Un uomo sulla luna
non sarà mai interessante
quanto una donna sotto il sole.

Leopold Fechtner

 

2 ottobre 2009. - Il 25 maggio del 1961, quasi mezzo secolo fa, il presidente degli Stati Uniti, John F. Kennedy, annunciava alla sessione speciale del Congresso:

• "...I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the Moon and returning him safely to the Earth. No single space project in this period will be more impressive to mankind, or more important in the long-range exploration of space; and none will be so difficult or expensive to accomplish..."

• " ...credo che questo Paese debba impegnarsi a realizzare l'obiettivo, prima che finisca questo decennio, di far atterrare un uomo sulla Luna e farlo tornare sano e salvo sulla Terra. Non c'è mai stato nessun progetto spaziale più impressionante per l'umanità, o più importante per l'esplorazione dello spazio; e nessuno è stato così difficile e costoso da realizzare..."

Si trattava di una presa di posizione sconvolgente, ad alto rischio (considerato il livello tecnologico dell'epoca) ma risoluta e ben precisa, che avrebbe segnato l’inizio delle imprese spaziali. 

Il piano specifico (Progetto Apollo = allunaggio umano e ritorno sulla terra) fu ideato da John Houbolt e venne chiamato tecnicamente LOR (Lunar orbit rendezvous)^([1]). La missione fu realizzata dall’Apollo 11 che toccò il suolo lunare il 21 luglio 1969, alle 4.56, ora italiana, dopo 102 ore e 43 minuti dal tempo zero.

L’equipaggio (Armstrong, Aldrin e Collins) lasciarono l’orbita lunare il 22 luglio per far ritorno alla terra il 24 dello stesso mese.

Il costo dell’impresa fu di 25,4 miliardi di $ del 1969 (circa 160 miliardi $ attuali). Le navicelle Apollo costarono circa 42 miliardi $ del 2009 (25 miliardi per il CSM e 17 miliardi per l'LEM), i razzi Saturno costarono circa 52 miliardi $ del 2009. L'ammontare di tutto il materiale lunare portato sulla terra dall’ Apollo fu di 381,7 kg.

Secondo gli analisti della Nasa, ogni dollaro investito nella corsa verso la Luna ne ha generati almeno tre in ricadute economiche negli anni successivi. (160.000 brevetti in oltre 30.000 oggetti).

Il programma Apollo è, in effetti, costato ≈ 100 miliardi di $ attuali.

Un tale investimento di denaro può sembrare una cifra scioccante, ma assume una prospettiva diversa se lo si paragona a … “qualcos’altro” di altrettanto dispendioso, ad esempio:

1.      la guerra del Vietnam, condotta dagli USA nella stessa epoca, che è costata circa 7 volte di più (cfr. Don Wilhelms, nel libro To a Rocky Moon ) e, fattore non trascurabile, che ha comportato il sacrificio di migliaia di uomini (giovani, per di più).

2.      la permanenza militare americana in Iraq, nel 2006, è stato stimato sia costata 94 miliardi di $. In un anno di guerra si è dunque speso quasi quanto il programma Apollo, o quanto si prevede richiederà il nuovo programma di esplorazione spaziale umana Vision for Space Exploration per il ritorno alla Luna.

Al momento di porre piede sulla superficie della luna, Neil Armstrong disse: «That's one small step for man, one giant leap for mankind»

Questo è un piccolo passo per un uomo, ma un grande balzo per l’Umanità, frase che può sembrare retorica ma che, invece, è un vero e proprio preannuncio delle immense ricadute che l’avventura dell’uomo nello spazio avrebbe, da lì in avanti, comportato.

È inconfutabile il fatto che una ragguardevole percentuale di quanto oggi è detto tecnologia "scontata" (cioè quasi banale, ma non per questo meno utile) derivi proprio dagli investimenti nella ricerca astronautica. Per esempio, la "computer science" (quella che in italiano viene, poco adeguatamente, tradotta con il termine “informatica”) ha rivoluzionato in modo massiccio il nostro sistema sociale. Dalla medicina alla finanza, dalle comunicazioni alla statistica, il nostro mondo non potrebbe oggi più esistere nel formato attuale senza computer e tecnologie annesse. Una spinta incredibilmente possente in questo settore viene proprio dalle imprese spaziali dei decenni  '60-'70.

