IL LUNGO VIAGGIO DELL’AGRICOLTURA SPAZIALE
di Stefania De Pascale
Quando si immagina la vita nello spazio, si pensa a tecnologie avanzate e missioni epiche, ma raramente si riflette su ciò che è davvero essenziale: respirare, bere e mangiare. Eppure, questi aspetti sono tra i più complessi da garantire fuori dalla Terra.
Sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), in microgravità, anche bere un sorso d’acqua o consumare un pasto richiede soluzioni ingegnose. I liquidi fluttuano in bolle sospese, e i cibi – precotti, disidratati o termostabilizzati – sono conservati in confezioni appositamente progettate per consentirne il consumo in condizioni di microgravità. Le condizioni ambientali e fisiologiche alterano anche la percezione dei sapori, rendendo i cibi meno appetibili. Per ovviare a questo, si ricorre a condimenti intensi e menù personalizzati, ma il problema rimane.
Con l’arrivo delle missioni lunari e marziane, destinate a durare mesi o anni, sarà impossibile affidarsi solo ai rifornimenti da Terra. Per una missione su Marte, si stimano fino a 7,5 tonnellate di risorse (ossigeno, acqua e cibo)per astronauta: serve un nuovo modello di autosufficienza. Ed è qui che entra in gioco l’agricoltura spaziale.
Le piante, nello spazio, non solo producono cibo, ma rigenerano aria, purificano l’acqua, riciclano rifiuti organici e migliorano il benessere psicologico degli equipaggi. I primi esperimenti di coltivazione sulla ISS hanno già dato risultati positivi: nel 2015, per la prima volta, gli astronauti hanno consumato ufficialmente lattuga coltivata nello spazio. Ma il futuro richiederà colture più complesse e nutrienti sulla ISS.
In Europa, l’ESA e l’ASI finanziano progetti per coltivare specie come patate, legumi, cereali e micro-ortaggi, capaci di garantire un apporto nutrizionale completo. Sistemi avanzati di coltivazione fuori suolo (idroponica e aeroponica), serre modulari e ambienti controllati saranno fondamentali. L’intelligenza artificiale monitorerà i parametri ambientali – luce, temperatura, umidità, ossigeno – per adattare in tempo reale le condizioni di crescita.
Luna e Marte, però, presentano ambienti estremamente ostili. La Luna ha un’atmosfera quasi inesistente, escursioni termiche di oltre 300 gradi e radiazioni cosmiche intense. Marte, con la sua atmosfera rarefatta e le frequenti tempeste di polvere, impone la costruzione di habitat schermati e coltivazioni in ambienti chiusi, probabilmente sotterranei. Tuttavia, su Marte sarà possibile utilizzare risorse locali: ghiaccio per ottenere acqua, CO₂ atmosferica per la fotosintesi, e persino regolite trattata come substrato di coltivazione.
Le colture spaziali non saranno molto diverse da quelle terrestri: cereali (grano, riso), legumi (fagioli, soia), tuberi (patate) e ortaggi freschi a ciclo breve. Queste piante potranno essere adattate a condizioni estreme e contribuiranno a costruire ecosistemi autonomi: i Bioregenerative Life Support Systems (BLSS). Un esempio pionieristico è il programma MELiSSA dell’ESA, che dal 1987 studia sistemi chiusi basati sulle piante per riciclare aria, acqua e nutrienti.
Questa nuova agricoltura non servirà solo a sostenere la vita nello spazio, ma potrebbe avere importanti ricadute anche sulla Terra. Le tecnologie sviluppate per ambienti ostili potranno essere utilizzate in regioni aride, zone polari, contesti urbani o aree colpite da crisi umanitarie, contribuendo a un’agricoltura più resiliente e sostenibile e sarà proprio da questa consapevolezza – che la coltivazione rappresenta una condizione necessaria, non accessoria – che parte il lavoro della professoressa Stefania De Pascale, pioniera della ricerca agronomica spaziale in Italia, che attraverso l’intervista a seguire ci accompagnerà in un viaggio ancora più dettagliato all’interno delle sfide e delle prospettive dell’agricoltura extraterrestre.
