Un piccolo ecosistema acquatico composto da gamberetti, alghe e popolazioni microbiche è in viaggio verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dove diventerà protagonista di un esperimento scientifico destinato a studiare il comportamento degli organismi viventi in condizioni di microgravità. L’obiettivo è comprendere come un sistema ecologico chiuso possa funzionare nello spazio e raccogliere conoscenze utili allo sviluppo delle tecnologie che, in futuro, potrebbero contribuire a sostenere la vita degli astronauti durante le missioni di lunga durata verso la Luna e Marte. L’esperimento si chiama SCAMPI ed è stato sviluppato da un gruppo internazionale di 51 studentesse e studenti provenienti da 11 istituzioni europee e statunitensi. Il sistema sperimentale è stato trasportato a bordo della missione SpaceX CRS-35, partita ieri, 13 ottobre, alle 12:33 ora italiana, dal Kennedy Space Center, in Florida. La particolarità della ricerca consiste nella presenza di organismi viventi all’interno di un habitat acquatico completamente chiuso, progettato per consentire l’osservazione delle interazioni biologiche in un ambiente profondamente diverso da quello terrestre. Un progetto che unisce ricerca spaziale, ingegneria, biologia ed ecologia e che coinvolge direttamente anche il Politecnico di Torino.
SCAMPI, l’ecosistema acquatico che studierà la vita in microgravità
Al centro dell’esperimento SCAMPI si trova un piccolo ambiente acquatico nel quale convivono gamberetti, alghe e microrganismi. Queste componenti biologiche sono ospitate in un habitat sigillato, sviluppato specificamente per osservare il funzionamento di un ecosistema in condizioni di microgravità, come quelle presenti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. La ricerca punta ad analizzare le relazioni tra le diverse componenti viventi e non viventi del sistema, seguendone l’evoluzione durante la permanenza in orbita. Gli organismi saranno quindi oggetto di un’osservazione scientifica finalizzata a comprendere in quale misura l’assenza delle normali condizioni gravitazionali terrestri possa influenzare il comportamento complessivo dell’ecosistema. L’interesse scientifico riguarda il funzionamento dei sistemi ecologici chiusi, ambienti nei quali differenti organismi e componenti fisiche interagiscono all’interno di uno spazio delimitato. Comprendere queste dinamiche in condizioni spaziali potrebbe fornire indicazioni preziose per la progettazione di ambienti biologici destinati a operare lontano dalla Terra. SCAMPI rappresenta così un’opportunità per approfondire uno degli aspetti più importanti della futura esplorazione spaziale umana: la possibilità di sviluppare sistemi di supporto alla vita capaci di integrare componenti biologiche durante missioni di lunga durata.
Dal Kennedy Space Center alla ISS: le operazioni prima del lancio
La presenza di organismi viventi rende particolarmente delicata la preparazione dell’esperimento. SCAMPI appartiene infatti alla categoria dei cosiddetti late-load payload, carichi scientifici che devono essere preparati nelle fasi immediatamente precedenti al lancio proprio per la natura biologica del materiale trasportato. Al Kennedy Space Center, il gruppo internazionale di studentesse e studenti ha completato le ultime operazioni sull’ecosistema acquatico sigillato, verificando le condizioni delle sue componenti biologiche prima della consegna del carico sperimentale alla NASA. Una volta concluse le verifiche, il payload è stato affidato all’agenzia spaziale statunitense per l’integrazione e il successivo trasporto verso la Stazione Spaziale Internazionale, nell’ambito della missione SpaceX CRS-35. Questa fase ha rappresentato un passaggio fondamentale per il progetto, perché ha richiesto di trasferire dalla progettazione e dalle verifiche a Terra alle operazioni di una vera missione spaziale un sistema destinato a ospitare organismi viventi.
