Architettura spaziale

Ciò che rende gli esseri umani diversi da qualsiasi altra specie al mondo è la loro curiosità e l’impulso a rompere le barriere dell’impossibilità. Dopo l’esplorazione della terra, gli umani desiderano esplorare lo spazio e creare un altro pianeta terra per aumentare le possibilità di sopravvivenza da un’altra estinzione di massa, proprio come i dinosauri. L’architettura spaziale è uno studio e una pratica per progettare spazi abitabili nello spazio esterno. Lo studio include fisiologia, psicologia e sociologia insieme all’architettura e all’ingegneria.
La sfida principale per gli architetti spaziali è rendere abitabile lo spazio esterno pieno di radiazioni cosmiche e condizioni meteorologiche estreme.

Sono trascorsi più di 50 anni da quando siamo atterrati sulla luna e abbiamo lanciato 8.900 satelliti per studiare lo spazio da vicino. Negli ultimi decenni, abbiamo fatto atterrare robot senza pilota per studiare Marte e cercare la vita. Da allora, anche l’architettura spaziale si è evoluta, dalla progettazione di capsule missilistiche, navette spaziali, veicoli spaziali, capsule abitabili e molto altro. Uno dei più grandi successi dell’architettura spaziale fino ad oggi è la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Gli astronauti sono stati in grado di vivere sulla ISS per quasi 2 anni, orbitando intorno alla terra e studiando da vicino lo spazio. Insieme ad ulteriori esplorazioni, l’architettura spaziale mira a costruire spazi abitabili su Luna, Marte, Venere e avviare il turismo spaziale in pochi decenni. Diverse organizzazioni come SpaceX, NASA, Blue Origin, sono imprese altamente finanziate per creare nuove vette nella corsa allo spazio.

Timeline che mostra lo sviluppo dell’architettura spaziale

1865 – Viene pubblicato “Dalla Terra alla Luna” di Giulio Verne. Una storia di fantascienza in cui sono esplorati diversi dettagli delle missioni spaziali. I dettagli includevano: equipaggio limitato a tre persone, dimensioni del veicolo spaziale, uso di telescopi, generatori di ossigeno, armi da fuoco e agricoltura nello spazio.

1903 – Konstantin Tsiolkovsky pubblica il primo giornale teorico dei viaggi spaziali. Sono stati introdotti concetti come ascensori spaziali, stazioni spaziali rotanti per creare gravità artificiale, sacche d’aria, tute spaziali, ecosistema chiuso, ecc.

1952 – Wernher von Braun pubblica sull’abitazione sul concetto di stazione spaziale e su diversi piani di missione in una serie di articoli di riviste. Per prima cosa ha illustrato la stazione spaziale rotante che comprendeva tre ponti per la navigazione, stazioni meteorologiche, osservazione della terra, piattaforma militare e altre possibili esplorazioni.

Anni ’60 – In questo periodo, architetti e designer industriali iniziano a partecipare attivamente all’industria aerospaziale.

12 ottobre 1964 – La navicella Voskhod trasportava il volo con equipaggio del programma spaziale sovietico.

1966/1972 – Programma spaziale Apollo – In questo periodo, il primo volo con equipaggio sulla luna (11 ottobre 1968) e il primo passo dell’umanità verso la luna (20 luglio 1969) ebbero luogo e furono trasmessi in diretta dalla televisione di tutto il mondo.

23 aprile 1967 – La Soyuz 1 trasportava il volo con equipaggio del programma spaziale sovietico in sostituzione della navicella spaziale Voskhod.

1971 – Lo studio di Vladimir Chelomei progetta Salyut 1 e viene lanciato in URSS.

1973 – Il designer industriale Raymond Loewy ha aiutato la NASA a includere una finestra nella stazione spaziale per cercare all’esterno la prima stazione spaziale statunitense Skylab. Skylab è stato lanciato nel maggio 1973. Si è disintegrato l’11 luglio 1979.

1981 – Programma Space Shuttle – Lo Space Shuttle è un veicolo spaziale orbitale terrestre basso utilizzato dalla NASA dal 1981 al 2011 – Cinque navette spaziali sono state costruite e hanno completato 135 missioni. Le missioni includevano il lancio di diversi satelliti, il telescopio spaziale Hubble (HST), la partecipazione al programma Shuttle-Mir con la Russia e la costruzione della ISS.

1986 – Stazione spaziale Mir – Mir era una stazione spaziale in orbita bassa terrestre gestita dall’Unione Sovietica e successivamente dalla Russia. Ha operato dal 1986 al 1996. La stazione spaziale ha agito come un laboratorio di ricerca sulla microgravità per sviluppare tecnologie per l’abitazione spaziale.

