La Polonia nello spazio
Il settore spaziale polacco iniziò a prendere forma negli anni ’70, quando gli istituti dell’Accademia polacca delle scienze, guidati dal Centro di ricerca spaziale, hanno avviato attività scientifiche, di ricerca e sviluppo e di implementazione nei settori delle tecnologie spaziali e satellitari.
Gli strumenti progettati e costruiti dagli istituti sono stati utilizzati in oltre 70 missioni spaziali internazionali, come ad esempio Cassini-Huygens, Mars Express, Rosetta, Herschel, PROBA-3 e InSight.
L'avvento della cooperazione con l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'attuazione del Piano di cooperazione europea nel 2007 sono diventati catalizzatori per lo sviluppo del settore spaziale interno in Polonia.
La Polonia è diventata membro a pieno titolo dell’ESA nel 2012.
Inizi di studi di habitat
Inizialmente il progetto habitat è stato studiato concettualmente in maniera essenziale concentrandosi sull'aspetto del sistema e coordinandolo come parte di una architettura in continua evoluzione.
I primi esperimenti sono iniziati durante la campagna EuroGeoMars nella stazione di ricerca situata nel deserto dello Utah (dal 24 gennaio al 28 febbraio 2009) e durante le campagne EuroMoonMars/DOMMEX nel novembre 2009 e nel febbraio-aprile 2010.
Il concetto di ExoHab studia e simula sul campo le esperienze che possono incontrare gli astronauti sulla Luna o su Marte, con particolare attenzione all'abitabilità e prestazione umana.
Nel progetto pilota del concept ExoHab, supportato da ILEWG (International Lunar Exploration Working Group), ESA e NASA, si è creato un avamposto scientifico ed esplorativo che consentiva esperimenti, analisi di campioni in laboratorio (rilevanti all'origine ed evoluzione dei pianeti e della vita) studi geofisici e geochimici, astrobiologia e scienze della vita, osservazione scienze, dimostrazione tecnologica, utilizzo delle risorse, esplorazione e insediamento umano.
Il primo schema della base LunAres. Crediti: Lunares Space
Questo concetto si esprime realizzando una base modulare considerando diversi elementi infrastrutturali che dovranno farne parte come un habitat centrale, attività extraveicolare (EVA), mobilità dell'equipaggio, approvvigionamento energetico, modulo di riciclaggio, comunicazione, serra e produzione alimentare, operazioni.
La base dovrà essere immediatamente operativa quindi costruita nel modo più semplice e veloce per iniziare subito sperimentazione ed esplorazione scientifica anche se non del tutto autonoma ma di lunga durata.
Dato che la base sarà così minima sarà possibile lanciarla con un Ariane 5 ME che può trasportare un 1,7 Tonnellate di carico utile lordo sulla superficie della Luna (Integrated Exploration Study, ESA ESTEC ).
Il luogo dell'avamposto potrebbe essere situato sulla Luna al polo data la bassa incidenza dei raggi solari e la presenza di ghiaccio in crateri profondi, il che sarà benefico per l'avamposto.
Dopo le missioni robotiche la presenza umana consentirà di approfondire la ricerca attraverso campioni geologici ben selezionati.
Un avamposto lunare polare può servire anche a prepararsi per un avamposto su Marte dato che sarà possibile studiare aspetti di sicurezza del sistema e dell'equipaggio, uso delle risorse locali, operazioni sul lato lontano con comunicazioni limitate con la Terra, protocollo di protezione planetaria, astrobiologia e scienze della vita.
Costruzione di LunAres: un habitat analogo
Inizialmente progettato per essere costruito a Tarnów (Małopolskie) LunAres Habitat, così è stato chiamato l'habitat analogo, è invece stato realizzato a Pila, in Polonia.
Un fattore importante del cambiamento di location è stata la possibilità di utilizzare l'interno dell'hangar, che consente di effettuare simulazioni in tutte le condizioni atmosferiche e indipendentemente dall'ora del giorno o della notte. L'habitat, costruito a Rzepiennik Biskupi vicino a Tarnów, è stato trasportato nella Wielkopolska e rimontato in una configurazione modificata.
