Tecnologie spaziali per la vita di tutti i giorni

di Maila Agostini

  • Materie coinvolte: Fisica

Molte delle idee sviluppate per la ricerca spaziale hanno ripercussioni nella vita di tutti i giorni. La NASA, per esempio, ha  sviluppato centinaia tecnologie con ricadute  nella vita quotidiana; moltissime in ambito medico, ma alcune sono ormai talmente diffuse che dimentichiamo l'origine della loro invenzione.

 

Sentiamo spesso dire che la ricerca di base è inutile, ed ancora più inutile e costosa è la ricerca condotta nello spazio: cosa ce ne facciamo di piante coltivate a gravità zero, o di sapere se il caffè prodotto nella stazione spaziale è buono o meno? Che vantaggi trae chi non lavora in questo settore?
Sembrerebbe che non ci sia alcun guadagno, ma in realtà non è così; centinaia di tecnologie sviluppate per andare nello spazio sono ormai di uso comune. In particolare, la NASA ha reso pubblici migliaia di brevetti sviluppati per le missioni spaziali; da questi brevetti sono stati realizzati degli spinoff. Gli spinoff sono servizi e prodotti commerciali sviluppati con l'aiuto delle istituzioni, come Università o agenzie spaziali, che forniscono strutture e assistenza.
Qualche esempio può aiutarci a valutare l’importanza delle ricadute della ricerca in ambito spaziale nella nostra vita.

 

Strumenti a batteria

batteria

È  piuttosto difficile lavorare attraverso un'ingombrante tuta spaziale e in assenza di gravità, con uno strumento collegato con un filo a una navetta spaziale. Nel 1963, per evitare difficoltà come queste, la Nasa commissiona alla Black & Decker un elettroutensile cordless da poter utilizzare in assenza di gravità e condizioni ostili; non avrebbe dovuto sfruttare l'energia del lander lunare (già abbastanza scarsa) e sarebbe servita per mansioni pesanti. Nel 1971, gli astronauti della missione Apollo 15 utilizzarono proprio un trapano cordless della Black & Decker per raccogliere campioni lunari; grazie a questo successo, gli utensili cordless hanno avuto poi una diffusione mondiale.

 

Sensori CMOS e CCD

sensore

Abbiamo tutti uno smartphone con macchina fotografica incorporata. I sensori montati sui nostri cellulari e sulle comuni macchine fotografiche digitali si chiamano sensori CMOS. Il progetto per sensori economici in grado di scattare foto di buona qualità e immediatamente visibili, senza attendere lo sviluppo di un rullino, è stato allo studio fin dagli anni '60, ma solo negli anni '90 si riuscì a inventare un sensore compatto che, colpito dalla luce, fosse in grado di convertirla in segnali elettrici, memorizzabili come immagini in un computer.

 

Coperta termica

debris

Il problema del riscaldamento nello spazio non è banale; le temperature variano tra –260°C e 480°C circa. Per ovviare agli sbalzi di temperatura, nel 1964, la NASA sviluppò questo progetto per il modulo lunare Apollo. Si tratta di un sottile foglio di plastica rivestito da un agente metallico che riflette fino al 97% del calore irraggiato. Adesso queste coperte sono incluse in molti kit di emergenza, perché impermeabili ed antivento. Nel primo soccorso sono utilizzate per prevenire l'ipotermia, in quanto riducono anche la convezione.

 

Materiali a memoria di forma

memory form
Di nuovo, un'invenzione realizzata per la corsa allo spazio, il memory foam. Resa pubblica nel 1988, ma sviluppata ben venti anni prima, si tratta di una schiuma di poliuretano con additivi che permettono di variarne la viscosità e la densità, adattandosi al corpo e distribuendo il peso. Questo è molto importante in fase di partenza ed atterraggio di una navetta spaziale, quando gli astronauti sono sottoposti ad accelerazioni elevatissime, che vanno da 5g a 10g. Questa applicazione è stata sfruttata in campo medico: nel caso di pazienti costretti a letto per lungo tempo, si è potuto limitare il rischio di piaghe da decubito o cancrena dovute all'aumento della pressione sanguigna in una certa area del corpo.

 

Cibo liofilizzato

cibo liofilizzato
Le missioni spaziali impongono rifornimenti di cibo che devono durare per mesi, in condizioni ostili. Ma in assenza di acqua i batteri non sopravvivono. Per questo motivo la NASA sviluppò sistemi per la liofilizzazione del cibo. Oltre a un minore peso e una migliore conservazione, si ha anche un minore rischio di malattie per gli astronauti. Inoltre  questo genere di alimenti non necessita di refrigerazione, quindi non c'è un consumo di energia della navetta per la loro  conservazione.

 

Impianti fotovoltaici

impianti fotovoltaici
Uno dei problemi dell'esplorazione spaziale è avere energia per alimentare i veicoli e tutta la strumentazione. Nel 1960 la NASA cominciò a fare esperimenti sulle proprietà fotovoltaiche di alcuni materiali: colpiti dalla luce, emettevano fotoni e liberavano piccole quantità di energia elettrica. L'effetto fotoelettrico è noto fin dal 1839, ma solo con la crisi energetica degli anni '70 si iniziò a condurre esperimenti per la produzione industriale di energia fotovoltaica. Per questo progetto, la NASA collaborò con la Disney, fornendo energia ai loro uffici nell'Ontario.

 

Attività per la classe

Questi sono solo alcuni esempi di come la nostra vita possa cambiare grazie alla ricerca ed all'esplorazione spaziale. Ma esistono migliaia di esempi di come la nostra vita sia cambiata, grazie alla ricerca, non solo spaziale.
Dividetevi in gruppi e fate una ricerca sugli oggetti di uso comune i cui brevetti derivano dalla ricerca, non solo spaziale. Ogni gruppo sceglie un oggetto, ne approfondisce la storia e prepara una breve presentazione di 5 slide da esporre alla classe.

 

Riferimenti