Molisella Lattanzi: Professoressa De Pascale, nel suo lavoro lei evidenzia l’importanza dell’agricoltura per la sopravvivenza umana nello spazio. Quali sono oggi le principali tematiche di ricerca nel campo dell’agricoltura spaziale, e in quali progetti siete attualmente coinvolti?
Stefania De Pascale: Attualmente i principali ambiti di ricerca nell’agricoltura spaziale sono tre. Il primo riguarda la coltivazione di ortaggi freschi in microgravità per integrare la dieta degli astronauti su piattaforme orbitanti come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e, in futuro, il Lunar Gateway, la stazione spaziale cislunare pianificata dalla NASA. Il secondo si concentra sulla coltivazione di specie più caloriche e nutrienti come cereali, leguminose e patate, essenziali per missioni spaziali di lunga durata a bordo di veicoli interplanetari (es. il Mars Transit Vehicle). Il terzo ambito riguarda l’integrazione delle piante in un Bioregenerative Life Support System (BLSS), per rigenerare risorse vitali come aria e acqua e produrre cibo nelle future basi lunari e marziane.
Ma andiamo con ordine.
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Sulla ISS sono già stati testati con successo sistemi modulari detti “salad machine” (macchine da insalata), come Veggie e l’Advanced Plant Habitat (APH) della NASA, grazie ai quali si è dimostrato che non solo ortaggi da foglia (insalate) e aromatiche ma anche pomodori (nani), cereali, cavoli, ravanelli e molte altre specie (tra cui anche specie da fiore come la Zinnia) crescono bene in microgravità. Ora il passo successivo è produrre ortaggi freschi in quantità tale da integrare l’alimentazione degli astronauti con composti nutrizionali essenziali al benessere psicofisico. In questo ambito, siamo coinvolti in progetti finanziati dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Per esempio, nel progetto MicroX2 (coordinato da ASI e di cui sono responsabile tecnico-scientifico), con il CNR e l’ENEA abbiamo definito i requisiti per la produzione di acido ascorbico (vitamina C, potente antiossidante ma instabile, quindi inadatta al trasporto in lunghi viaggi spaziali) da micro-ortaggi freschi prodotti in microgravità, ottimizzando variabili come specie, mix luminoso, temperatura dell’aria e pressione parziale della CO2. Poco più di mezzo metro quadrato di superficie coltivata con micro-ortaggi garantisce la quantità di acido ascorbico necessaria giornalmente per un astronauta. Nel progetto ASI REBUS, che ho coordinato, il CNR e l’Istituto Superiore di Sanità hanno utilizzato lo stesso approccio per ottimizzare la produzione di prebiotici. I prebiotici sono molecole che permettono di nutrire il microbioma intestinale in modo che produca effetti benefici sulla salute umana. La cicoria si è dimostrata adatta a crescere in condizioni di completo controllo ambientale e le sue radici ricche di fruttani, riconosciuti prebiotici, hanno ridotto la perdita di capacità cognitive di topi stressati artificialmente. In questo caso le superfici necessarie a produrre il fabbisogno giornaliero per un astronauta sono maggiori ma ulteriori ricerche sono in corso per migliorare la produttività anche di questi fondamentali composti vegetali.
Per missioni spaziali più lunghe, lavoriamo con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) nel progetto PFPU (Precursor of Food Production Unit), coordinato da Thales Alenia Spazio, per sviluppare un prototipo di sistema modulare per la coltivazione di patate e patate dolci in microgravità. In particolare, il nostro gruppo di ricerca è responsabile della selezione delle varietà, del metodo di propagazione e del substrato più adatti, nonché della definizione delle caratteristiche del modulo radicale destinato a ospitare la parte ipogea della pianta. Le condizioni spaziali (microgravità, ambienti chiusi, volumi ridotti) rappresentano sfide agronomiche notevoli, specialmente per colture come la patata che sulla Terra si producono su suolo in ampi spazi aperti.
