Quale tecnologia serve per vivere nello spazio? Scopriamola con Luca Parmitano

Quando si parla di spazio, il rischio è sempre quello di fermarsi alla superficie: le immagini spettacolari della Stazione Spaziale Internazionale, i rendering delle future basi lunari, i video in soggettiva di una passeggiata extraveicolare. Tutto questo ha il suo fascino, ma spesso oscura la parte più interessante: la tecnologia che permette a tutto questo di esistere, le soluzioni ingegneristiche pensate per ambienti dove ogni margine d’errore è praticamente zero e le decisioni si prendono su dati concreti, non su suggestioni.

Con Luca Parmitano abbiamo scelto di entrare esattamente in questo territorio. Di parlare di sistemi di raffreddamento che devono funzionare senza convezione, di recupero delle risorse in ambienti chiusi, di protocolli di sicurezza progettati dopo decenni di operazioni extraveicolari e di come la robotica stia trasformando le attività di manutenzione orbitale.

Ma anche di limiti ancora irrisolti: l’assenza di manutenzione predittiva realmente automatizzata, la gestione delle radiazioni cosmiche in vista delle missioni lunari e interplanetarie, le sfide di una comunicazione asincrona quando la distanza rende impossibile il contatto immediato.

È un’intervista che racconta lo spazio non come una narrazione eroica o come intrattenimento pop, ma come un banco di prova estremo per la tecnologia e le competenze ingegneristiche più avanzate che abbiamo a disposizione oggi. E il contributo italiano, in questo scenario, non è un semplice dato statistico: è una componente strutturale delle infrastrutture orbitali, dei moduli pressurizzati, dei sistemi di osservazione e di ricerca scientifica.

Se vogliamo davvero capire dove sta andando l’esplorazione spaziale, è da conversazioni come questa che bisogna partire. Perché i rendering e le dirette streaming dei lanci sono la parte più semplice. La parte difficile è far funzionare ogni bullone, ogni software, ogni sistema di supporto alla vita, in un contesto dove tutto rema contro.

E Parmitano, su questo, ha molto da insegnare.

Andrea Ferrario

Qual è stato il sistema o la tecnologia di bordo che l’ha più impressionata per complessità o ingegnosità durante le sue missioni sulla ISS?

Luca Parmitano

Non ho mai amato usare i superlativi, nel mio lavoro o in generale, perché ho l’impressione che siano un limite artificiale – e perché vorrei mai impormene uno? Detto questo, posso fare due esempi di tecnologia spaziale che possano rendere l’idea di quanto ingegno umano vi sia sulla ISS. Ritengo che l’esperimento di astrofisica AMS-02, che cattura e cataloga particelle cariche, sia rivoluzionario, perché di fatto ha completamente distrutto molte delle teorie sulla formazione ed evoluzione dell’universo.

E, sebbene non sia uno strumento che produce immagini (non è come un telescopio, che cattura fotoni) le informazioni portate dalle particelle cariche danno un’idea molto più precisa di come funzioni l’universo: in un certo senso, se lo confrontassimo con un motore, i fotoni sono il gas di scarico, mentre le particelle cariche sono gli ingranaggi. Non siamo ancora in grado di comprenderne il funzionamento, ma oggi grazie ad AMS-02 ne vediamo le componenti.

L’altro esempio è più vicino alla nostra realtà quotidiana: a bordo della ISS, grazie alla WPA e UPA (Water Processing Assembly e Urine Processing Assembly) siamo in grado di recuperare tra il 93 e il 95% dell’acqua che utilizziamo, risparmiando enormi risorse. E oggi il risparmio di risorse, anche sulla Terra, è un argomento di grande attualità.

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Andrea Ferrario

In che modo la microgravità influisce sulle prestazioni dei dispositivi elettronici e dei sistemi di raffreddamento a bordo? Ci sono soluzioni hardware sviluppate apposta per l’ambiente
spaziale?

Luca Parmitano

I sistemi di raffreddamento a bordo non possono utilizzare la convezione, perché la differenza di densità non genera la necessaria separazione tra i fluidi caldi e freddi. Si utilizza, invece, la radiazione, e il modo più efficace è quello di utilizzare enormi radiatori posti all’esterno della ISS, esposti al vuoto dello spazio. Il sistema è talmente efficace che è necessario utilizzare un fluido che abbia bassissime temperature di solidificazione, ben al di sotto dello 0°C dell’acqua. Si utilizza, infatti, l’ammoniaca, ad alta pressione. Purtroppo l’ammoniaca è estremamente nociva per l’essere umano, anche a basse dosi, per cui eventuali perdite all’interno dell’ambiente pressurizzato sono considerate una grave emergenza.