Schema della base LunAres esterna. Crediti:Geophysical Research Abstracts Vol. 12, EGU2010-13779, 2010 EGU General Assembly 2010 © Author(s) 2010
Durante la progettazione degli interni hanno dovuto compartimentalizzare lo spazio per renderlo facile da usare ed efficiente.
Alcuni spazi all'interno erano ben definiti come ad esempio i posti letto per dormire ma dovevano invece organizzare il resto dell'habitat.
Hanno deciso di implementare due zone di lavoro: un centro di comunicazione ed un posto tranquillo.
Il bagno verrebbe utilizzato come camera di equilibrio a causa del suo spazio limitato e confinato. Il piano di lavoro verrebbe utilizzato come laboratorio, dove vengono utilizzati gli strumenti e dove sono stati installati analisi dei campioni, microscopi e sonde.
Schema della base LunAres interna. Crediti:Geophysical Research Abstracts Vol. 12, EGU2010-13779, 2010 EGU General Assembly 2010 © Author(s) 2010
Per facilitare il lavoro degli astronauti, è stato realizzato un inventario.
Consisteva in:
- Una breve descrizione di ogni oggetto che potrebbe essere trovato
- Una descrizione precisa della posizione dell'oggetto
- Una voce per aggiornare la sua posizione se l'oggetto dovesse essere spostato
- Una voce per lo stato dell'oggetto
Fare l'inventario è stato utile anche per pulire l'habitat e sbarazzarsi degli oggetti troppo usati e/o inutili.
Per questo hanno trasportato alcuni mobili da ESTEC per inserirli nell'habitat LunAres, al fine di farli utilizzare dagli astronauti analogici in simulazioni più lunghe.
Rimarranno nell'Habitat Lunares fino alla fine ottobre 2017. Hanno portato anche l’ILEWG
ExoGeoLab Lander da utilizzare come banco per esperimenti durante le missioni degli astronauti PMAS, Lunex1.
Il trasporto del materiale ha richiesto un investimento logistico utilizzando un furgone in maniera efficiente in quanto doveva ospitare i bagagli di 5 membri dell'equipaggio e di una dozzina di casse di elementi di arredamento e da laboratorio.
Si è cercato di valorizzare anche l'aspetto interno dell'habitat appendendo dei poster, dipingere le pareti, assicurarsi che la cupola fosse impermeabile applicando silicone e nastro.
Protocolli di simulazioni
Sono stati creati vari protocolli da seguire durante la simulazione LunAres.
Il semplice logo della stazione di ricerca LunAres. Crediti: Lunare Space
- un protocollo vocale che mirava a standardizzare e facilitare la comunicazione tra la Missione Controllo e LunAres.
- vari protocolli relativi all'habitat: ambientazione il centro di comunicazione Habitat, che collega l'Habitat al settore, spostando l’Habitat tra modalità di lavoro e modalità di riposo.
- protocolli relativi all'EVA: levare e indossare, entrare ed uscire dall'Habitat.
- protocolli sanitari: controllo medico e allenarsi.
- protocolli preesistenti per gli esperimenti, in particolare il manuale dell'ExoGeoLander.
- creato una sceneggiatura che gli astronauti analoghi dovranno seguire. Si è pensato di testare tutte le possibilità dell'habitat.
Addestramento del CapCom (Capo Comunicazioni) prima della missione
Prima di iniziare la missione analoga si è pensato di addestrare anche il CapCom in quanto ha una funzione cruciale del progresso della missione analoga.
L'addestramento è durato 3 settimane e si è tenuto presso il Centro Controllo Missione di Torun in Polonia.
Tale addestramento consisteva in:
- Acquisire familiarità con i diversi ruoli nella Missione
- Apprendere i protocolli da utilizzare durante la comunicazione con gli astronauti analogici
- Familiarizzare con gli esperimenti da condurre durante la missione.
- Completare un elemento di studio autonomo.
- Sostenere un esame per ottenere la certificazione CapCom.