Le missioni spaziali di lunga durata, come quelle previste sulla Luna (tra il 2026 e il 2028, in media a circa 384.000 km dalla Terra, raggiungibile con un viaggio di circa 3 giorni) e successivamente su Marte (distante mediamente circa 225 milioni di km, con un viaggio di circa 6-9 mesi a tratta e una durata totale della missione di almeno 500 giorni tra andata e ritorno), non potranno basarsi esclusivamente sui rifornimenti portati dalla Terra. Sarebbe infatti logisticamente impossibile trasportare le enormi quantità necessarie, stimate tra 2,5 e 7,5 tonnellate per persona per una missione marziana. Pertanto, le colonie spaziali del futuro richiederanno sistemi ecologici chiusi, chiamati Bioregenerative Life Support Systems (BLSSs), che utilizzano le piante non solo per produrre cibo, ma anche per rigenerare risorse essenziale come aria e acqua.
Nei futuri insediamenti extraterrestri, come quelli sulla Luna e Marte (dove la gravità è presente, anche se inferiore a quella terrestre), si potranno adottare tecniche di coltivazione simili a quelle utilizzate nelle serre high-tech terrestri. Tuttavia, sarà fondamentale proteggere le coltivazioni da condizioni ambientali proibitive come temperature estreme, pressioni atmosferiche molto basse e radiazioni cosmiche elevate. Queste condizioni ambientali estreme impongono sfide notevoli per l’agricoltura spaziale, rendendo necessaria la costruzione di habitat protetti e schermati, con il controllo di temperatura, umidità relativa, pressione e composizione atmosferica e illuminazione artificiale, e l’adozione di tecniche avanzate di coltivazione. L’intelligenza artificiale (AI) monitorerà costantemente le condizioni ambientali e le prestazioni delle piante, adattando i parametri in tempo reale alle esigenze della missione. Su questo aspetto stiamo lavorando al progetto coordinato da Thales Alenia Spazio ASI BIOLUNA.
In questi sistemi, saranno coltivate piante fondamentali per l’alimentazione umana anche sulla Terra, come cereali (riso, grano, mais, orzo e sorgo), legumi (soia, lenticchie, piselli, fagioli) e tuberi (patata e patata dolce).
A queste si aggiungeranno ortaggi freschi a ciclo breve “pick and eat”, quali lattuga, spinaci, carote, pomodori, ravanelli, peperoni dolci, cavoli ed erbe aromatiche. I ricercatori di tutto il mondo lavorano per ampliare costantemente la gamma di specie vegetali candidate, selezionare e migliorare le varietà e sviluppare nuove tecnologie di coltivazione in ambienti estremi.