Basta riflettere: a bordo delle navicelle Apollo era installato un computer, il quale:

	conteneva i programmi per il controllo della rotta lunare
	pesava circa 30 kg
	aveva una memoria fissa più o meno di 50 kByte ([2])

Una vera  "ferraglia"! Eppure questo hardware è stato in grado di pilotare l’uomo sulla Luna.

Come Amstrong, in forma generale, aveva predetto, il "balzo in avanti" compiuto dalla computer science ha sconvolto l’Umanità: dalla medicina alla finanza, dalle comunicazioni alla statistica, il nostro mondo non potrebbe oggi più esistere nel formato attuale senza computer e tecnologie annesse. Quasi inimmaginabili, per noi, a distanza di pochi decenni, quali sforzi progettuali abbia richiesto questo tipo di sistemi: se oggi siamo arrivati ad ben più alto livello di prestazioni lo dobbiamo solo in parte a … a Bill Gates.

Infatti, le ricadute (spin off) tecnologiche dai progetti spaziali, hanno determinato un prodigioso sviluppo della ricerca nel campo della tecnologia dei materiali, della medicina e delle comunicazioni. Gli spin off spaziali hanno agito come stimoli per numerosi e copiosi investimenti nell’ampio settore della scienza applicata. Il solo elencarli, è veramente impossibile: dal Gore-Tex ai tessuti per la biomedicina, dalle tecniche chirurgiche non invasive a nuovi medicinali, dal monitoraggio dell’inquinamento della biosfera alle previsioni meteorologiche, dal posizionamento satellitare allo sfruttamento di energie rinnovabili …

La gente comune è incapace di rendersene conto, ma, in realtà, noi tutti dobbiamo molto, moltissimo a chi ha creduto e continua a credere nella ricerca scientifica dedicata alle imprese spaziali.

Tanti oggetti di uso quotidiano sono in realtà "nati" nei laboratori della Nasa. Abbiamo, ad esempio, la nostra giacca vento ha "ereditat" il velcro e il goretex, ci puliamo i denti masticando il chewing gum al fluoro, così come cuciniamo usando una pentola antiaderente rivestita in teflon, pensata e realizzata per consentire a qualcuno di “raccoglier sassi” sulla luna.

Tutti beni, questi, che costituiscono gli "spin off " ovvero le ricadute dell'attività e della ricerca spaziale nella vita di tutti noi.

Dopo il programma Apollo, il "travaso" ha continuato sistematicamente.

Ad esempio, dallo sviluppo dello Space Shuttle, sono derivati efficientissimi materiali per l'isolamento termico, sistemi ad alta sensibilità per individuare fughe di gas e persino un metodo per bonificare i terreni dalle terribili mine antiuomo. Lo "sminamento" è una necessità veramente vitale in quelle regioni del globo che sono state teatro di guerra “ (si parla di 110 milioni di mine in 68 paesi; solo nel 2003 sono state disinnescate più di 100.000 mine nei Balcani). La NASA adeguando opportunamente una propria tecnologia spaziale ha messo a punto un sistema robotizzato, in grado di riconoscere l’ambiente, rilevare ed evitare ostacoli, compiere missioni di sorveglianza. In campo prettamente civile, I sistemi robotizzati offrono soluzioni ottimali per l’esplorazione di zone critiche, il rilevamento di aree inaccessibili all’uomo. E, appunto, anche lo sminamento di zone di guerra. In effetti, una parte assai consistente dei risultati ottenuti nel campo della tecnologia dei materiali, della medicina e delle comunicazioni sono stati conseguiti grazie agli stimoli e agli investimenti nel settore della ricerca spaziale: dalle tecniche chirurgiche non invasive ai tessuti per la biomedicina, da nuovi medicinali al monitoraggio dell’inquinamento della biosfera, dalle previsioni meteorologiche al posizionamento satellitare ed allo sfruttamento di energie rinnovabili.

