Questo è il quarto di una serie di contenuti relativi a problemi e soluzioni legati alla colonizzazione di Marte. Dopo il problema delle radiazioni e quelli pratici legati al viaggio e alla salute, oggi esploreremo un'altra questione di primaria importanza: dove abiteremo una volta sbarcati sul Pianeta Rosso?
Diamo un attimo per scontato che tutti i problemi relativi al viaggio dell'uomo verso Marte siano stati risolti, e che ormai l'unico nodo da sciogliere sia quello relativo all'accomodamento sul Pianeta Rosso. Prima di parlare di come costruire le case è bene dare un'occhiata al panorama per capire dove ci troveremo. Come sulla Terra, la costruzione di una casa è legata al clima, alla sensibilità della zona a eventi sismici e via dicendo, lo stesso si suppone debba avvenire su un altro pianeta.
Fermo restando l'onnipresenza delle radiazioni, e la gravità marziana di cui abbiamo parlato in dettaglio nella scorsa puntata, ci sono molti altri aspetti da considerare.
Che tempo che fa
Come sulla Terra anche su Marte ci sono le stagioni, ma non sono identiche a quelle che conosciamo a causa dell'orbita di Marte attorno al Sole, che è fortemente ellittica.
Può essere curioso sapere che non è sempre stato così: in passato l'orbita marziana era più circolare, ma il Pianeta Rosso sta tuttora subendo le influenze gravitazionali degli altri pianeti, per questo la sua eccentricità aumenta con il tempo.
Guardando ai dati nudi e crudi, con un periodo di rivoluzione di circa 687 giorni (1 anno, 320 giorni e 18,2 ore terrestri), un giorno (Sol) poco più lungo del nostro (24 ore, 37 minuti e 23 secondi). Inoltre Marte ha una inclinazione assiale di 25° e 19', che è simile a quella della Terra. Le differenze seppur piccole fanno sì che le stagioni abbiano una durata differente: per esempio, se si andasse a vivere nell'emisfero settentrionale di Marte si avrebbero circa sette mesi di primavera, sei mesi d'estate, un po' più di cinque mesi d'autunno e solo quattro mesi d'inverno. Questo perché l'emisfero meridionale non è rivolto verso il Sole quando il pianeta è più distante da esso, con il risultato che gli inverni sono più freddi e le estati più calde rispetto all'emisfero settentrionale.
Pensando a caldo e freddo metereologici tenete conto poi che le temperature minime e massime sono ben differenti da quelle medie italiane: la temperatura media su Marte è di -60 gradi, ma può variare da -126° C in inverno vicino ai poli a 20° C durante l'estate vicino all'equatore. E le temperature possono anche cambiare drasticamente in una settimana! La prima considerazione da fare quindi è che le case devono proteggere a dovere dal freddo (oltre che dalle sopraccitate radiazioni).
Precipitazioni, ma non a carattere temporalesco
Freddo a parte, per chi detesta pioggia e neve c'è una buona notizia: su Marte le precipitazioni di questo tipo sono assenti. Si potrebbe vedere occasionalmente una nube vaporosa o ghiaccio freddo al mattino, ma l'aria marziana contiene bassi livelli di umidità.
In compenso potrebbe cadere accidentalmente qualche frammento di meteorite; secondo gli esperti è un avvenimento piuttosto raro perché l'atmosfera di Marte basta in genere per bruciare frammenti di meteoriti più piccoli delle biglie, anche se ha una densità pari solo all'1% di quella della Terra. Asteroidi più grandi sono relativamente rari, quindi sarebbe improbabile essere colpiti. L'altra buona notizia è che un abitante di Marte non dovrebbe nemmeno preoccuparsi molto delle attività vulcanica e tettonica.
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In compenso ci sono eventi atmosferici stagionali ben più fastidiosi di un po' di pioggerella. Parliamo delle tempeste di polvere, che a volte possono interessare l'intero pianeta in pochi giorni. Chi ha visto The Martian, o segue le avventure delle sonde spaziali e dei rover, ha un'idea di che cosa si tratti, ma potrebbe essere sbagliata. Come aveva spiegato Michael Smith, lo scienziato planetario del NASA Goddard Space Flight Center che studia le tempeste di polvere planetarie, in occasione dell'uscita di The Martian, il vento che si solleva con le tempeste di sabbia marziane non è tanto forte da buttare a terra una persona. Certo, se ci si trovasse in una situazione simile si avrebbe difficoltà a vedere, però il vento, anche a 97 km/h, sembrerebbe una lieve brezza perché la densità dell'aria marziana è solo l'1 percento di quella della Terra. Sapendo che la forza del vento è legata alla densità atmosferica oltre che alla velocità, i calcoli mostrano la velocità di una tempesta a 97 Km/h su Marte avrebbe lo stesso effetto di un venticello a 9,6 km/h sulla Terra.
Allora perché ne parliamo a proposito delle case su Marte? Perché la polvere è talmente sottile (le sue particelle hanno dimensioni di 1 micron) che entrerebbe nelle tute spaziali, negli habitat, nei rover e in altre attrezzature. Le "case" quindi dovrebbero essere talmente ben sigillate da tenere fuori questo ospite indesiderato.
Ultimo elemento di cui tenere conto è quello relativo ai costi di trasporto. Tempo fa alcune fonti stimavano i costi di trasporto merci nello Spazio a circa 22mila dollari al chilogrammo. È facile dedurre che a queste cifre trasportare su Marte tutto il materiale necessario per costruire le abitazioni non sia conveniente. Certo, inizialmente si potranno usare strutture trasportate da Terra, ma solo come soluzioni temporanee. È qui che entra in gioco l'esigenza di sfruttare i materiali presenti in loco per la costruzione degli habitat, su cui molti progetti vertono.
