cavernicoli: nel futuro dell’umanità c’è forse anche questo paradossale ritorno al passato.