Partiamo proprio da questa tecnologia: in cosa consiste e come si realizza la struttura?
"La tecnologia nasce nel 1972 in Russia e sostanzialmente è molto usata sulla Terra. Per fare un esempio pensiamo alla pasta abrasiva che contiene particelle di una determinata sostanza, tipicamente carburo di titanio. Questo materiale è forse l'esempio più conclamato e noto di reazione autopropagante. Immaginate di mescolare della polvere di carbonio e della polvere di titanio, di conformare un cilindretto di questa polvere pressandolo. Immaginate poi di innescare una reazione semplicemente fornendo una determinata quantità di calore a questa miscela. L'energia fornita alla base di questo cilindretto innesca la reazione tra il carbonio e il titanio. Una volta che la fonte energetica che ha costituito l'innesco non è più operativa la quantità di calore che viene sviluppata dalla reazione fra il carbonio e il titanio è in grado da sola (ecco l'auto propagazione) di riscaldare le parti sottostanti della miscela e far avanzare questa reazione che quindi si propaga spontaneamente lungo il cilindro stesso.
Ilmenite
È l'esempio più semplice tra le possibili reazioni autopropaganti, che prevedono il raggiungimento di alte temperature. Le reazioni autopropaganti ad alta temperatura trovano applicazioni in svariati Paesi tra cui l'Italia, che in questo momento è un punto di riferimento internazionale su questa tipologia di reazioni. A Cagliari abbiamo fondato a metà degli anni '90 il Centro studi per le reazioni autopropaganti ad alta temperatura e nel 2007 sono stato premiato tra i leader mondiali di questa tecnologia".
All'atto pratico come costruiamo, una volta arrivati sulla Luna o su Marte, l'impianto abitabile?
"Abbiamo affrontato l'argomento della produzione di quelli che la stampa ha voluto soprannominare 'mattoncini' e che io più enfaticamente chiamo elementi strutturali. La realizzazione di questi elementi passa attraverso una serie di stadi che prevedono innanzitutto l'arricchimento del suolo lunare in ilmenite, che è presente attorno al 15% e che deve essere portata con una particolare tecnica a maggiori concentrazioni. Una volta fatto questo si può passare a utilizzare il suolo lunare così arricchito per innescare delle reazioni autopropaganti. La stessa cosa si può fare su Marte, però in quel caso bisogna arricchire il suolo marziano di ossido di ferro.
Fatto questo si possono realizzare - come abbiamo dimostrato - mattoncini delle dimensioni e forme che si desiderano. Il nostro intendimento è che una volta realizzati un certo numero di elementi strutturali si possa procedere a costruire la struttura, con un lavoro di incastro".
Edificio marziano
Cao è stato in passato coordinatore di un progetto europeo che aveva come obiettivo quello di studiare come le reazioni auto propaganti ad alta temperatura fossero in una qualche maniera influenzate dalla gravità. Esperimenti condotti a bordo di voli parabolici hanno dimostrato nel 2010 che la tecnica proposta per la produzione di elementi strutturali non è influenzata dalla gravità ridotta, pertanto potrà essere sviluppata in vista di future missioni per l'esplorazione umana dello spazio.