27 Ago UN PO’ DI “SPAZIO” A CASA TUA

Spesso le scoperte di scienziati o di gruppi di ricercatori sono state realizzate in contesti economici, politici particolari come guerre, esplorazioni, pandemie o crisi economiche. Oggi l’astronautica è uno di questi contesti particolari. Fin dall’inizio infatti, l’uomo, nel suo rapporto con lo spazio, si è dovuto confrontare con un ambiente biologico diverso, e con sonde, robot o equipaggio umano, ha dovuto affrontare difficoltà sempre nuove, come la mancanza di gravità o altri fenomeni non presenti sulla superficie terrestre. Così, ingegneri e ricercatori si sono adoperati per trovare soluzioni innovative per rendere più confortevoli ed efficaci le missioni spaziali. Nel tempo molte di queste soluzioni sono diventate poi incredibilmente di uso comune. Vediamone alcune.

L’acqua è uno degli argomenti più delicati: per la permanenza nello spazio è stata progettata una serie di misuratori di umidità che vengono utilizzati oggi in ambito agricolo per evitare gli sprechi. Anche i filtri dell’acqua del rubinetto non sono da meno: nascono dall’esigenza primaria degli astronauti di riciclare l’acqua usata… Anche quella già bevuta!

  L’astronauta Roberto Vittori ha condotto esperimenti per IENOS (Italian Electronic Nose for Space Exploration) sulla ISS nel 2011 –

Image Credit: NASA

Rilevatori di fumo: la NASA ha collaborato nella progettazione e alla realizzazione dei rilevatori di fumo con diversi livelli di sensibilità per poter rilevare non solo gli incendi, ma anche la fuga o la semplice presenza di gas tossici.

Termometro auricolare a raggi infrarossi: nato per testare la temperatura corporea nello spazio, ha oggi sostituito il mercurio nei termometri corporei di uso comune.

Dai condotti termici alle operazioni chirurgiche. Per un migliore funzionamento di satelliti e sonde sono stati studiati dei tubi per far sì che il calore si potesse dissipare in modo sicuro, grazie anche all’azione del vapore e al rame, il materiale di cui sono fatti. Sulla Terra questa tecnologia è utilizzata in campo medico: i neurochirurghi in particolare, negli interventi utilizzano delle pinze bipolari che sfruttano l’elettricità per tagliare e cauterizzare i tessuti con la sicurezza e la precisione necessaria per tali operazioni.

Image Credit: NASA

Fotocamere HD: per le missioni interplanetarie e in particolar modo nel programma spaziale Hubble, si era resa necessaria la miniaturizzazione delle telecamere. Il lavoro svolto alla NASA e alla Jet Propulsion Laboratory, ha dato origine alle nostre moderne fotocamere digitali, comprese quelle integrate nei telefoni cellulari o che possiamo indossare o mettere nei caschi.  Alla Jet Propulsion Laboratory hanno progettato, infatti, leggeri dispositivi di imaging utilizzando la tecnologia dei CMOS, ovvero i complementary metal-oxyde semiconductor per creare i sensori a pixel attivi, diventando sempre più compatti e affidabili.

Le cuffie di comunicazione wireless: studiate per gli astronauti del programma Apollo, sono loro che hanno trasmesso fino a noi le parole di Neil Armostrong, il primo uomo a mettere piede sulla Luna. Nel tempo questa tecnologia è stata miniaturizzata e perfezionata, e, passando dalle cuffie dei piloti di linea degli anni ’70, è arrivata fino ai giorni di oggi ad essere onnipresente ed è utilizzata per affari o semplicemente per i videogiochi.

Image Credit: NASA

Anche il primo trapano alimentato a batteria è nato per lo spazio e usato nelle missioni Apollo per estrarre campioni lunari. Oggi, la necessaria miniaturizzazione dei motori elettrici la possiamo sfruttare in frullatori, tostapane, robot e anche ovviamente nei trapani elettrici.

Image Credit: NASA

Nello spazio sono stati effettuati anche i test per contribuire alla maggiore sicurezza delle batterie negli apparecchi.

L’astronauta Judy Jeevarajan ha ideato i processi di test per garantire che le batterie fossero sicure da usare nello spazio. Image Credit: NASA

Non è da sottovalutare poi il fatto che tutto il processo di miniaturizzazione di tutti i componenti elettronici ha permesso di avere i PC di oggi.

Abbigliamento termico: studiato e realizzato per proteggere gli astronauti da temperature eccessivamente calde o fredde, soprattutto durante le operazioni extraveicolari, sulla Terra viene utilizzato per prevenire i danni cerebrali dopo gli attacchi di cuore o ictus, per il trattamento di alcuni traumi o anche semplicemente per migliorare le prestazioni sportive.

