Un po’ come nel vecchio film ‘Tesoro, mi si sono ristretti i ragazzi’. Questa volta però un team di ricercatori è riuscito a racchiudere un intero ecosistema vivente in un box di sei centimetri per lato, perfettamente integrato a bordo di un microsatellite. Obiettivo, favorire la conquista dello spazio producendo e riciclando risorse essenziali come ossigeno, acqua e cibo.
Nel box convivono infatti piante, piccoli artropodi del suolo, acqua e substrato. Sensori miniaturizzati e sistemi di controllo monitorano costantemente parametri come composizione dei gas, illuminazione e condizioni ambientali, consentendo un’interazione continua tra la componente tecnologica e quella biologica. Per questo il sistema può essere definito bionico: si tratta infatti di un esempio di cooperazione tra natura e tecnologia.
La ricerca, pubblicata su ‘Acta Astronautica’ – rivista ufficiale della International Academy of Astronautics – presenta uno dei più piccoli e avanzati Bioregenerative Life Support Systems concepiti finora per applicazioni spaziali. Un tema caldo, vista la ripartenza dei viaggi fra le stelle.
Gli obiettivi spiegati dagli autori
“Lo studio conferma la possibilità di sviluppare sistemi di supporto vitale biorigenerativi miniaturizzati, affidabili e sostenibili, pienamente compatibili con i requisiti delle moderne missioni spaziali. L’integrazione controllata di processi biologici e tecnologici rappresenta un elemento strategico per l’evoluzione delle future infrastrutture spaziali”, sottolinea Donato Romano, professore associato presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, che è anche ultimo autore dell’articolo.
Primo autore dello studio è Marco Griffa, dottorando presso lo stesso Istituto. Alla ricerca hanno contribuito anche il Gran Sasso Science Institute (GSSI) con il Adriano Di Giovanni, e altre istituzioni di ricerca nazionali e internazionali.
Cosa sono queste tecnologie e a cosa servono nello spazio
Al centro del lavoro tecnologie spaziali che sfruttano organismi viventi e processi naturali per produrre e riciclare risorse essenziali come ossigeno, acqua e cibo. Mini-mondi in scatola che rappresentano una delle soluzioni più promettenti per rendere sostenibili le missioni spaziali di lunga durata. I
Il team ha sviluppato un sistema biorigenerativo miniaturizzato completamente funzionale, integrato all’interno di un CubeSat, rendendolo – almeno per il momento – il più piccolo sistema biorigenerativo mai realizzato per lo spazio.
I test
Durante i test sperimentali a Terra, il microecosistema è rimasto completamente isolato per quattro mesi, operando come un sistema chiuso ma dinamico. Le analisi hanno dimostrato la capacità del sistema di autoregolare l’anidride carbonica, seguendo cicli naturali legati alla fotosintesi e all’attività biologica.
Attraverso simulazioni dedicate, i ricercatori hanno inoltre verificato che il sistema è in grado di resistere alle condizioni tipiche di una missione nello spazio, come le vibrazioni del lancio e l’ambiente orbitale. Questo apre la strada all’impiego di microecosistemi bioibridi come laboratori scientifici in orbita terrestre bassa, ospitati su satelliti di piccole dimensioni.
“Questo campo della ricerca sottolinea come l’essere umano resti un sottosistema del nostro pianeta, interconnesso agli ecosistemi che lo sostengono, e come anche nelle missioni spaziali di lungo termine la sopravvivenza richieda la riproduzione di un ambiente terrestre funzionale” afferma Donato Romano.
Le prospettive della ricerca
Non solo: il microecosistema potrebbe funzionare come biosensore in orbita, monitorando in tempo reale gli effetti di radiazioni cosmiche, microgravità e variazioni del campo magnetico sugli organismi viventi.
“La crescente accessibilità allo spazio offre un’opportunità unica per testare tecnologie chiave per l’esplorazione interplanetaria su piattaforme miniaturizzate come i CubeSat. Il monitor di radiazione progettato, basato su una matrice di quattro scintillatori al bromuro di cerio incapsulati in uno scintillatore plastico e accoppiati a sensori di luce, consente di studiare gli effetti dell’esposizione alla radiazione e di pianificare missioni con sistemi biologici a bordo, ottimizzando massa delle schermature e costi”, ha commentato Adriano Di Giovanni del Gran Sasso Science Institute.
Sopra: Donato Romano. Foto: Sant’Anna Pisa,