L’esperimento sarà installato nel modulo europeo Columbus
Dopo l’arrivo sulla ISS, SCAMPI sarà installato da un astronauta nella ICE Cubes Facility, il servizio commerciale di Space Applications Services situato all’interno del modulo europeo Columbus. La struttura ospiterà l’esperimento durante la sua permanenza sulla Stazione Spaziale Internazionale, consentendo lo svolgimento delle attività scientifiche previste dal progetto. Nel corso della missione, studentesse, studenti, giovani ricercatori e ricercatrici seguiranno l’evoluzione dell’ecosistema e raccoglieranno dati sul comportamento delle sue componenti biologiche. L’attenzione sarà rivolta agli effetti della microgravità sulle interazioni tra gamberetti, alghe, popolazioni microbiche e ambiente circostante. Le informazioni raccolte serviranno ad approfondire la conoscenza dei meccanismi che regolano il funzionamento degli ecosistemi chiusi quando vengono sottoposti a condizioni differenti da quelle normalmente presenti sulla superficie terrestre. La ricerca non si limiterà quindi all’osservazione dei singoli organismi, ma prenderà in considerazione il sistema ecologico nel suo insieme e le relazioni che ne caratterizzano il funzionamento.
Dalla Stazione Spaziale Internazionale alle future missioni sulla Luna e su Marte
Le possibili applicazioni della ricerca costituiscono uno degli aspetti più significativi dell’esperimento. Le conoscenze ottenute con SCAMPI potrebbero infatti contribuire allo sviluppo di sistemi bioregenerativi di supporto alla vita, una delle prospettive scientifiche legate all’esplorazione spaziale umana di lunga durata. L’obiettivo è migliorare la comprensione degli ecosistemi chiusi e delle condizioni necessarie al loro funzionamento, in vista di possibili applicazioni nei sistemi destinati a sostenere gli astronauti impegnati in missioni oltre l’orbita terrestre bassa. In questa prospettiva rientrano anche le future missioni verso la Luna e Marte, per le quali lo studio dei sistemi biologici rappresenta un campo di ricerca importante. SCAMPI si inserisce dunque in un percorso scientifico che, partendo dall’osservazione di un piccolo habitat acquatico a bordo della ISS, punta a produrre conoscenze utilizzabili nello sviluppo di tecnologie per la futura esplorazione spaziale. Il legame tra lo studio degli organismi viventi e le esigenze delle missioni umane di lunga durata costituisce il principale elemento di prospettiva dell’esperimento.
Il ritorno sulla Terra e le analisi genetiche sui campioni biologici
La ricerca proseguirà anche dopo la conclusione delle attività sperimentali in orbita. Al termine della permanenza sulla Stazione Spaziale Internazionale, il payload dovrebbe infatti essere riportato sulla Terra per consentire ulteriori approfondimenti scientifici. I campioni biologici saranno sottoposti ad analisi genetiche e biologiche, finalizzate a identificare gli effetti dell’esposizione prolungata alla microgravità sui gamberetti, sulle alghe e sulle popolazioni microbiche presenti nell’habitat. Un elemento centrale dello studio sarà il confronto tra i campioni che avranno soggiornato nello spazio e quelli equivalenti mantenuti sulla Terra. Questa comparazione dovrebbe permettere ai ricercatori di ottenere informazioni più approfondite sui meccanismi di adattamento degli ecosistemi all’ambiente spaziale, mettendo in relazione le osservazioni condotte durante la missione con i risultati delle successive analisi di laboratorio. L’esperimento prevede quindi un percorso scientifico articolato, che comprende la preparazione biologica e ingegneristica, il trasporto nello spazio, la raccolta dei dati in orbita e l’esame dei campioni dopo il loro previsto rientro.