E le coperte di emergenza? Al Marshall Space Center della NASA fu prodotto un nuovo materiale: il Propilene Tereftalato Metallizzato che si rivelò un ottimo isolante e in grado di riflettere il 97% del calore irradiato. Studiato per avere un materiale leggero, resistente e in grado di proteggere strumenti ed equipaggio, adesso può essere presente nei vari kit di pronto soccorso, nelle attrezzature da campeggio o comunque altre in applicazioni in cui si richiede l’isolamento termico.

Image Credit: WikiCommons

In alcune scarpe sportive pensate per l’attività agonistica, invece, ritroviamo una tecnologia derivata dagli stivali lunari che avevano una molla per attutire l’impatto con il suolo e favorire la ventilazione dei piedi.

Image Credit: NASA

Dalla tecnologia studiata per i caschi degli astronauti siamo arrivati alle lenti antigraffio per gli occhiali: 10 volte più leggeri e resistenti di quelli di vetro.

Image Credit: NASA

E i materassi con la Memory Foam? La schiuma con effetto memoria, composta di poliuretano a struttura cellulare, fu creata per essere inserita nei sedili degli aeromobili per attutire l’impatto dell’atterraggio, perché capace di distribuire in maniera uniforme il peso e la pressione in modo da attutire gli impatti.

Image Credit: NASA

Meno vibrazioni! Per abbattere i rischi dovuti alle vibrazioni che si creano durante il lancio dei razzi, la NASA progettò un “ammortizzatore ultraleggero”, cioè uno smorzatore a massa risonante a basso costo, per dissipare le vibrazioni su una massa secondaria utilizzando un combustibile liquido. Questi “assorbitori armonici” sono utilizzati in ambito strutturale nei grattacieli e nei ponti che devono resistere alle oscillazioni e alle vibrazioni causate da venti o terremoti.

Image Credit: NASA

Anche la progettazione del James Webb Space Telescope, partito il 25 dicembre scorso, ha portato ad alcuni spinoff importanti. Uno di questi aiuterà gli occhi dell’uomo. Per misurare la forma degli specchi del telescopio durante la loro fabbricazione è stato utilizzato un sensore del fronte d’onda “wavefront sensing”. Questa nuova tecnologia chiamata “scanning and stitching” ha portato alla progettazione di nuovi strumenti per ottenere delle misure più accurate per le lenti a contatto e per le lenti intraoculari. Questa tecnologia permette di ottenere informazioni sulla forma e la “topografia” dei nostri occhi molto dettagliate e in pochi secondi anziché in ore.

Nel lancio del Crew Dragon-4 invece ci saranno nuove cose da sperimentare in ambiente di micro gravità. Ecco alcuni esempi.

Perfezionamento di tessuti per retine artificiali che potrebbero aiutare milioni di persone sulla terra che soffrono di malattie degenerative della retina come retinite pigmentosa o degenerazione maculare senile. Il processo studiato crea impianti applicando uno strato dopo l’altro di una pellicola sottile e la micro gravità potrà migliorare la qualità e la stabilità di questo film.

Xroots: si studiano tecniche idroponiche o aeroponiche per coltivare piante senza suolo o altri supporti tradizionali, dosando in maniera equilibrata luce e nutrimenti. Tutto è cominciato dall’idea di coltivare piante in un ambiente chiuso come un’astronave: in pratica una vertical farm studiata per ottenere prodotti freschi e sostenibili. Questi esperimenti potrebbero migliorare la coltivazione di piante in ambienti terrestri come le serre, ottimizzando le risorse e riducendo l’utilizzo di pesticidi chimici per combattere le malattie.

Image Credit: NASA

Monitoraggio medico: un nuovo dispositivo monitorerà l’equipaggio e potrebbe essere utilizzato sulla Terra per ottenere test diagnostici tempestivi e convenienti. Verranno utilizzati i laser per ordinare e identificare addirittura le cellule e le loro caratteristiche e rilevare biomarcatori e proteine per diagnosticare problemi di salute come i tumori del sangue. Già da tempo le tute degli astronauti contengono numerosi sensori che monitorano la temperatura corporea, la frequenza cardiaca e tanto altro. Questi dati vengono inviati alla NASA all’equipaggio a terra. Questa stessa tecnologia è stata applicata a varie situazioni di monitoraggio della salute, calibrandolo su ogni singolo individuo e permettendo di seguire il paziente per un periodo prolungato e senza interruzione attraverso dei dispositivi indossabili.

Queste sono solo alcune delle innumerevoli tecnologie che sono state studiate e sviluppate per le attività spaziali e poi arrivate nelle nostre case nelle forme più diverse. La NASA pubblica tutti gli anni gli spinoff sviluppati nel corso del tempo e questo ci fa capire quanto di “spaziale” c’è nella quotidianità.

Cristina

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