Per avere una concreta (numerica) conferma di quanto la tecnologia spaziale ha cambiato il nostro modo di vivere quotidiano, basterebbe consultare, sul web.

La NASA, ad esempio, espone nel suo sito Nasasolutions.com. le principali soluzioni elaborate dalla propria tecnologia spaziale ed utilizzate quotidianamente sulla terra. Scopriamo per esempio che i risultati ottenuti nell’elaborazione di immagini digitali del JPL (Jet Propulsion Lab) ^([3]), ci permettono, oggi, di "leggere", con dovizia di dettagli, una tomografia assiale o una risonanza magnetica.

Ancora, possiamo apprendere che la nuova tecnologia, efficace e sicura, per combattere l'arteriosclerosi (il cui impiego è stato approvato nel 1992 dalla FDA, la Federal Food & Drug Administration) è stata studiata e sviluppata nello stesso Jet Propulsion Laboratori della Nasa .Si tratta di un laser che opera a temperature significativamente più basse del normale (65°C) e che consente al chirurgo di colpire direttamente le zone in cui le arterie sono ostruite, senza danneggiare i tessuti. (Il laser, in origine, doveva servire per studiare l'assottigliamento dello strato di ozono intorno al nostro pianeta)

Si parla di spin off anche sul sito Nasa dedicato alla divulgazione delle informazioni scientifiche e tecniche [NASA Scientific and Technical Information].

Di particolare interesse è la sezione riservata alla chirurgia robotica. Da uno speciale “braccio” che, in orbita, è in grado di operare con precisione millimetrica su microcircuiti di un satellite, è stato “derivato” un apparecchio utilissimo, in sala operatoria,  nelle procedure endoscopiche. Detto apparecchio, già in funzione anche in Italia, (Aesop, Automated Endoscopic System for Optimal Positioning) può, infatti, prendere “immagini stabili” di aree molto piccole, essendo, per di più, guidato da un sistema di riconoscimento vocale. Sempre come ricaduta dei voli spaziali, è stato possibile sintetizzare dei lubrificanti resistenti a enormi differenze di temperatura, che possono essere usati indifferentemente nel Sahara come al Polo Sud;

Altro campo di utilizzo, ormai molto vasto e differenziato, è quello relativo alle pile a combustibile (fuel cells) con le quali, ad esempio, sono stati equipaggiati, addirittura, grossi pescherecci per la pesca d’alto mare.

Riferendoci a cose più "terra a terra", forse non tutti sanno che aspiratori domestici e trapani wireless sono nati con il programma spaziale Apollo. Infatti gli astronauti, una volta sulla luna, dovevano ricavare dei campioni del suolo scavandone la superficie. Gli scienziati della Nasa, in collaborazione con gli ingegneri della Black and Decker, realizzarono, per questo scopo, un motore che utilizzava pochissima energia. Quel motore è tuttora usato negli apparecchi domestici che funzionano a batterie ricaricabili.

Una soluzione davvero straordinaria la troviamo sul sito dell'Hed Foundation, una fondazione che si occupa di curare bambini che soffrono di allergia ai raggi del sole o di "Hypohidrotic Ectodermal Dysplasia", il nome con cui viene indicata la mancanza di ghiandole sudorifere. Sono patologie rarissime, i bambini che ne soffrono non possono stare al sole, fare sforzi fisici e devono condurre una vita controllatissima. Ebbene, in questi casi sono stati con pieno successo utilizzati i tessuti delle tute che proteggevano gli astronauti sulla luna, creando attorno a loro un microclima ottimale.

Una delle più recenti utilizzazioni di tecnologie spaziali, è un "silenziatore" per i treni. I tecnici delle ferrovie francesi, per ovviare al rumore molesto dei convogli al passaggio in un centro abitato, hanno ottenuto una notevole diminuzione delle vibrazioni applicando sulle ruote un dispositivo “spaziale”. La tecnologia in questione è stata originariamente sviluppata per la riduzione delle vibrazioni (fortissime) dei veicoli spaziali, durante la fase del lancio.