1998 – Stazione spaziale internazionale (ISS) – La ISS è una stazione spaziale abitabile modulare in orbita terrestre bassa. È un progetto collaborativo di cinque agenzie spaziali: NASA, Roscosmos, JAXA, ESA e CSA. L’ISS funge da laboratorio di microgravità e laboratorio di ricerca spaziale. L’ISS è principalmente diviso in due parti: ROS (controllata dalla Russia) e USOS (controllata dagli Stati Uniti). La ISS è composta da porti di attracco, baie sperimentali, bracci robotici, moduli abitabili, ecc.

1999 – Navicella spaziale Shenzhou – Questa navicella spaziale è realizzata per un programma di volo spaziale con equipaggio progettato e gestito dalla Cina. Consiste di tre moduli: il modulo orbiter, il modulo di rientro e il modulo di servizio. Il 15 ottobre 2003 è stato varato il primo equipaggio con la missione Shenzhou 5.

2004 – Vision for Space Exploration (VSE) – È un piano per l’esplorazione spaziale del presidente George W. Bush. È stato creato per ottenere il sostegno e l’interesse del pubblico per l’esplorazione spaziale. Il piano mira a portare a termine la missione con equipaggio su Marte entro il 2020.

2005 – Exploration Systems Architecture Study (ESAS) – È una branca dello studio su larga scala e a livello di sistema da parte della NASA. È stato ufficialmente dichiarato dopo il piano VSE nel 2004.

2012 – Space X Dragon– Space X ha sviluppato moduli cargo e abitabili e ridotto il costo del volo spaziale. Ora Space X in collaborazione con la NASA ha lanciato diversi carichi e ha contribuito al ritorno degli astronauti dallo spazio.

2014 – Orion MCPV – È una capsula spaziale parzialmente riutilizzabile realizzata dalla NASA per programmi di volo spaziale umano. Ha tre moduli: modulo equipaggio, modulo di servizio europeo e sistema di interruzione del lancio.

SpaceX Starship – È un veicolo spaziale Beyond Earth Orbit completamente riutilizzabile, attualmente in fase di sviluppo da parte di Space X. La NASA aveva scelto Starship per una missione con equipaggio sulla Luna e ritorno sulla Terra. Starship mira a svolgere una missione con equipaggio su Marte e sviluppare una base di ricerca autosufficiente.

La storia dell’esplorazione spaziale è lunga e lo sviluppo dell’architettura spaziale costerà miliardi di dollari.
L’esplorazione dello spazio comprende lo spazio al di là della terra e l’umanità ha infranto ogni singola barriera che ha incontrato.

Space Architecture è un ramo altamente specializzato che richiede costose infrastrutture da studiare. Pochissimi istituti lavorano a stretto contatto con le agenzie spaziali e forniscono una laurea in Architettura spaziale. Ecco l’elenco degli istituti in cui gli studenti possono studiare l’architettura spaziale:

1) Sasakawa International Center for Space Architecture (SICSA) – University of Houston

SICSA offre l’unico Master of Science (MS) al mondo in architettura. Ha due tipi di curriculum, ovvero uno per il tempo pieno che comprende 3 semestri e l’altro per il part-time di 5 semestri. Il team comprende leader accademici di architettura spaziale e progettazione professionale in condizioni estreme sulla terra. L’istituto sta anche collaborando con la NASA, The Boeing Company, Oceaneering, Houston Spaceport, ecc. Per condurre ricerche e altri studi. Lezioni online e materiali di studio sono disponibili sul sito web per gli studenti che desiderano conoscere di più sull’architettura dello spazio.

2) International Space University (ISU), Francia

ISU offre un master in scienze spaziali, un programma di studi spaziali, corsi brevi (in loco e remoti), il programma spaziale interattivo e molti altri. ISU ha sponsor da rinomate agenzie spaziali ed ex studenti della NASA, SpaceX, ecc. Il Master in scienze spaziali (MSS) è un programma di uno o due anni composto da studi, tesi e stage.

3) John D. Odegard School of Aerospace Science, ND

Questo istituto offre master in scienze atmosferiche, aviazione, scienze e politiche del sistema terrestre e scienze spaziali. Hanno ricevuto oltre 3,5 milioni di dollari per le ricerche finanziate dalla NASA e hanno contribuito all’industria spaziale negli ultimi 32 anni. Il dipartimento di studi spaziali ha 25 studenti nel campus e 100 studenti nel programma di istruzione a distanza.