Questi studi vengono condotti sulla Terra in apposite camere di crescita che simulano il compartimento piante in un BLSS. Dal 2013 il Dipartimento di Agraria dell’Università Federico II di Napoli è partner ufficiale programma Micro-Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA), il programma pluridecennale dell’ESA che studia, dal 1987, i sistemi di supporto vitale a ciclo chiuso con un approccio di tipo ecosistemico. MELiSSA è uno dei programmi più avanzati e ambiziosi a livello mondiale in questo settore, con esperimenti condotti presso il MELiSSA Pilot Plant della Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), in collaborazione con altri centri di ricerca europei, tra cui il nostro gruppo di ricerca. Inoltre, nel 2019 presso il Dipartimento di Agraria, abbiamo inaugurato il Laboratory of Crop Research for Space, un laboratorio che dirigo e che è esclusivamente dedicato allo studio delle piante per i sistemi rigenerativi di supporto alla vita nello spazio, nato dalla collaborazione con ASI e ESA. Fulcro del laboratorio di ricerca è la Plant Characterization Unit (PCU), una camera di crescita completamente chiusa, equipaggiata con pannelli a LED di ultima generazione, sofisticati sistemi di coltivazione, avanzati sistemi per monitoraggio e controllo ambientale. Nella PCU, realizzata grazie al progetto di ricerca PlAnt Characterization unit for closed life support system – engineering, MANufacturing and testing (PACMAN), finanziato dall’ESA nell’ambito del programma MELiSSA e coordinato da EnginSoft, effettuiamo studi relativi alla selezione delle colture e all’ottimizzazione delle condizioni di crescita. Inoltre, nel progetto ASI Moon Rice, con l’Università di Roma Sapienza e l’Università degli Studi di Milano Statale, lavoriamo a varietà di riso ottenute attraverso le Tecniche di Evoluzione Assistita (TEA) nei laboratori della Statale di Milano. Le TEA sono un insieme di tecniche di editing genetico (come l’ormai noto Crispr/Cas9) che permettono di modificare direttamente il genoma della pianta senza la necessità di ricorrere all’inserimento di DNA estraneo, come accade invece per gli OGM.
Su Marte si potranno sfruttare risorse locali, come il ghiaccio sotterraneo per ricavare acqua, la CO₂ atmosferica per la fotosintesi e la regolite marziana come substrato di coltivazione. Per esempio, nel già citato progetto REBUS e nel progetto ASI Space It Up, in collaborazione con ENEA e l’Università di Pavia, abbiamo portato avanti ricerche su alcuni simulanti di regolite lunare e marziana che vengono ‘corretti’ aggiungendo compost verde, scarti alimentari e reflui organici pretrattati o degradati da batteri, microfunghi e insetti.
ML: Nel 2015 è stato celebrato il primo consumo di lattuga coltivata nello spazio: perché, a distanza di quasi dieci anni, non è ancora una prassi consolidata la produzione e il consumo regolare di cibo fresco a bordo della ISS? Quali sono stati gli ostacoli principali, tecnici o economici?
SDP: Il primo consumo ufficiale di piante (lattuga romana) coltivate in VEGGIE sulla ISS è stato celebrato dalla NASA parafrasando la celebre frase di Neil Armstrong: “Un piccolo morso per un uomo, un grande balzo per l’umanità” e ha rappresentato certamente una “simbolica” pietra miliare. I limiti attuali alla produzione regolare di alimenti freschi sulla ISS, infatti, non sono più strettamente tecnologici, bensì logistici, organizzativi ed economici. La ISS dispone di spazi estremamente ridotti, già occupati da molti altri esperimenti scientifici e sistemi di supporto vitale. La superficie e il volume disponibili per la coltivazione restano di conseguenza molto limitati, impedendo una produzione su scala più ampia e continuativa. Inoltre, nonostante molte operazioni siano parzialmente automatizzate, la coltivazione delle piante in orbita richiede comunque un investimento significativo di tempo da parte degli astronauti, impegnati in numerose altre attività scientifiche e manutentive. Ogni minuto di lavoro astronauta è estremamente prezioso e pianificato con estrema attenzione: ciò limita la frequenza e la quantità delle coltivazioni che possono essere gestite a bordo. La ISS è una piattaforma scientifica internazionale multifunzionale, in cui molte attività devono coesistere. La pianificazione logistica privilegia spesso esperimenti di breve durata e ad alto rendimento scientifico immediato. Al contrario, la produzione di vegetali richiede tempi relativamente lunghi (settimane o mesi), rendendone complicata l’integrazione stabile nella routine operativa della stazione. Non da ultimo, ogni chilogrammo trasportato nello spazio ha un costo estremamente elevato. Sebbene gli apparati di coltivazione siano riutilizzabili, l’invio di substrati, semi, nutrienti e materiali di supporto rappresenta comunque un costo significativo. Ciò rende attualmente ancora economicamente più conveniente inviare dalla Terra alimenti precotti, conservati o liofilizzati, rispetto a produrne regolarmente grandi quantità fresche nello spazio. Per superare questi ostacoli e rendere regolare e consolidata la coltivazione di piante nello spazio, serve dunque un cambio di paradigma, con moduli spaziali dedicati e sistemi più automatizzati e indipendenti, possibili in infrastrutture future (stazioni spaziali commerciali, moduli lunari o marziani) progettate fin dall’origine con aree stabili e ampie dedicate esplicitamente all’agricoltura spaziale.