Ruolo del CapCom
CapCom è incaricato di comunicare con l'habitat. Tutti i messaggi dal Mission Control o dai ricercatori principali (PI) vengono trasmessi dal team Capcom.
Foto del primo CapCom durante una esercitazione. Crediti: Lunar Exploration Analysis Group (2017)
Inoltre sono incaricati di comunicare i protocolli all'equipaggio e assicurarsi che fossero seguiti correttamente. Dovevano essere in costante contatto con l'equipaggio e con il controllo missione e gli investigatori principali al fine di trasmettere eventuali domande, risposte e/o precisazioni.
Hanno deciso di utilizzare la chat di Hangout per le comunicazioni scritte con l'Habitat. Si è creato un account CapCom e un account Habitat.
La scelta è stata motivata dalla semplicità d'uso del software e dalla possibilità di avviare le videochiamate. E' stata fatto una videochiamata di mezz'ora con l'Habitat ogni mattina e ogni sera durante la simulazione.
LunAres diventa realtà
L'habitat è stato costruito nel corso del 2017 ed inaugurato il 4 Agosto di quell'anno presso l'ex-aeroporto militare di Pila ed è stato il primo progetto di questo tipo realmente realizzato in Europa.
Mappa di dove si trova LunAres. Crediti: Geophysical Research Abstracts Vol. 12, EGU2010-13779, 2010 EGU General Assembly 2010 © Author(s) 2010
La struttura fornisce un isolamento completo, consentendo una ricerca complessa sull’impatto psicologico e fisiologico della presenza umana extraterrestre a lungo termine. La stazione può ospitare una missione lunare e marziana di 2 settimane per un equipaggio di 6 persone.
I partecipanti alla missione dovranno vivere in un habitat composto da un modulo notte, una cucina, un ufficio, un laboratorio biologico, un laboratorio analitico, un deposito attrezzature, una palestra e un bagno. I moduli base sono disposti a semicerchio. Ciò consente di organizzare lo spazio intermedio come area di riposo. La cupola sopra questo spazio libero collega tutti i moduli.
Lunares zona centrale da dove si possono vedere tutti i locali. Crediti: Barbara Rumpli
L'habitat è collegato con l'interno dell'ex hangar aereo con una camera di equilibrio simulata.
La superficie di sabbia, pietre sparse e rocce simula la superficie di Marte e della Luna. Per andare "in superficie", i partecipanti alla missione dovranno indossare tute spaziali.
Astronauta in "esterno" su Lunares. Crediti:Benjamin-Pothier
L'obiettivo generale di LunAres è creare una piattaforma di ricerca per supportare lo sviluppo scientifico e tecnologico nell'esplorazione spaziale con equipaggio. Nello studio è coinvolta un'ampia gamma di specialisti provenienti da campi come la medicina estrema, la psicologia, la biotecnologia, la robotica e l'ingegneria, la sociologia, l'architettura. L'eventuale osservazione e controllo dell'ambiente interno, nonché la telemetria degli stati fisici e psicologici dell'equipaggio, forniscono grandi quantità di dati per studi complessi.
All'interno della base vengono condotte ricerche focalizzate sui fattori umani nelle missioni spaziali con equipaggio e test di tecnologie sostenibili. La base è completamente isolata dall'ambiente comprendendo 250 mq di area EVA. L'infrastruttura della stazione consente il monitoraggio costante della salute e dei comportamenti dell'equipaggio. La stazione di ricerca LunAres è una struttura unica che può essere utile per gli sforzi scientifici, aziendali ed educativi.
Ad aprile del 2018 il Ministero della Educazione e Scienza Polacca ha fatto sapere che la prima missione extraterrestre simulata era stata programmata per Maggio o Giugno di quell'anno.
Purtroppo la pandemia ha rallentato il programma che ha in effetti iniziato con le prime tre missioni negli anni dal 2020 al 2021 proprio dedicate allo studio degli effetti della pandemia, raggruppate in una missione denominata Campagna di isolamento pandemico.
