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L’esplorazione dell’orbita bassa dalla Stazione Spaziale Internazionale al prossimo futuro

Aggiornamento: 11 lug 2022

Credits: https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/International_Space_Station/Where_is_the_International_Space_Station

1. Dalla Guerra Fredda all’International Space Station


La Stazione Spaziale Internazionale è una piattaforma scientifica unica nel suo genere che permette a ricercatori di tutto il mondo di mettere il loro talento al servizio di esperimenti innovativi che non potevano essere fatti altrove. Pur avendo obiettivi distinti per la ricerca sulla stazione, ogni partner condivide l'obiettivo unificato di estendere la conoscenza che ne deriva per il miglioramento dell'umanità.

Oggi, la NASA è orgogliosa che la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) sia il risultato di anni di cooperazione tra quelli che attualmente sono 16 Paesi (Canada, Giappone, Federazione Russa, Stati Uniti, Regno Unito e undici Stati membri dell'Agenzia Spaziale Europea (Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Spagna, Svezia, Svizzera e Regno Unito), anche se sono necessarie alcune puntualizzazioni a riguardo. Infatti, non è sempre stato così; lo sforzo guidato dagli americani di costruire una stazione spaziale con i loro alleati politici in Europa e in Giappone è iniziato come un tentativo di creare una struttura che potesse competere con la sua controparte sovietica, Mir.

Figura 1: Tutti i moduli dell’ISS scomposti uno per uno. (credit: NASA)

Quando furono gettate le basi per il primo progetto per una stazione spaziale internazionale di produzione occidentale, il Presidente Reagan chiamò il progetto Stazione Spaziale Freedom, sostenendo che la libertà politica era qualcosa che America, Europa e Giappone condividevano, mentre l'Unione Sovietica viveva sotto una dittatura comunista. L'America si sforzava di progettare una stazione in grado di ospitare un equipaggio di sei persone (il doppio dei tre cosmonauti che potevano coabitare sulla Mir). Nonostante le molte promesse e i progetti ambiziosi sulla stazione Freedom, i tagli di bilancio quasi annuali hanno fatto sì che gli audaci progetti americani non venissero realizzati. L'intero concetto fu continuamente ridimensionato: due set completi di pannelli solari, babordo-2 e tribordo-2, sono stati eliminati dal progetto, mentre i moduli pressurizzati sono stati dimezzati nelle dimensioni e ridotti al minimo nel numero.


Il progetto post-tagli, quello attuale, sarà costruito in orbita, in formato modulare, utilizzando lo Space Shuttle per portare in orbita i singoli elementi. La stazione era pensata per eseguirci esperimenti che richiedono la presenza di un umano quando lo Shuttle era presente, ed esperimenti automatizzati quando non lo era. La stazione, tuttavia, non sarà in grado di ospitare umani 24 ore su 24 fino a quando l'ultimo elemento, il Modulo Abitativo, non sarà in funzione.


In seguito, equipaggi permanenti di sei astronauti avrebbero eseguito manutenzioni ed esperimenti, venendo sostituiti regolarmente tramite voli Shuttle, che dovevano permettere lo scambio dei membri dell’equipaggio. Un nuovo veicolo americano per il rientro dell'equipaggio (CRV) avrebbe assicurato una possibilità di rientro in sicurezza quando lo Shuttle non era presente. Alla fine, per ulteriori tagli, ancora oggi vengono utilizzate navicelle russe Soyuz per trasportare equipaggi dall’ISS alla Terra e viceversa.


2. La ripartizione dei compiti tra Stati

Figura 2: Gli astronauti consumano i pasti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (crediti: JAXA/NASA)

Stati Uniti, Europa e Giappone costruiranno ciascuno un laboratorio scientifico da aggiungere alla stazione. Con il passare degli anni, il progetto della Stazione Spaziale Freedom è cresciuto ben oltre quello che era stato paventato, con moduli pressurizzati agganciati a un'enorme struttura a forma di trave e anche una grande officina di riparazione, in cui i satelliti malfunzionanti sarebbero stati recuperati e riparati in orbita, prima di essere rilasciati per continuare le loro missioni.


