È l’8 aprile 2016 e una buona fetta di appassionati di esplorazioni spaziali è incollata agli schermi, come fosse la finale dei mondiali di calcio. In diretta da Cape Canaveral, SpaceX sta tentando un’impresa: mandare in orbita un cargo diretto alla Stazione Spaziale Internazionale utilizzando un razzo che dovrebbe poi rientrare sulla Terra, atterrando verticalmente su una chiatta nell’oceano. Per le nuove generazioni abituate alla fantascienza sembrerà un evento qualsiasi, ma chiunque abbia una mezza idea di quanto sia complessa l’aerodinamica può immaginare le difficoltà tecniche di questa impresa. Con le dovute proporzioni è come lanciare uno stuzzicadenti sopra l’Empire State Building, farlo ruotare, tornare indietro e depositarlo a terra verticalmente su una foglia in uno stagno, senza farlo cadere.
L’esplosione di gioia dei tecnici di SpaceX, quando il razzo Falcon 9 tocca indenne la chiatta sull’oceano, non è per niente esagerata. Le tecnologie sviluppate da SpaceX permetteranno non solo di riutilizzare i razzi che altrimenti andrebbero distrutti, ma serviranno anche per le future missioni di esplorazione spaziale, compresa l’esplorazione di Marte.
Di Marte conosciamo già molte cose. È più lontano dal Sole rispetto alla Terra e un suo anno dura 687 giorni terrestri, ma un giorno marziano dura quanto il nostro: 24 ore e 37 minuti. Il suo asse di rotazione ha un’inclinazione rispetto al piano dell’eclittica di 23° 59’, quasi uguale a quella della Terra (quindi anche su Marte si alternano quattro stagioni). È più piccolo della Terra e meno denso; inoltre la sua gravità è il 38% di quella terrestre e ha perso quasi tutta la sua atmosfera, fatta al 95% di anidride carbonica. Eppure è un pianeta roccioso su cui in passato scorrevano fiumi di acqua liquida, cosa che lo rende ideale per la ricerca di forme di vita anche solo unicellulari.
Il rover Curiosity si trova sul pianeta dal 2012 e grazie a esso sappiamo che in passato ci sono state le condizioni adatte a ospitare dei microorganismi. Di grande e inaspettato successo sono state anche le sonde Spirit, operativa dal 2004 al 2010, e Opportunity, che da 12 anni continua a inviare analisi e fantastiche foto a colori. Senza contare le numerose missioni in orbita attorno a Marte, come il Mars Reconnaissance Orbiter, attivo da 10 anni, il Mars Odyssey, attivo da 15 anni, la sonda MAVEN, il Mars Express, o la Mars Orbiter Mission dell’agenzia spaziale indiana ISRO, che nel tempo hanno fornito sempre più dettagli sull’orografia e sulla composizione e il clima dell’atmosfera marziana.
Oggi è però iniziata una nuova era dell’esplorazione spaziale, che potrebbe portare un uomo – entro questo secolo – a toccare il suolo del pianeta.
Su Marte, in tre mosse
L’anno scorso la NASA ha presentato un progetto per portare un equipaggio sul pianeta rosso a partire dagli anni Trenta del XXI secolo. Ma non sarà un’impresa facile: una missione su Marte, oltre ad essere rischiosa, richiede tecnologie avanzate per garantire l’incolumità degli astronauti e, soprattutto, molti soldi. Ai tempi della corsa alla Luna, Usa e Urss erano animati da forti motivazioni politiche, ma oggi la situazione è diversa: gli investimenti sono estremamente ponderati. Per questo molti pensano che servirà qualche anno in più del previsto perché la NASA, l’agenzia spaziale oggi più sviluppata, riesca a inviare un equipaggio su Marte.
La fase iniziale del progetto prevede una serie di test tecnologici e medici ed è sostanzialmente già iniziata: sulla Stazione Spaziale Internazionale sono in corso esperimenti sulla resistenza dell’organismo umano nello spazio e sulle capacità di adattamento del fisico in condizioni di microgravità. Comprendere le reazioni del corpo umano in contesti al limite è fondamentale per programmare le missioni spaziali. Una missione su Marte durerebbe come minimo tre anni: almeno sei mesi per andare, sei mesi per tornare e il tempo restante per colonizzare ed esplorare il pianeta.
Gli astronauti Scott Kelly (NASA) e Michail Kornienko (Roscosmos), tornati da poco sulla Terra, hanno partecipato alla One Year mission, trascorrendo più di un anno sulla ISS. Non è la prima volta che degli esseri umani passano un intero anno nello spazio. Tra gli anni ’80 e ’90 quattro astronauti vissero per più di dodici mesi sulla Stazione Spaziale russa MIR, che oggi non esiste più. Tuttavia l’esperimento è stato ripetuto, perché oggi esistono nuovi metodi di indagine per studiare il comportamento del corpo umano, come ad esempio la genetica. Per capire cosa è cambiato nel corpo di Scott, le sue analisi saranno confrontate con quelle del fratello gemello Mark che, ovviamente, condivide il suo DNA.
Oltre agli aspetti medici, è importante valutare anche quelli psicologici. La permanenza su Marte, in una situazione di totale isolamento per mesi, può avere ricadute sull’intero equipaggio, compromettendo la riuscita della missione. Gli astronauti partecipano spesso a campi di addestramento in luoghi inospitali, come le foreste siberiane o l’interno delle grotte, imparando a sopravvivere e a collaborare: il distacco dalla società per lunghi periodi di tempo, però, è comunque difficile da gestire.
Oltre agli aspetti medici, è importante valutare anche quelli psicologici. La permanenza su Marte, in una situazione di totale isolamento per mesi, può avere ricadute sull’intero equipaggio, compromettendo la riuscita della missione.