ML: È possibile sapere se nei moduli della missione Artemis, o in altri habitat progettati per la Luna o Marte, siano previste aree di produzione alimentare? Oppure si tratta ancora di progetti troppo prematuri per avere dettagli concreti?
SDP: Le prime fasi del programma Artemis, in particolare la missione Artemis III, prevista tra il 2026 e il 2028, saranno caratterizzate da missioni relativamente brevi, della durata di alcuni giorni. In particolare, Artemis III sarà la prima missione Artemis a portare astronauti sulla superficie lunare, segnando un ritorno storico sulla Luna dopo oltre 50 anni dall’ultima missione Apollo (Apollo 17, dicembre 1972). Artemis III prevede di far atterrare due astronauti sulla regione del Polo Sud della Luna, una zona mai esplorata prima da esseri umani. L’obiettivo principale sarà non solo esplorare nuove aree lunari, ma anche studiare risorse locali come il ghiaccio d’acqua presente nei crateri permanentemente in ombra e preparare le basi per future missioni di esplorazione lunare a lunga durata e, in seguito, per missioni verso Marte. Secondo i piani attuali di NASA, la missione Artemis III durerà circa 10 giorni. Di questi, gli astronauti trascorreranno circa 6,5 giorni sulla superficie lunare conducendo attività esplorative, scientifiche e tecnologiche e utilizzando il lander lunare (“Human Landing System”, HLS) come base abitativa temporanea. Il lander sarà progettato per supportare i due astronauti sul suolo lunare per diversi giorni, offrendo un ambiente pressurizzato, sistemi di supporto vitale, spazi per riposo, attività scientifiche e comunicazione con Terra. Inoltre, per il viaggio da e verso la Luna, l’equipaggio utilizzerà la navicella spaziale Orion, che li trasporterà dalla Terra all’orbita lunare e ritorno. Durante queste fasi iniziali, l’approvvigionamento di risorse sarà interamente garantito dalla Terra. Pertanto, non è prevista la produzione di piante sul suolo lunare. Tuttavia, guardando più avanti, verso missioni Artemis successive e la costruzione di insediamenti più stabili e duraturi sulla Luna e, successivamente, su Marte, le agenzie spaziali (NASA, ESA, ASI e altre) stanno attivamente studiando la possibilità di integrare moduli dedicati alla coltivazione di piante per la produzione di cibo fresco, rigenerazione dell’aria e riciclo di acqua e rifiuti organici. Questi moduli saranno parte integrante dei BLSS e la progettazione di habitat avanzati include già concretamente studi e tecnologie per integrare queste aree. Quindi, non si tratta di progetti prematuri, ma esistono già ricerche e progetti concreti. Tuttavia, le implementazioni operative e definitive arriveranno nelle missioni future e non immediatamente nelle prime missioni Artemis.
ML: Nel suo ruolo nel Consiglio Tecnico-Scientifico dell’ASI, ha avuto occasione di contribuire all’orientamento di investimenti o allo sviluppo di progetti sull’agricoltura spaziale? Qual è oggi la posizione dell’Italia su questi temi? Possiamo puntare ad una leadership nel settore?