La stessa tecnologia è in fase di implementazione da parte di una società internazionale che costruisce betoniere per ridurre il rumore di queste macchine nei cantieri edili.

Un ulteriore spin off di particolare interesse, ha origine dalla telecamera utilizzata per il posizionamento dei satelliti. La peculiarità di questa telecamera è che il sensore ottico che ospita, oltre ad avere elevate proprietà di acquisizione delle immagini, può anche fare una prima analisi ed elaborazione dell'immagini stesse, e quindi mandare a valle una quantità minore di informazioni che possono essere gestite da un computer di semplice architettura.

Queste caratteristiche ne hanno consentito una applicazione nel settore tessile e ceramico, per il controllo di qualità in tempo reale della produzione. L’Istituto di ricerca serica e tessile di Como, ad esempio, utilizza questa tecnologia nel campo del controllo di qualità dell'industria, avendo sviluppato un prototipo per il controllo di qualità dei tessuti. (Per inciso: la medesima tecnologia è applicata per il controllo delle piastrelle nell'industria di ceramica). In precedenza il controllo di qualità dei tessuti si faceva con operatori che passavano la giornata a guardare il tessuto, ad individuare le difettosità, e pigiando un bottone permettevano di rendicontare all'interno di un foglio la posizione del difetto e la sua gravità. La tecnologia "spaziale" dei sensori ottici intelligenti permette di svolgere le operazioni di elaborazione delle immagini direttamente "a bordo": si usa un sensore ottico come una normalissima telecamera per videoregistrazione, quindi il segnale viene pre-elaborato a bordo della telecamera e inviato a valle ad un computer, un semplicissimo PC. Questa applicazione tecnologica permette il conseguimento di una analisi oggettiva nel controllo della qualità dei tessuti, ed inoltre di poter aumentare la velocità di produzione: si pensa di arrivare dai 40 agli 80 metri al minuto contro i correnti 10-12 metri al minuto di un operatore.

Secondo gli studiosi, l'invenzione più "grande" che abbia avuto origine nell'attività spaziale e che sia stata applicata sulla terra, è sicuramente la miniaturizzazione, cioè la capacità di ridurre in elementi sempre più piccoli funzionalità sempre più elevate.

Il meccanismo di apertura dei pannelli solari di un satellite, è realizzata mediante leghe metalliche dette a memoria di forma, "SMA, Shape Memory Alloys", che hanno la proprietà di modificare sensibilmente la propria forma al variare della temperatura e di riacquistare la forma originaria una volta riportate alla temperatura iniziale. [Fenomeno di pseudoelasticità ^([4])].

Pertanto quando il satellite è esposto al sole, alcune molle realizzate con leghe a memoria di forma si allungano, aprendo i pannelli solari. Quando il satellite è in zona d’ombra, dette molle hanno la capacità di recuperare, come se la ricordassero, la loro forma originaria, operando la chiusura dei pannelli.

Da questa tecnologia è stato ricavato un dispositivo detto spacca roccia. L'applicazione terrestre riguarda l'estrazione di blocchi di marmo e granito nelle cave. Alcuni cilindretti (in SMA) vengono riscaldati per mezzo di un opportuno sistema, di conseguenza si deformano e generano una forza e uno spostamento: si parla di 6/8 tonnellate per ogni cilindretto. La forza viene propagata attraverso i gusci in acciaio alle pareti del foro, quindi si origina una crepa, la quale propagandosi permette di estrarre dei blocchi più piccoli da blocchi di dimensioni più grandi. Quindi permette alle aziende di commercializzare dei blocchi di circa 22,5 tonnellate.

Altre applicazioni delle SMA, vanno da quelle più frivole, come per esempio la costruzione di montature di occhiali particolarmente flessibili, ad usi più importanti:

•         in odontoiatria, una rete fili in lega a memoria di forma, modellata in base alla disposizione dei denti che si desidera ottenere, una volta compattata, viene applicata alla dentatura; fatta ritornare nella sua forma originale mediante un debole riscaldamento, la struttura obbliga i denti ad assumere la posizione corretta.