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Andrea Ferrario

Durante le EVA (attività extraveicolari), quali sono i protocolli di sicurezza e i sistemi di supporto più critici per l'astronauta? Ci può raccontare il dietro le quinte tecnico di una passeggiata spaziale? 

Luca Parmitano

I protocolli di sicurezza sono moltissimi, sviluppati in decenni di operazioni e attività extraveicolari. Sono tutti critici, in un modo o nell’altro: lo scafandro è costantemente e periodicamente controllato per assicurarsi che tutti i sistemi siano perfettamente funzionanti. Un protocollo estremamente importante che coinvolge direttamente gli astronauti che andranno in EVA (Exrra Vehicular Activity), e che viene eseguito ormai da vari anni prima di ogni attività extraveicolare, è quello che permette di purgare l’azoto disciolto nei tessuti organici, in modo da evitare embolie. Gli astronauti respirano ossigeno puro per circa un’ora a pressione ambiente, poi a pressione ridotta, e infine ancora un’ora circa dopo aver indossato gli scafandri, e prima di uscire nel vuoto.

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Andrea Ferrario

Quali progressi ha visto negli ultimi anni nella robotica applicata alle operazioni spaziali?

Luca Parmitano

Gli operatori a terra oggi sono in grado di effettuare molte delle operazioni che una volta erano eseguite esclusivamente dagli astronauti a bordo: per esempio, una volta catturata con il CanadArm2 una navetta da trasporto cargo (che sia Dragon, Cygnus, HTV), è possibile eseguirne l’aggancio alla Stazione in remoto. Questo libera l’agenda dell’equipaggio a bordo, che così è libero di dedicarsi al ‘core business’ del Programma ISS.

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Andrea Ferrario

Pensa che in futuro sarà possibile svolgere manutenzioni esterne senza astronauti?

Luca Parmitano

Sicuramente sarà possibile, perché alcune delle attività di manutenzione sono già eseguite da
terra. Il limite, però, consisterà sempre nella capacità di prevedere quali elementi dovranno essere manutenuti – perché è indispensabile che i sistemi di interfaccia siano compatibili con le attività robotiche. Resteranno sempre, credo, delle attività impreviste, o che comunque possano richiedere un intervento immediato che non consenta la pianificazione necessaria per le operazioni robotiche, che continueranno quindi a essere eseguite dagli astronauti.

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Andrea Ferrario

Com’è gestita la ridondanza dei sistemi vitali a bordo della ISS? Quali apparati sono considerati “single point of failure” e quali invece hanno backup multipli?

Luca Parmitano

Tutto ciò che è indispensabile per la sopravvivenza degli astronauti e della Stazione stessa è progettata con una tripla ridondanza. La maggior parte dei sistemi ha comunque almeno un backup, che può essere ‘hot’ (quindi immediatamente pronto) o ‘cold’ (per i quali è invece necessario un minimo intervento di abilitazione).

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Andrea Ferrario

Le comunicazioni con la Terra avvengono con latenze minime sulla ISS, ma in prospettiva lunare o marziana la latenza diventa un problema. Come ci si prepara a operare in scenari con comunicazione asincrona?

Luca Parmitano

Abbiamo lavorato negli ultimi 10 o 15 anni, in varie simulazioni o missioni in ambienti analoghi, per capire come meglio gestire latenze nelle comunicazioni. Per esempio, durante la missione NEEMO XX, ho simulato con il mio equipaggio latenze nelle comunicazioni di 5’ e 10’. Abbiamo appreso che latenze superiori ai 5’ non permettono l’utilizzo di comunicazioni orali dirette, e che quindi è indispensabile prevedere una certa indipendenza degli equipaggi nel prendere decisioni oppure disegnare una ‘coreografia’ nelle operazioni e ripartire gli eventi in modo che vi sia il tempo necessario per ricevere il feedback da terra. 

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Andrea Ferrario

Quali tecnologie o moduli di costruzione italiana sono oggi operative sulla ISS e che ruolo hanno nelle missioni di lunga durata? 

Luca Parmitano

Più del 50% del volume pressurizzato della ISS è stato costruito in Italia: il Columbus, il Nodo2, il Nodo3, il PMM Leonardo e la Cupola sono tutti elementi realizzati dalle nostre industrie. Inoltre, dal 2013, il modulo pressurizzato della navetta da trasporto cargo Cygnus, nelle sue varie versioni, è anch’esso costruito in Italia. La tecnologia italiana è, inoltre, presente in molti dei ‘rack’ scientifici e di sistema del Columbus, oltre che come contributi in esperimenti internazionali di primissimo piano, come ad esempio lo spettrometro alpha-magnetico AMS-02, il più importante strumento di astrofisica attualmente in orbita.