Campagna di isolamento
L’obiettivo principale della Campagna di Isolamento all’interno della Stazione di Ricerca LunAres è lo studio degli effetti neurologici e psicologici della quarantena, che attualmente ci colpiva a livello globale. La produttività, la creatività e la salute generale sono state influenzate in modo significativo dalle condizioni in cui funzionano le persone, pertanto è stato importante ricercare l’impatto dell’ambiente estremo di isolamento poiché è ancora sconosciuto.
Campagna di isolamento solo in tuta si poteva incontrarsi. Crediti: Lunares Space
Inoltre, il carattere della Stazione di ricerca LunAres, essendo un habitat analogico, offre ai ricercatori una grande opportunità di combinare studi medici e psicologici con gli scenari delle missioni spaziali. Il fattore umano è uno degli aspetti chiave delle missioni con equipaggio nei piani futuri riguardanti l’esplorazione lunare, marziana e dello spazio profondo.
Studi sulla sostenibilità
Il secondo obiettivo principale è lo studio di un nuovo modulo igienico con un sistema di riciclo per la gestione delle acque reflue. Il nuovo impianto tratta le acque grigie e consente di riciclare sia le acque grigie che quelle chiare per scopi scientifici. Il sistema deve essere testato, campioni analizzati, per servire come base per future ricerche sostenibili sulla circolarità e sull’autosufficienza. Questa ricerca è importante anche in termini di studio sulla gestione responsabile delle risorse all'interno della stazione.
Attualmente, le acque grigie possono essere riutilizzate per lo sciacquone dei WC o per la ricerca sulla coltivazione delle piante. Gli esperimenti sulle acque grigie prevedono principalmente un trattamento preliminare con sistemi di microfiltrazione e l'analisi del contenuto di elementi e tensioattivi. La stazione è dotata di un impianto di coltivazione idroponica e aeroponica, recentemente collegato alla ricerca sulle acque reflue.
Campagna EVA
Infine ci sono state anche ricerche sull'EVA, compreso lo sviluppo di procedure basate sul supporto tecnico remoto e sugli accessori per gli astronauti. LunAres può fornire analisi dettagliate di monitoraggio delle prestazioni dell'equipaggio e dei rover durante le attività di esplorazione del terreno. Il terreno dell'hangar è stato riempito con diversi materiali basaltici e silicici, con granulometria che varia dalla sabbia molto fine al ciottolo. Tale diversità è sufficiente per il nostro interesse per la prototipazione di strumenti e accessori analogici degli astronauti.
Missione EVA in esterno con uso robot. Crediti: Lunares Space
La caratteristica principale di LunAres, quando si tratta di scenari EVA, è il completo isolamento. Le attività all'aperto vengono eseguite all'interno dell'hangar, completamente isolato dalle condizioni esterne e dalla vista del paesaggio. Pertanto, i membri dell'equipaggio non sperimentano paesaggi terrestri familiari, raggi solari, vento e altre condizioni ambientali esterne.
Missioni in tutti i campi
Successivamente dopo la pandemia numerose missioni si sono svolte all'interno di LunAres sia scientifiche, sia in effetti per provare di vivere sulla Luna, sia di esperimenti botamici o di robotica.
Missione Orfeo: simulazione di atterraggio sulla Luna e prelievo di campioni per analizzarli manovrando un piccolo robot di raccolta;
Missione Panda: 5 persone polacche chiuse all'interno della base per effettuare vari esperimenti che li prepareranno a vere missioni lunari comprensive di passeggiate all'esterno. Nel frattempo un team di scienziati verificherà cosa accade al cervello in isolamento.
L'equipaggio del Progetto Panda. Crediti: Lunares Space
Progetto GRAVELS: eseguire costruzioni di strumenti utilizzabili per condurre dati geologici e raccolta di campioni con una stampante 3D che saranno poi successivamente messi alla prova durante gli EVA. Successivamente, un database open source di progetti di strumenti GRAVELS sarà reso disponibile al mondo.
PUM: impatto della dieta liofilizzata sulla saliva e sullo stato di igiene orale, sulla flora batterica e intestinale e dell'isolamento sui parametri del sistema uditivo.