Per costruire una struttura così grande l’unico modo era montarla direttamente in orbita, pezzo dopo pezzo. Il Multi-Purpose Logistic Module (MPLM), di fabbricazione italiana ma di proprietà della NASA, fu utilizzato come modulo cargo per lo Shuttle, volando un totale di 12 volte (sommando tutte le volte che sono stati usati i moduli Leonardo e Raffaello; Donatello, invece, non volò mai e venne poi disassemblato e usato per trasformare Leonardo nel Permanent Multi-purpose Module). Il primo MPLM, Leonardo, è partito con l'STS-102 nel marzo 2001.


Raffaello è noto per aver portato in orbita lo Space Station Remote Manipulator System, o Canadarm2, un robot in grado di spostarsi da un capo all'altro della stazione, ancora in fase di costruzione, e compiere manovre all'esterno della struttura.

Figura 3: L'astronauta della JAXA Soichi Noguchi si allena a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (credit: JAXA/NASA)

Anche Giappone, Canada e Brasile portano all'ISS l'esperienza dei programmi nazionali. Le restanti 11 nazioni sono tutte coinvolte nel programma ISS attraverso i loro membri dell'Agenzia Spaziale Europea. E, volendo approfondire, cinque Stati membri dell'ESA (L’Agenzia Spaziale Europea) hanno scelto di non partecipare al programma ISS.

Il Brasile è stato coinvolto nell’ISS accettando di costruire un rack esterno per esperimenti in cambio di un volo di un astronauta brasiliano. Il 30 marzo 2006, il primo astronauta brasiliano nello spazio, Marcos Pontes, era arrivato a bordo dell’ISS trascorrendovi 9 giorni, 21 ore e 17 minuti; mentre, per problemi di costi, il subappaltatore dell’Agenzia Spaziale Brasiliana (AEB), Embraer, non fornì il pallet ExPrESS contrattualmente pattuito e il Brasile abbandonò il programma nel 2007. Tuttavia, come compromesso, la NASA ha finanziato piccoli componenti di produzione brasiliana per l'Express Logistics Carrier-2 per la ISS, che sono stati installati nel 2009.


La Russia, oltre a fornire servizi di trasporto tramite la tecnologia Soyuz, ha avuto un importante ruolo anche nella costruzione dei moduli dell’ISS, contribuendo con tre moduli (oggi sei) che fanno parte del Russian Orbital Segment, che controlla i sistemi di guida, controllo e navigazione.


Anche il Canada ha fornito due elementi vitali per la costruzione della ISS, oltre a un terzo che è stato di grande importanza per la sopravvivenza dello Space Shuttle negli anni finali del suo servizio (il progetto Shuttle fu terminato nel 2011): il Canadarm, il Canadarm-2 e l’Orbiter Boom Sensor System, un braccio meccanico lungo 15 metri che veniva agganciato allo Shuttle e usato per ispezionare la navicella e l’esterno dell’ISS in cerca di danni allo scudo termico o per ragioni di osservazione.


Gli sforzi spaziali europei dal secondo dopoguerra sono stati originariamente divisi tra due organizzazioni: l'Organizzazione europea per lo sviluppo dei lanci (ELDO) e l'Organizzazione europea per la ricerca spaziale (ESRO). L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) è stata istituita nel 1974 dalla fusione di queste due organizzazioni. L’ESA supervisionava le attività di 16 (oggi 22) Stati membri, 11 dei quali partecipano al programma ISS. La maggior parte degli Stati membri ha anche agenzie spaziali nazionali e alcuni hanno programmi spaziali nazionali fiorenti. Il programma del veicolo di lancio francese/ESA Ariane, sviluppato attraverso 14 diverse configurazioni, di cui l'ultima, l'Ariane-V ES-ATV, è l'unico coinvolto nel programma ISS. Ariane ha stabilito una serie affidabile di veicoli di lancio, ponendo l'ESA all'avanguardia nel settore dei lanci commerciali a livello mondiale.