SDP: L’Italia, attraverso l’ASI, finanzia e sviluppa progetti significativi nel campo dell’agricoltura spaziale, dimostrando un interesse strategico verso questo settore. La presenza del Consiglio Tecnico-Scientifico dell’agenzia di una rappresentante di questo settore è un’ulteriore conferma della sensibilità verso queste tematiche. Grazie a una comunità scientifica e industriale di eccellenza, l’Italia è in grado di giocare un ruolo da protagonista nello sviluppo di BLSS basati sulle piante per le missioni umane di esplorazione spaziale sulla Luna e oltre. Questa posizione di leadership si fonda sulla credibilità internazionale conquistata attraverso progetti concreti, realizzati in collaborazione con i principali attori del settore spaziale.Un esempio emblematico di questa competenza è rappresentato dall’esperienza della ISS, a cui l’industria italiana ha contribuito in modo determinante, realizzando circa il 50% dei moduli pressurizzati e fornendo un importante apporto per i sistemi di supporto vitale. Non posso, inoltre, non citare le numerose e pluridecennali collaborazioni della comunità scientifica nazionale con ESA e NASA. A queste eccellenze scientifiche e tecnologiche si aggiunge il riconoscimento mondiale dell’Italia come leader nel settore agri-food.
ML: Dal punto di vista tecnico, quali sono oggi le tecnologie più promettenti per proteggere le colture spaziali da radiazioni e temperature estreme, e quali soluzioni si stanno studiando per riprodurre ambienti coltivabili schermati e controllati?
SDP: Le tecnologie più promettenti per la protezione delle colture spaziali da radiazioni e temperature estreme si basano su habitat pressurizzati, schermati e protetti, che potrebbero essere collocati sottoterra o ricoperti da strati di regolite locale per offrire una schermatura naturale. Questi ambienti controllati prevedono un avanzato sistema di regolazione della pressione atmosferica, della temperatura, dell’umidità e della composizione dell’aria, elementi fondamentali per creare condizioni ottimali per la crescita delle piante. Un aspetto cruciale è l’utilizzo di illuminazione LED con lunghezze d’onda specifiche per la crescita delle piante, regolabili in intensità, durata e spettro, che permette coltivazioni indipendenti dalla luce solare e consente di ottimizzare la fotosintesi. Per garantire la sostenibilità e la produttività, queste tecnologie integrano sistemi di automazione avanzati gestiti da IA, in grado di monitorare e adattare in tempo reale le condizioni ambientali, riducendo al minimo gli interventi manuali da parte degli astronauti. Queste tecnologie che combinano protezione fisica dalle radiazioni, controllo ambientale avanzato e automazione intelligente, sono già in parte testate e in fase avanzata di sviluppo presso ESA, NASA e altre agenzie spaziali ed enti di ricerca.
ML: Esistono studi o dati che quantificano l’impatto di serre o coltivazioni sulla salute mentale degli astronauti?
SDP: Esistono numerosi studi scientifici svolti principalmente in ambienti terrestri analoghi a quelli spaziali (missioni in ambienti isolati e confinati, stazioni di ricerca antartiche, esperimenti di isolamento prolungato come il progetto Mars500), che hanno dimostrato chiaramente gli effetti positivi della presenza di piante e serre sul benessere psicofisico e sul morale degli equipaggi.
In particolare, questi studi hanno evidenziato che la presenza di piante e le attività di coltivazione contribuiscono concretamente a ridurre lo stress, l’ansia e la sensazione di isolamento degli equipaggi. Le attività di cura e gestione delle coltivazioni, inoltre, migliorano il morale e l’umore, offrono una distrazione positiva e stimolante, e creano una connessione psicologica con l’ambiente naturale. Anche il semplice contatto visivo con il verde naturale promuove il rilassamento, migliora lo stato emotivo e può contribuire a una migliore qualità del sonno. Tuttavia, per quanto riguarda specificamente gli astronauti in orbita (per esempio sulla ISS), non sono stati realizzati studi scientifici tradizionali rigorosi con un gruppo di controllo, perché tali esperimenti non sono praticamente realizzabili nelle condizioni operative reali delle missioni spaziali. Non è possibile, infatti, creare situazioni completamente controllate e confrontabili, come avviene nei classici studi scientifici sulla Terra. Ciononostante, esistono evidenze osservative e testimonianze dirette da parte degli astronauti stessi che confermano chiaramente i benefici psicologici della coltivazione di piante nello spazio. Per esempio, gli astronauti coinvolti negli esperimenti “Veggie” sulla ISS hanno riportato frequentemente sensazioni positive e un miglioramento complessivo del loro benessere emotivo quando impegnati nella cura delle piante. Sulla base di queste evidenze, la presenza di coltivazioni vegetali viene considerata oggi dalle agenzie spaziali anche come una componente essenziale per il sostegno psicologico e il benessere degli equipaggi, specialmente in vista di future missioni di lunga durata verso la Luna e Marte.