Fermo restando questi pochi punti saldi che abbiamo individuato, vediamo alcune delle potenziali soluzioni abitative che - ricordiamo - finora sono state solo teorizzate.
Il progetto italiano
C'è un progetto italiano per la costruzione di abitazioni marziane, con tanto di brevetti depositati. Si chiama COSMIC ed è coordinato dal professor Giacomo Cao, ordinario di Principi di ingegneria chimica presso il dipartimento Ingegneria meccanica, chimica e dei materiali dell'Università di Cagliari, finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana e beneficia della collaborazione (fra gli altri) del Dipartimento Energia e Trasporti del CNR (DET-CNR).
L'idea parte dalla volontà di usare e recuperare sostanze che sono già presenti sul suolo marziano, come l'ossido di ferro, per comporre una struttura di dimensioni variabili a seconda delle necessità, che ospiti sia i coloni umani sia le coltivazioni. Il brevetto prevede l'uso di pannelli solari come unica fonte per l'apporto energetico e la realizzazione di elementi strutturali per mezzo di una tecnologia di sintesi autopropagante ad alta temperatura. Si realizzano così degli elementi strutturali delle dimensioni e forme che si desiderano, per costruire habitat.
Per saperne di più: L'Italia costruirà le case su Marte, ecco il progetto
SHEE, il container hi-tech
Il progetto SHEE (Self-deployable Habitat for Extreme Environments) prevede la costruzione di una sorta di "container hi-tech" ibrido composto di parti gonfiabili, componenti rigide e parti robotiche, ripartito in cinque aree principali d'uso: ingresso, area di lavoro, stanze private per l'equipaggio, cucina e servizi igienici.
La casa di ghiaccio
Il Team SEArch (Space Exploration Architecture)/Clouds Architecture Office ha proposto un progetto di abitazione spaziale costruita con la stampa 3D che si chiama Mars Ice House. Per realizzare la costruzione sono necessari due tipi di robot capaci di "stampare" l'habitat da zero. WaSiBo avrà il compito di raccogliere la regolite marziana e usarla per creare le fondamenta della struttura. Il robot IBO invece sfrutterà un triplo ugello per erogare un composto di acqua, fibre e aerogel per creare le pareti dell'habitat. WaSiBo in questa fase sarà di supporto estraendo acqua ghiacciata dal terreno.
Gonfiabili e microonde
Il Regolith Additive Manufacturing (RAM) system è la proposta del Team Gamma per la costruzione di un'abitazione spaziale. Prevede l'impiego di tre moduli gonfiabili e di una serie di robot semi autonomi che sfrutteranno le microonde per fondere e distribuire la regolite sopra alla struttura in modo da formare la parte esterna a protezione dell'habitat.
Riciclare i componenti delle astronavi
Su Marte ci dobbiamo arrivare, tanto vale riciclare la navicella spaziale per farla diventare un habitat. È l'idea del Team LavaHive, che sfrutterebbe la parte posteriore del modulo EDL (Entry, Descent and Landing) per il tetto, e un modulo gonfiabile posto al di sotto per realizzare gli ambienti in cui gli astronauti potranno vivere. A unire il tutto ci penseranno dei rover che combineranno la regolite marziana e la roccia basaltica in modo da realizzare il materiale con cui costruire i corridoi di comunicazione e le altre parti della struttura. Alla fine il tutto sarà sigillato internamente con resina epossidica.
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HERA
Si tratta di un prototipo già esistente (Human Exploration Research Analog) a cui si sono ispirati gli autori di The Martian, si trova al Johnson Space Center e viene impiegato per gli addestramenti degli astronauti che si preparano per le missioni di lunga durata nello Spazio. Si tratta di un habitat modulare che è stato usato anche per simulazioni reali nel deserto dell'Arizona, e ha il vantaggio di essere realizzabile velocemente e con materiali leggeri e relativamente compatti da trasportare.
Robot costruttori
Finora abbiamo visto soluzioni che prevedono l'avvio della costruzione di habitat una volta che gli astronauti saranno sbarcati sul Pianeta Rosso. Qualcuno guarda più avanti e pensa a una soluzione differente per il problema: spedire operai robotici in avanscoperta, a costruire le abitazioni prima dell'arrivo dell'uomo.
Un esempio è lo studio dell'Agenzia Spaziale Europea che prevede l'impiego di robot comandati a distanza, da un'astronave in orbita per esempio. Per i primi test condotti dall'astronauta danese Andreas Mogensen in missione sulla ISS, è stato usato il robottino Interact Centaur Rover con due braccia mobili capaci si volgere delicati lavori di alta precisione, controllato da un'altitudine compresa tra 330 e 430 chilometri sopra la Terra. Il robot è costituito da una piattaforma mobile 4x4 con sensori di prossimità e di localizzazione, ha una fotocamera montata in modo da consentire a chi lo controlla di vedere direttamente come procedono i lavori, e ha un rivestimento in fibra di vetro. Grazie al force feedback Mogensen è stato in grado di percepire le vibrazioni attraverso il suo joystick quando il perno non era allineato correttamente.
L'Agenzia Spaziale Giapponese sta lavorando a qualcosa di simile con l'azienda locale di costruzioni Kajima: intende realizzare macchine completamente autonome per la costruzione di habitat per quattro-sei persone sulla Luna o su Marte. L'obiettivo è quello di realizzare macchine con un elevato livello di autonomia e sicurezza che comprenda anche un nuovo sistema di comunicazione fra macchina e macchina.