3. Il futuro dell’esplorazione dell’orbita bassa

Figura 4: Vista laterale di un cristallo di plasma in laboratorio. Le particelle di polvere sono sospese in un plasma di argon sopra un elettrodo ad alta frequenza (in basso). Il campo visivo orizzontale è di 2 cm. (credit: Istituto Max Planck per la Fisica)

Dalle aziende farmaceutiche che conducono ricerche finanziate commercialmente sulla ISS, a imprese private che offrono capacità di ricerca uniche e altri servizi, a carichi commerciali ed equipaggio, l'ISS sta dimostrando di essere altrettanto adattabile a nuovi business relazioni, così come per un'ampia diversità di discipline di ricerca. Se l'esplorazione spaziale ci ha consentito di studiare meglio il comportamento del corpo umano in determinate circostanze, la ricerca sulla ISS ha permesso di innovare le prestazioni chirurgiche, attraverso la prima tecnologia robotica al mondo in grado di eseguire interventi chirurgici all'interno delle macchine per la risonanza magnetica. La ricerca sulla regolazione termica sulla ISS ha portato anche all'utilizzo di sensori tecnologia per il monitoraggio durante l'intervento chirurgico. La tecnologia che ha permesso di sviluppare neuroArm, il primo robot al mondo in grado di eseguire interventi chirurgici all'interno di un macchine per la risonanza, è nato dal Canadarm. Il laboratorio Plasma Kristall Experiment, un laboratorio russo-tedesco, ha fornito nuove informazioni su un tipo insolito di materia, i cosiddetti cristalli di plasma. Trattandosi di un gas carico, il plasma può permeare molti materiali, diffondendo in modo uniforme e rapido. È in grado di disinfettare le superfici ed è stato dimostrato che neutralizzano i batteri resistenti ai farmaci come lo Staphylococcus meticillino-resistente aureus in pochi secondi. I plasmi possono anche per stimolare la crescita delle piante.


Ci sono oltre 20 strutture commerciali che operano oggi a bordo della ISS - tra cui una stampante 3D, una biostampante, piattaforme esterne per l'osservazione della Terra e dei materiali, e una camera di compensazione - che sono disponibili per l'uso da parte della NASA e di altri clienti paganti. L'impegno commerciale è un passo nella direzione di garantire che lo spazio continui a prosperare oltre la ISS.


4. Conclusioni


L'estensione delle operazioni della ISS fino al 2030 è una decisione che mira a continuare a restituire questi benefici per gli Stati Uniti e per l'umanità nel suo complesso, preparando al contempo una transizione verso una o più destinazioni LEO di proprietà e gestione commerciale che seguiranno la ISS. Avremo quindi più stazioni spaziali internazionali, di diversa grandezza e complessità, alcune anche interamente private, con scopi diversi, dalla ricerca nella microgravità, allo sviluppo di nuove tecnologie mediche, allo studio di nuove tecnologie per garantire una permanenza lunga e sicura agli esseri umani in caso di futuri viaggi spaziali di lunga durata.


La guerra in Ucraina ha creato delle incertezze sul futuro dell’ISS. Dmitry Rogozin, già Ministro della difesa russo e prima ambasciatore della Russia presso la NATO, oggi direttore di Roscosmos, ha dichiarato: “Posso solo dire una cosa: che in conformità con i nostri obblighi comunicheremo ai nostri partner con un anno di anticipo la fine del nostro lavoro sulla ISS”. In risposta alle sanzioni europee, la Russia ha sospeso i lanci della Soyuz dallo spazioporto dell'ESA nella Guyana francese, e la missione ExoMars è stata rinviata.


Il futuro dell’orbita bassa non è già scritto, ma non è neanche appeso a un filo e sotto il controllo delle decisioni della Russia. L’ISS è soggetta al controllo di molti attori diversi e ha al suo interno anche interessi economici di aziende private, all’interno della quale testano tecnologie da implementare in futuri prodotti e che oggi riescono anche ad avere un ruolo nella logistica della stazione, ad esempio tramite lo spostamento di merci e astronauti. La Cina, inizialmente tagliata fuori dal progetto ISS, ha in fase di costruzione la propria stazione, Tiangong, che una volta ultimata sarà grande più o meno quanto la stazione sovietica Mir. In futuro, sarà ragionevole aspettarsi più Stazioni spaziali, ciascuna specializzata a determinate funzioni, alcune anche interamente private, che contribuiranno, in ogni caso, allo sviluppo tecnologico dell’uomo, e inventeranno nuovi lavori e nuove normative che emergeranno per regolamentarne gli affari.

(scarica l'analisi)

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Bibliografia/Sitografia

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