ICARES: Produzione di alimenti e medicinali a bordo degli habitat attraverso l'introduzione di organismi semplici come lombrichi, vermi e sanguisughe per vedere se sopravviveranno all'interno di un ambiente marziano o lunare. Ulteriore obiettivo è determinare se i lombrichi sono in grado di trasformare la condrite in fertile suolo (produzione di vermicompost).
EMBRY-RIDDLE: Il supporto vitale è uno dei sistemi più importanti utilizzati nelle missioni di volo spaziale con equipaggio. I sistemi attualmente utilizzati sono grandi, pesanti, inefficienti e consumano energia in un ambiente che richiede condizioni quasi perfette per funzionare. L'osmosi diretta (FO) è una forma di filtrazione che utilizza le proprietà naturali dell'acqua e i gradienti di concentrazione per filtrare l'acqua senza la necessità di elettricità. Un esperimento è stato condotto durante lo studio Embry Riddle Summer 2018 all'estero presso la stazione di ricerca LUNARES a Piła, in Polonia. Questo esperimento ha esplorato come la portata dell'acqua attraverso un sistema di filtrazione FO potrebbe essere influenzata dall'uso di diverse soluzioni di alimentazione osmotica. I risultati mostrano le differenze nella portata media e nella consistenza della portata. I risultati potrebbero essere utilizzati per migliorare l’efficienza del sistema FO che a sua volta potrebbe essere utilizzato nei futuri sistemi di supporto vitale nelle missioni di esplorazione spaziale con equipaggio a lungo termine.
Studio Embry Riddle Summer 2018. Crediti: Lunares Space
30 Sensors to Mars: Missione di colonizzazione di Marte simulata. Per due settimane un equipaggio internazionale ha partecipato ad un programma rigoroso che prevedeva lavoro scientifico effettivo e attività ritenute necessarie per la sopravvivenza e l'esplorazione del pianeta rosso. L'obiettivo principale era studiare il comportamento e le dinamiche di gruppo dell'equipaggio in condizioni che ricreavano la colonizzazione di Marte. Un'altra caratteristica speciale della missione è stata l'uso di metodi sociometrici che utilizzano soluzioni di rilevamento pervasivo personalizzate che avevamo costruito e implementato per integrare i metodi classici basati su autovalutazioni e interviste.
ICAres missione 1: La prima missione analogica con un astronauta fisicamente disabile. Questo membro dell'equipaggio è un ingegnere che aveva perso la vista e la maggior parte dell'uso delle mani circa 10 anni prima della missione. Di conseguenza, a differenza della maggior parte delle missioni che simulano il primo arrivo su Marte, ICAres-1 è ambientata molto tempo dopo il primo arrivo, forse fino a 10 anni, il che sposta lo scenario della missione verso una soluzione quasi permanente. In particolare, l'equipaggio fornirà informazioni su modifiche necessarie agli orari forniti dal supporto alla missione, in base all'influenza di un membro dell'equipaggio fisicamente disabile e i modi in cui le architetture degli habitat di superficie possono essere migliorate per accogliere astronauti feriti o disabili. Il tutto per presumere che in futuro, anche se l'equipaggio alla partenza è perfettamente sano ed in forma, nel corso della vita su un altro pianeta potrà incorrere in incidenti che potrebbero ostacolare la sua vita futura temporaneamente o addirittura permanentemente.
Il primo disabile in una missione analoga. Crediti: Lunares Space
Successivamente a questa prima missione ESA ed altri enti sia benefici che di sostegno a persone disabili hanno effettuato altre missioni su LunAres sviluppando un vero e proprio programma che è ancora in corso con una decina di missioni già svolte nel 2023 o che si svolgeranno nel 2024. Di questo parleremo approfonditamente nel prossimo articolo.
Missioni in corso e future
La pianificazione delle missioni è già partita quest'anno ed alcune sono iniziate come ad esempio Theia 1 e 2 e Hestis 1 e 2. Theia ha riguardato le simulazioni di missione analogica concentrandosi sullo sviluppo di procedure e accessori EVA per gli aspetti geologici e operativi delle passeggiate spaziali. Scenari dettagliati di passeggiate spaziali e un elenco di accessori da progettare e stampare in 3D durante la missione di isolamento presso la stazione di ricerca LunAres costituiranno un'opportunità unica di ricerca e apprendimento per i partecipanti a Theia.