•         in cardiologia, invece, una sottile rete di fili a memoria di forma può essere utilizzata per risolvere il problema della strozzatura di un’arteria: una volta spinta all’interno dell’arteria sino a raggiungere il punto della strozzatura, la lega viene delicatamente riscaldata così da farle cambiare forma e tenere aperta l’arteria.

Nell' ambito farmacologico, i voli spaziali, in assenza di gravità, ci hanno permesso di condurre studi altrimenti impossibili riguardo a proteine o enzimi. Riuscire a comprendere la tridimensionalità di una proteina è importantissimo perché è un modo per conoscere la funzione biologica al fine di progettare farmaci mirati che interagiscano con essa. Lo studio della forma della proteina viene di solito eseguito bersagliando di raggi i cristalli che le contengono con la tecnica chiamata cristallografia a raggi X. La procedura eseguite sulla Terra spesso non dà risultati soddisfacenti: si ottengono cristalli di proteine molto fragili. Nella stazione spaziale, in assenza di gravità, le cose cambiano decisamente: si potrà ottenere un ordinamento strutturale molto più preciso che consentirà di conoscere tutti i dettagli di composizione di una proteina. Gli scienziati italiani, in particolare, stanno preparando un primo studio sulla cristallizzazione di una proteina simile al collagene, la quale, nei mammiferi, tiene insieme cellule e tessuti ed è la più abbondante in termini di quantità. Anche gli studi che si stanno conducendo sulle dimensioni delle particelle sono importanti: più sono piccole, minore è la velocità di sedimentazione (o affioramento); però, una loro dimensione eccessivamente ridotta comporta un sensibile aumento della superficie specifica complessiva della massa dispersa e quindi un aumento di instabilità. Quando si fanno precipitare molecole in laboratorio, difficilmente si ottengono cristalli relativamente grandi, adatti per gli studi diffrattometrici volti a chiarire le relazioni struttura-attività e che costituiscono elementi fondamentali per la messa a punto di nuovi farmaci, vaccini, ecc. Ciò sembra in gran parte dovuto all'instaurarsi di gradienti di concentrazione dovuti alla gravità. Per questa ragione uno dei primi esperimenti dello SPACELAB è stato proprio una prova di cristallizzazione, in condizioni di microgravità, di due proteine: il lisozima e la beta-galattosidasi. Si sono ottenuti cristalli di lisozima circa 1000 volte più grandi di quelli ottenibili in laboratorio. Per quanto riguarda i cristalli di galattosidasi (a forma di lunghi aghi piatti), l'aumento di volume è stato di 27 volte. Un risultato inaspettato è poi stato il fatto che dopo 6 minuti in condizioni di microgravità si erano già ottenuti microscristalli di questa proteina paragonabili a quelli che in laboratorio si possono ottenere solo dopo alcuni giorni.

Ma le applicazioni delle SMA sono tante e non tutte così nobili: di certo tutti noi abbiamo assistito a spettacoli di intrattenimento, durante i quali dei “maghi” fanno piegare, da soli, forchette e cucchiai: si siamo mai chiesti di cosa sono fatte le posate in questione?

Mike Griffin, amministratore capo della Nasa, in un recente discorso, ebbe a dire:

“It [l’investimento USA in attività spaziali] produces space-based capabilities like communications, weather monitoring, remote sensing, and GPS navigation that have been estimated to contribute $220 billion/year to our economy”

Non occorre tradurre. Ad ogni buon conto, rileggiamoci queste poche righe: abbiamo capito bene?

L’investimento degli Stati Uniti in attività spaziali crea un gettito economico di 220 miliardi di dollari!

Quel che è certo è che il ritorno sulla Terra delle tecnologie spaziali quasi non è quantificabile per la sua enormità.

Quando nella nostra automobile accendiamo il navigatore o comunichiamo col mondo mediante un minuscolo telefono mobile o guardiamo la TV satellitare, ormai non ci facciamo più di tanto caso: forse abbiamo dimenticato “cosa c’è dietro” questi oggetti, la loro “origine spaziale”: o, forse non lo sappiamo affatto. 

Non ce ne siamo mai interessati.

A noi, alla maggior parte di noi, basta usarli.