A tale proposito, l’ASI ha recentemente (31 Marzo – 2 Aprile, 2025) organizzato il Workshop “Isolation/confinement studies for human spaceexploration” in collaborazione con la Marina Militare e l’ESA, con l’obiettivo di esplorare l’heritage esistente a livello europeo e lo stato dell’arte della ricerca relativa all’isolamento e al confinamento. A questo ha fatto seguito il Workshop “20 years of Concordia research”, ospitato da ASI e organizzato dall’ESA in collaborazione con il Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA) e l’Institut Polaire Français Paul-Émile Victor (IPEV) in cui sono stati messi in evidenza i risultati chiave emersi nei due decenni di studi presso la Stazione Concordia, situata sul plateau antartico orientale, analogo per eccellenza per gli studi di isolamento e confinamento.
ML: Secondo lei, in che modo l’agricoltura spaziale potrà concretamente contribuire alla sostenibilità alimentare nelle aree più inospitali del nostro pianeta?
SDP: L’agricoltura spaziale consente di sviluppare tecnologie di coltivazione particolarmente efficienti e sostenibili, applicabili anche sulla Terra. La sfida di coltivare in un ambiente estremo come lo spazio, dove ogni risorsa è preziosa e, parafrasando un noto motto marinaresco, “non ci sono Taverne”, porta alla creazione di sistemi agricoli incredibilmente efficienti. Nei BLSS (come MELiSSA dell’ESA) la necessità di chiudere il cerchio nell’utilizzo di acqua e nutrienti ha portato, per esempio, al perfezionamento di sistemi di irrigazione di precisione e al riutilizzo dell’acqua di traspirazione delle piante. Queste tecnologie trasferite in ambienti terrestri con scarsità di acqua, terreni inadatti o contaminati (es. deserti, aree inquinate, regioni polari, zone aride), consentono di ridurre drasticamente i consumi di risorse naturali e l’impatto ambientale. Allo stesso modo, la ricerca su come utilizzare scarti organici e reflui umani come fertilizzanti per le piante ha aperto prospettive innovative per la gestione dei rifiuti e la fertilizzazione in agricoltura tradizionale. La ricerca spaziale sta selezionando e adattando colture vegetali altamente resistenti e produttive in condizioni ambientali estreme (temperature, radiazioni, scarsità d’acqua). Studiare le piante in ambienti ostili come lo spazio ci permette di carpirne i segreti di tolleranza o resistenza a stress, aprendo la strada allo sviluppo di varietà più resistenti alla siccità, alla salinità e ad altre condizioni avverse, un vantaggio fondamentale per affrontare le sfide del cambiamento climatico.