Hestis si è concentrata sullo sviluppo dell'Habitat di isolamento estremo situato all'interno dell'hangar EVA. La creazione di un ambiente di vita sicuro durante le simulazioni EVA ha lo scopo di aumentare il potenziale per la ricerca ICE presso la stazione di ricerca LunAres. Ogni equipaggio avrà l'opportunità di aiutare a progettare, costruire e testare il nuovo rifugio e partecipare a studi unici durante i test del nuovo ambiente.
Missione Hestis nello spazio "esterno". Crediti: Lunares Space
Poi ci sono state, da aprile a settembre 2023 diverse missioni MO (8 in totale) una missione analogica unica incentrata sulla ricerca sulla simulazione extraveicolare. Missione guidata da un comandante esperto: Matej Poliaček, ingegnere delle operazioni di volo della DLR.
Nike 1 e 2 che si sono concentrate sui test di nuove attrezzature per l'allenamento, routine di allenamento ed esami medici dell'equipaggio. L'equipaggio ha aiutato anche a testare nuovi modi di monitorare i parametri vitali degli astronauti analogici all'interno della stazione di ricerca LunAres e durante le passeggiate spaziali simulate.
Da fine ottobre inizio novembre e per tutta la fine d'anno e gli inizi del 2024 ritorneranno le missioni ICAres.
Il time line delle varie missioni per gli anni 2023/24. Crediti: Lunares Space
Chi può partecipare alle missioni?
Tutti possono partecipare alle missioni: il costo a persona è 2.200 Euro ed include:
- 2 settimane di esperienza di missione analogica nella stazione di ricerca LunAres
- accesso alle infrastrutture e alle attrezzature LunAres durante la missione
- possibilità di effettuare ricerche personali (consultato con il Team LunAres)
- accesso ai dati della missione LunAres (consultato con il team LunAres)
- supporto e gestione remota del controllo missione
- accesso al server Discord della comunità LunAres
- 2 settimane di alloggio presso LunAres durante la missione
- Dieta di 2 settimane preparata in consultazione con i dietisti
- 3 giorni di formazione pre-volo (manutenzione e funzionamento dell'infrastruttura LunAres, architettura della missione, emergenza, ricerca ed esperimenti)
- 1 giorno di post-volo
- esami medici di base prima della missione
- Abito da missione
- Tuta da missione
- Felpa con cappuccio da missione
- 2 toppe missione
- 2x patch Lunares
- 2 targhette per il nome
- 2 bandiere nazionali
- 2 targhette per il ruolo della missione
Uno dei patch delle missioni Lunares. Crediti: Lunares Space
Gli studenti di età inferiore ai 25 anni possono chiedere un'offerta speciale: prezzo della missione e partecipazione alla ricerca di 1.750 Euro. Lo sconto è riservato ai giovani ingegneri, ricercatori, scienziati che possono realizzare un progetto di ricerca durante una missione, utilizzando l'infrastruttura della stazione e le condizioni di missione.
Programma di partnership LunAres
Ogni istituzione può aderire al Programma di partnership e unirsi alla rete di ricerca. Per i partner alle prime armi, propongono una collaborazione che rappresenta il modo privo di rischi ed economicamente vantaggioso per iniziare a lavorare insieme a loro. La collaborazione nell’organizzazione di una particolare missione si traduce in:
un membro dell'equipaggio sponsorizzato o prezzo ridotto per un gruppo di partecipanti,
proposte dei partner per esperimenti e studi per una serie di missioni,
promozione reciproca sui social media come partner LunAres.
Un'ulteriore collaborazione può espandersi nella portata e nelle forme.
Sono interessati a una collaborazione a lungo termine che possa comportare opportunità di finanziamento della ricerca e integrazione degli sforzi internazionali negli studi analogici.
Se siete interessati scrivete
GOOGLENEWS