Il ruolo del Politecnico di Torino e la collaborazione tra Europa e Stati Uniti
Il progetto SCAMPI nasce da una collaborazione internazionale che coinvolge l’ESA Education Programme, Space Applications Services e un consorzio guidato dal Politecnico di Torino e dall’École Polytechnique di Parigi. Alla realizzazione dell’esperimento hanno collaborato anche The Spring Institute for Forests on the Moon, ISAE-SUPAERO, IPSA Aeronautics and Space Engineering School, École d’Ingénieurs de PURPAN, Utrecht University e TU Delft. La collaborazione ha permesso di mettere insieme competenze provenienti da ambiti disciplinari differenti, con particolare riferimento alla biologia, all’ecologia e all’ingegneria. Per il Politecnico di Torino hanno partecipato sette studenti, coordinati dalla professoressa Sabrina Corpino, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale. Il contributo dell’ateneo torinese si è concentrato sugli aspetti ingegneristici dell’esperimento, attraverso il lavoro con i partner internazionali coinvolti nella realizzazione del sistema. L’iniziativa ha consentito ai partecipanti di confrontarsi con le esigenze tecniche e organizzative di un progetto destinato a operare direttamente nello spazio, in un contesto di collaborazione tra istituzioni europee e statunitensi.
ESA Academy Experiments Programme: gli studenti protagonisti di una missione spaziale
SCAMPI fa parte dell’ESA Academy Experiments Programme, l’iniziativa educativa dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) che offre agli universitari la possibilità di partecipare alle diverse fasi di una missione sperimentale. Il percorso formativo comprende la progettazione, la costruzione, le verifiche, il lancio e le operazioni nello spazio, consentendo agli studenti di seguire concretamente lo sviluppo di un esperimento scientifico destinato a una missione reale. Nel caso di SCAMPI, il coinvolgimento dei 51 partecipanti ha riguardato un progetto particolarmente articolato, nel quale le esigenze della sperimentazione biologica hanno dovuto integrarsi con quelle della progettazione ingegneristica e delle operazioni spaziali. L’esperienza ha così rappresentato un’occasione per affrontare direttamente le sfide tecniche, operative e organizzative associate al volo spaziale umano, lavorando in un gruppo internazionale caratterizzato da competenze complementari. Accanto agli obiettivi scientifici, il progetto assume quindi anche un’importante dimensione formativa, collegando la preparazione universitaria alle attività necessarie per realizzare e gestire un esperimento sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Sabrina Corpino: “un’esperienza formativa di valore inestimabile”
A evidenziare il valore scientifico e formativo dell’iniziativa è la professoressa Sabrina Corpino, che ha coordinato la partecipazione del Politecnico di Torino al progetto internazionale. “SCAMPI ha offerto agli studenti l’opportunità di confrontarsi con una sfida reale: progettare e costruire un sistema in grado di ospitare un piccolo ecosistema acquatico durante una missione a bordo della Stazione Spaziale Internazionale”, sottolinea la docente. Corpino richiama inoltre l’importanza della collaborazione internazionale e delle possibili applicazioni future delle conoscenze che saranno ottenute attraverso la sperimentazione. “Il contributo del nostro Ateneo si è concentrato sugli aspetti ingegneristici dell’esperimento, lavorando a stretto contatto con partner di diversi Paesi. È stata un’esperienza formativa di valore inestimabile, che fornirà anche nuove conoscenze a supporto dello sviluppo di futuri sistemi bioregenerativi di supporto alla vita per le missioni di esplorazione spaziale umana”. L’esperimento SCAMPI unisce così la formazione di una nuova generazione di ricercatori allo studio di una delle sfide scientifiche connesse al futuro dell’esplorazione umana dello spazio: comprendere come possano funzionare e adattarsi ecosistemi biologici chiusi in condizioni di microgravità. Dalle osservazioni sulla Stazione Spaziale Internazionale alle successive analisi genetiche e biologiche sulla Terra, il progetto punta a trasformare lo studio di un piccolo ambiente acquatico in nuove conoscenze per lo sviluppo dei sistemi di supporto alla vita delle future missioni spaziali.
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