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Andrea Ferrario

Le radiazioni cosmiche sono uno dei maggiori problemi per le missioni di lunga durata. Quali sistemi di schermatura o strategie attive/passive vengono utilizzati oggi sulla ISS e cosa si sta studiando per il futuro? 

Luca Parmitano

Solo i Crew Quarters (ovvero le cuccette in cui gli astronauti dormono) sono schermate con degli elementi ad alta densità, poiché è un ambiente in cui l’equipaggio tende a passare dalle 6 alle 8 ore, durante le fasi di sonno. Il resto della ISS non è stata schermata contro le radiazioni cosmiche, anche perché l’assorbimento non è altissimo: ricordiamo che la Stazione, che vola a circa 400km di quota, è pur sempre all’interno della magnetosfera (ovvero del campo magnetico terrestre) che devia la grande maggioranza delle particelle cariche in arrivo dal background cosmico. Il problema delle radiazioni sarà molto più complesso da risolvere per le missioni lunari e soprattutto interplanetarie, quando gli equipaggi saranno esposti alle radiazioni senza la protezione della magnetosfera.

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Andrea Ferrario

Come funziona la manutenzione predittiva nello spazio? Ci sono sistemi di diagnostica automatica o AI a bordo per prevenire guasti? Può raccontarci una situazione critica o imprevista a bordo dove la tecnologia ha fatto la differenza tra risolvere il problema e dover interrompere le operazioni?


Luca Parmitano

Al momento, che io sappia, non abbiamo ancora diagnostica predittiva o AI impiegati su sistemi spaziali umani. La manutenzione viene effettuata o preventivamente (per i sistemi più importanti, a determinate scadenze) o in base alla riscontrata avaria. La diagnostica è relativamente semplice ma efficace, con software specializzati nel riscontrare alcuni tipi di avarie e a prendere azioni automatiche di riconfigurazione. Per la seconda domanda: è più facile ricordare i ‘falsi allarmi, perché a volte è necessario – per prudenza – verificare che un allarme automatico sia stato causato da un errore del sistema. Ma in moltissimi casi – la maggioranza – la risposta automatica è talmente rapida da essere ‘trasparente’ per l’equipaggio a bordo (i controllori a terra, che seguono specifici sistemi, hanno più ‘situational awareness’).

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Andrea Ferrario

Qual è oggi il contributo dell’industria spaziale italiana nelle missioni ESA e NASA? C’è qualche progetto o tecnologia “made in Italy” di cui andare fieri? 

Luca Parmitano

A parte le costruzioni aerospaziali già menzionate sopra per l’ISS, le industrie italiane stanno costruendo 4 dei moduli della stazione lunare Gateway: HALO (già consegnato per l’allestimento), iHAB, ERM e l’airlock. Inoltre, le nostre industrie sono state scelte per la costruzione del Multipurpose Habitat lunare, un sistema semovente per le missioni di superficie. Per la parte più squisitamente scientifica, l’ESA vanta la costellazione satellitare di osservazione della terra più avanzata al mondo. Moltissimi dei sensori sono di ideazione e costruzione italiana. Il sistema IRIDE, i cui primi satelliti sono prossimi al lancio, è italiano e contiene tecnologie ottiche fra le più innovative esistenti. Il rover Rosalind Franklin di Exomars contiene moltissima tecnologia italiana – fra cui la trivella che rappresenta il fulcro della missione, capace di perforare il permafrost marziano alla ricerca di tracce di vita sul pianeta rosso. Potrei andare avanti per pagine intere: il contributo italiani è di primissimo livello in tutti i campi.

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Andrea Ferrario

Durante una missione lunga, come si gestisce il decadimento psicofisico degli astronauti e quali dispositivi o tecnologie di supporto vengono impiegati?