4) NASA Astrobiology Institute (NAI)

NAI fornisce informazioni, seminari, corsi brevi e altri studi relativi all’Astrobiologia. Comprendere l’astrobiologia offre all’architetto spaziale un vantaggio rispetto alle forme di vita estreme e alla tecnologia dei materiali. NAI sta anche lavorando su prove di vita senza ossigeno e vita su altri pianeti.

5) Istituto Keck per gli studi spaziali (KISS)

KISS fornisce studi spaziali sotto forma di lezioni online e offline, workshop, corsi brevi, ecc. KISS ha organizzato in quattro sezioni gli studi spaziali: Terra, Planetario, Astrofisica e Ingegneria. Le recenti conferenze di KISS includono esplorazioni del sistema solare, esplorazione di Venere e molto altro.

L’architettura nello spazio è piena di sfide. Ecco l’elenco delle maggiori sfide che si devono affrontare durante la progettazione dell’architettura spaziale:

1. Considerare condizioni metereologiche estreme.
2. Lo spazio progettato deve essere abitabile, di facile realizzazione e un modello di pianificazione.
3. Prendere in considerazione la capacità del sistema di trasporto.
4. Adattare tutto come materiali da costruzione, attrezzature per edilizia, generatori di corrente, carburante, acqua, gas cibo, forza lavoro per il montaggio e la costruzione.
5. Devono essere utilizzati meccanismi componibili e materiali leggeri.
6. Manodopera robotica che possa funzionare in condizioni non pressurizzate.
7. I materiali disponibili devono essere utilizzati, riutilizzati e riciclati il più possibile in modo sostenibile.

Diverse competizioni sono organizzate in tutto il mondo per ottenere la migliore soluzione per realizzare il sogno umano di calpestare Marte o formare una colonia sulla luna. I risultati e i prodotti di questi studi e ricerche sono progetti concreti e fattibili.
Per risolvere i problemi di costruzione i prototipi sono testati in condizioni estreme sulla terra.
Ecco alcune soluzioni progettate per l’architettura spaziale.

A) Mars Ice House – Ricerca / CloudAO

Mars Ice House è un habitat progettato per consentire allo scienziato di soggiornare e ricercare su Marte. Robot semiautonomi estraggono il ghiaccio dalla superficie di Marte e costruiscono il muro della Ice House. Uno strato traslucido viene formato con uno strato di plastica che mantiene stabile la struttura. Lo strato di ghiaccio protegge gli abitanti dai dannosi raggi solari.

B) Mars Science City – Bjarke Ingels Group

Mars Science City è un prototipo di edificio proposto da BIG architects per la Mars Settlement Vision degli Emirati Arabi Uniti nel 2117. Il prototipo sarà costruito tra pochi anni nel deserto degli Emirati Arabi Uniti. Il processo di costruzione sarà lo stesso che potrebbe impiegarsi per costruire su Marte. La Città della Scienza comprende cupole geodetiche pressurizzate sotto le quali vivranno gli uomini e le coltivazioni delle piante. Lo stile di questo edificio è l’Architettura Vernacolare Marziana.

C) Marsha – AI Space Factory

Marsha è un habitat progettato da AI Space Factory per i primi residenti su Marte. La struttura è un alto edificio allungato a forma di uovo. L’edificio è costruito con l’utilizzo delle risorse in loco e robot semi-autonomi. Le pareti sono composte da due strati per combattere gli sbalzi di temperatura estremi. I robot semi-autonomi con tecnologia di stampa 3D stampano il muro con terreno marziano miscelato con resine plastiche per formare il cemento marziano. La struttura abitativa ha quattro piani, i prototipi di questo edificio sono realizzati con la NASA che ha collaborato per risolvere micro problemi.

D) Mars Lab Habitat – SAGA Space Architects

Mars Lab è un prototipo simulato di abitazione su Marte. Sistemi strutturali leggeri e pieghevoli sono stati realizzati per costruire i moduli abitabili. Le alghe vengono utilizzate per produrre ossigeno dall’anidride carbonica e proteggere gli habitat dalle radiazioni. Il prototipo è costruito nel deserto del Negev in Israele.

Diversi anni fa, le esplorazioni spaziali sembravano impossibili, con la rapida globalizzazione, sempre più persone stanno imparando a conoscere l’architettura spaziale, di conseguenza con una maggiore concorrenza sulla ricerca la qualità dei risultati è sempre più alta.
Gli esseri umani che si pongono domande al riguardo continuano a crescere, questo potrebbe aiutare a rompere qualsiasi barriera. L’architettura spaziale è un campo in crescita che ha bisogno delle persone più innovative ed entusiaste dello spazio da tutto il mondo.