Le tecnologie sviluppate per illuminazione artificiale (LED), controllo climatico avanzato e monitoraggio automatizzato applicate nelle serre spaziali sono già utilizzate sulla Terra per realizzare sistemi produttivi altamente efficienti, come serre verticali urbane capaci di produrre cibo fresco in ambienti densamente popolati o in contesti climatici estremi. La gestione automatizzata delle coltivazioni spaziali tramite IA e robotica avanzata rappresenta una soluzione applicabile direttamente sulla Terra, specialmente in contesti critici, pericolosi o difficili da raggiungere, rendendo possibile coltivare cibo con minimi interventi umani in condizioni rischiose, difficili o isolate (regioni remote, zone di conflitto, aree contaminate). Il mio motto è “Piante nello Spazio, più spazio alle piante sulla Terra” nel senso che le conoscenze acquisite e le tecnologie prodotte potranno contribuire a produrre cibo in regioni terrestri inospitali (deserti, poli, grandi metropoli densamente popolate, contesti critici e aree di conflitto), guadagnando più spazio per le piante sulla Terra.
ML: Quanto è realistico pensare a una colonia sulla Luna autosufficiente dal punto di vista almeno agricolo? Quali sono i traguardi tecnici minimi da raggiungere prima che ciò diventi possibile?
SDP: Pensare a una colonia lunare autosufficiente dal punto di vista agricolo è un obiettivo ambizioso ma realistico, anche se richiederà tempo e importanti progressi tecnologici. La Luna presenta condizioni estremamente ostili, con un ambiente privo di atmosfera, radiazioni intense, temperature estreme ecc., tutti fattori che complicano lo sviluppo di sistemi agricoli autosufficienti. Tuttavia, gli studi e le tecnologie attualmente in fase di sviluppo fanno ritenere che, nel lungo termine, questo scenario possa diventare concreto. Per rendere possibile un’agricoltura autosufficiente sulla Luna, sarà necessario sviluppare habitat schermati per proteggere le colture dalle radiazioni cosmiche e solari. All’interno di questi habitat, le condizioni ambientali dovranno essere completamente controllate: pressione, temperatura, umidità e composizione atmosferica dovranno essere stabilizzate per sostenere la crescita delle piante. L’illuminazione artificiale sarà altrettanto fondamentale, con l’utilizzo di LED ottimizzati per fornire lo spettro di luce più adatto alla fotosintesi, garantendo così la produttività delle colture anche durante i lunghi periodi di oscurità lunare. La gestione della regolite lunare, inoltre, potrebbe svolgere un ruolo chiave, sia come substrato per la coltivazione (dopo opportuna lavorazione) che come materiale per costruire infrastrutture di supporto. Un ulteriore elemento indispensabile sarà l’automazione avanzata in tutte le fasi di produzione, dalla semina alla raccolta. Sistemi robotici e IA permetteranno di monitorare costantemente le colture, adattando le condizioni ambientali in tempo reale e riducendo la necessità di interventi manuali da parte degli astronauti. Parallelamente, sarà fondamentale selezionare e adattare colture vegetali di base, come cereali, leguminose e tuberi, particolarmente idonee a crescere in ambienti controllati, per garantire un apporto nutrizionale completo e bilanciato.Questo limitandoci solo ai traguardi tecnici minimi relativi alla sola fase agricola, senza addentrarci nelle, altrettanto complesse, fasi di post-raccolta. Le basi di queste tecnologie esistono già. Sistemi avanzati di coltivazione fuori suolo come l’idroponica e l’aeroponica, insieme all’illuminazione LED e ai controlli ambientali, sono stati testati sia in analoghi terrestri sia in LEO, per esempio a bordo della ISS. Tuttavia, la vera sfida consisterà nel trasferire queste soluzioni su scala operativa, adattandole alle condizioni lunari e garantendo la loro affidabilità nel tempo.È probabile che serviranno ancora diversi decenni di ricerca e sviluppo, ma con il progresso delle tecnologie spaziali e il lavoro congiunto di agenzie come NASA, ESA, ASI e altre, questo scenario potrebbe concretizzarsi entro la metà del secolo. Quando sarà possibile, una colonia agricola autosufficiente rappresenterà un passo fondamentale non solo per l’esplorazione della Luna, ma anche come modello per future missioni verso Marte e oltre.
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L’articolo è pubblicato in COELUM 274 VERSIONE CARTACEA