Luca Parmitano

Il modo migliore per gestire qualsiasi tipo di decadimento fisico è prevenirlo con l’esercizio quotidiano – e questo è vero sulla Terra come nello spazio. A bordo della ISS, gli ingegneri biomedici hanno dovuto utilizzare un po’ più creatività per sopperire all’assenza di peso: il sistema ARED (Advanced Resistive Exercise Device) utilizza dei grossi pistoni a vuoto e un ingegnoso sistema di leve per ricreare la possibilità di effettuare esercizi di sollevamento pesi. Il T2 è un tapis roulant, che possiamo utilizzare grazie a una imbragatura che ci mantiene legati sul posto. Il CEVIS è invece una cyclette (ma senza manubrio né sellino) computerizzata, in modo da poter creare programmi di allenamento molto personalizzati. Infine, da qualche mese è in fase di sperimentazione un nuovo sistema, chiamato E4D, di concezione (e costruzione) europea, che concentra in un unico sistema, grande poco meno di un metro cubo, la capacità di trasformarsi da palestra di sollevamento pesi, a cyclette, a vogatore.

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Andrea Ferrario

Artemis e Gateway porteranno nuove sfide: ambienti più ostili, meno risorse e distanze maggiori. Quali sono, secondo lei, le priorità tecnologiche che ESA dovrebbe sviluppare per garantire sicurezza e operatività?


Luca Parmitano

Quando si lavora a un programma dalle immense complessità come Artemis, parlare di priorità tecnologiche non ha molto senso: al momento abbiamo centinaia di sfide che richiedono innovazione, ingegno e risorse. Anche se mettessimo in ordine di priorità le prime dieci di queste sfide, ne resterebbero comunque altre novanta da superare. Quindi al momento la priorità per le agenzie spaziali è assicurarsi che vi sia il necessario supporto per affrontare correttamente ognuna delle sfide.

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Andrea Ferrario

Che evoluzione ha avuto negli anni la tecnologia di tute spaziali? Cosa c’è di radicalmente diverso oggi rispetto alle prime EVA e cosa manca ancora per renderle davvero efficienti e confortevoli?


Luca Parmitano

La mia esperienza con gli scafandri da EVA (circa 600 ore di utilizzo al momento in cui scrivo) è limitata all’EMU della NASA. Non avendo termini di paragone, non posso dilungarmi sulle differenze con altri scafandri precedenti. Per quanto riguarda la seconda parte della domanda, per futuri utilizzi in esplorazione di superficie si sta guardando allo scafandro AxEMU, della ditta Axiom, tutt’ora in fase di sviluppo insieme all’italiana Prada. Uno degli aspetti ai quali si sta guardando è come velocizzare le operazioni pre-EVA, che a oggi richiedono circa 2 ore di preparazione, la maggior parte svolte a pressione ambiente (per cercare di purgare quanto più possibile l’azoto dai tessuti organici degli astronauti). Riuscire a dimezzare i tempi di preparazione sarebbe un immediato vantaggio operativo.

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Andrea Ferrario

C’è un progetto o una tecnologia spaziale italiana a cui si sente particolarmente legato, o di cui ha potuto vedere il valore direttamente nello spazio?

Luca Parmitano

Una tecnologia italiana che ho apprezzato fin dal primo giorno in orbita è legato alla Cupola. Quando il Programma ISS decise di sviluppare un modulo di osservazione terrestre con finestre, aprì un bando di concorso per le aziende interessate a sviluppare questa particolare capacità e ad affrontarne le sfide. Una di queste, e insormontabile, riguardava le saldature: come unire le varie componenti, in modo che le finestre non venissero sottoposte a stress eccessivi dovuti alla differenza di deformazione tra un elemento e un altro? Una ditta italiana risolse il problema in modo originale, ricavando l’intero modulo da un blocco unico di alluminio, in modo che non presentasse giunture né saldature: ho sempre apprezzato la semplicità dell’idea e la bellezza della realizzazione, e tutti gli astronauti che negli anni sono passati davanti alle 7 finestre della Cupola hanno condiviso un esempio di genio tutto italiano.

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Andrea Ferrario

Che cosa ne pensa dell'idea di sviluppare un "turismo spaziale", che mandi anche solo in volo suborbitale chi potrà permetterselo? Ci vede dei rischi, o magari dei pericoli, o delle opportunità concrete?

Luca Parmitano

Non mi sono occupato degli sviluppi commerciali o turistici del volo spaziale, e quindi non ho competenze in materia, almeno per quanto riguarda il ‘business case’ del ritorno di investimento. Come ho avuto modo di spiegare e scrivere anche in altre occasioni, il volo spaziale umano è al momento ancora una frontiera, dove noi siamo degli esploratori, non dei coloni. Gli ingegneri che preparano le nostre missioni, i Direttori di volo, i controllori dei diversi sistemi che ogni giorno, dalle loro consolle, danno il loro supporto alle operazioni a bordo, svolgono un eccellente servizio, e spesso ci fanno dimenticare quanto esse siano complesse. Ma è bene non dimenticarlo.

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