Nel 2011 l’Agenzia spaziale europea (ESA) e quella russa Roscosmos organizzarono Mars500, una missione simulata della durata di un anno e mezzo che ricreò le condizioni di una missione su Marte, in mancanza di luce solare, cibo fresco e aria naturale. Durante l’esperimento un equipaggio di sei volontari, selezionati da ESA e Roscomsos, lavorò in un ambiente completamente isolato dal mondo esterno, in cui le comunicazioni tra l’equipaggio e il centro di controllo erano scandite da un ritardo di venti minuti, come avverrebbe in una missione spaziale su Marte. Un esperimento analogo è stato condotto tra il 2015 e il 2016 all’interno di una tensostruttura a forma di cupola sulle pendici del vulcano Mauna Loa, alle Hawaii. Il progetto, chiamato HI SEAS, è stato questa volta finanziato dalla NASA.
Osservare gli effetti fisiologici e psicologici dell’isolamento prolungato e monitorare i valori ormonali dei volontari è stato importante per prevedere la capacità di adattamento degli equipaggi a situazioni di stress e per migliorare la loro qualità di vita. Indagini di questo tipo vengono effettuate anche sulla ISS, dove astronauti di diversa nazionalità imparano a convivere, gestendo situazioni di quotidianità e di emergenza in un ambiente ostile. Sulla ISS è anche possibile testare le tecnologie necessarie alle future missioni spaziali, come è accaduto nell’aprile 2016 con l’installazione del modulo gonfiabile BEAM, una specie di palloncino, molto più leggero e meno ingombrante dei moduli rigidi, che potrebbe diventare il prototipo dei futuri moduli abitabili.
Ma cosa ci aspetta prima di vedere un uomo arrivare su Marte? Le prossime missioni serviranno a collaudare le manovre necessarie al viaggio e all’avvicinamento al pianeta. Questi test potrebbero essere svolti vicino alla Luna, nel cosiddetto spazio cislunare, per permettere agli astronauti di ritornare a Terra in caso di emergenza. È in questa fase del progetto che un equipaggio potrebbe visitare un asteroide. La Asteroid Redirect Mission, programmata per il 2020, prevede infatti di catturare un asteroide e trainarlo vicino alla Luna per consentire a sonde e astronauti di analizzarne la roccia. Fantascienza.
La fase finale del progetto prevede invece una serie di attività indipendenti dalla Terra, inizialmente sulla Luna, poi sulle lune di Marte e infine sul pianeta. In questo frangente gli equipaggi dovranno essere sempre più autonomi, utilizzando le risorse naturali a loro disposizione per produrre carburante, acqua, ossigeno e materiali da costruzione.
La fine del viaggio
Come sopravvivere su Marte è forse la parte più affascinante di questa missione. Nel film Sopravvissuto: The Martian [attenzione, piccolo spoiler], il protagonista interpretato da Matt Damon viene abbandonato dal resto dell’equipaggio e si trova a sopravvivere da solo sul pianeta. In carenza di provviste, decide di coltivare delle patate, fertilizzando la terra con gli escrementi dell’equipaggio e utilizzando l’idrazina contenuta nel liquido propellente del modulo di atterraggio per produrre l’acqua necessaria a innaffiarla. Alcuni hanno criticato questa parte del film, sostenendo che non è sufficiente prendere un po’ di terra marziana e aggiungere acqua e fertilizzante per coltivare delle piante. La terra di Marte contiene infatti un concentrazione piuttosto alta di sali perclorati, potenzialmente molto ossidanti, che possono compromettere le coltivazioni. La stessa NASA però ha risposto a queste critiche dicendo che in realtà il suolo di Marte ha tutti i nutrienti necessari per permettere la crescita delle piante, anche se non nelle giuste percentuali e che i sali perclorati sarebbero comunque sciolti e filtrati dall’acqua.
Per raggiungere Marte servirà la volontà politica, certo, e una grande quantità di investimenti che molti forse riterranno un inutile spreco.
Critiche a parte, il film trasmette un messaggio importante: per sopravvivere su Marte è necessario creare un ecosistema ed è importante che questo ecosistema sia chiuso, ossia che gli scarti vengano utilizzati per ricominciare un ciclo ecologico. La creazione di un ecosistema autosufficiente, come ad esempio il circuito ecologico chiuso MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative), è di fondamentale importanza per garantire l’autonomia delle missioni di esplorazione spaziale. Il sistema MELiSSA si basa su piccoli cicli di carbonio, acqua e azoto, dove piante e microorganismi vengono usati per mantenere un equilibrio ambientale, mentre alimenti e ossigeno vengono recuperati dall’anidride carbonica e da altri rifiuti organici.
In attesa di poter essere testimoni delle future esplorazioni spaziali, attendiamo i primi risultati della missione europea ExoMars, partita quest’anno alla ricerca di forme di vita su Marte e soprattutto il lancio del Mars Sample Return, che dovrebbe raccogliere e portare sulla Terra dei campioni di suolo marziano.
Imprese tecnologiche come quella di SpaceX sono uno dei tanti tasselli che avvicinano l’uomo a mete inesplorate. Per raggiungere Marte servirà la volontà politica, certo, e una grande quantità di investimenti che molti forse riterranno un inutile spreco. Ma conoscere, esplorare, scoprire sono il contrassegno dell’umanità. Se abbiamo uno scopo, questo potrebbe risiedere nella nostra innata curiosità, nella voglia di capire e imparare, nello sforzo di dare un senso alle leggi della natura, che è poi un tentativo di dare senso alla nostra esistenza.
