Orizzonte Aerospazio - Spazio4Marche

Il sogno del volo prima e la conquista dello spazio poi, hanno rappresentato uno stimolo importante nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie innovative, capaci di introdurre nuove frontiere dell’industria. Per riuscire a cogliere le sfide poste sia nel settore aereo che in quello spaziale vi è da sempre l’esigenza di ricercare materiali avanzati. Si cercano soluzioni leggere ma nel contempo resistenti non solo alle forti sollecitazioni meccaniche, ma anche alle grandi temperature sprigionate nella fase di rientro dei velivoli nell’atmosfera terrestre. Questa necessità ha condotto, nel corso degli anni, allo sviluppo di nuovi materiali e leghe senza precedenti, capaci di incidere anche nello generazione di strumenti quotidianamente utilizzati e non appartenenti al settore aerospaziale. Sono innumerevoli le tecnologie a uso quotidiano che devono la loro nascita alla ricerca in ambito aerospaziale.

L’aerospazio alla base del progresso civile

Spesso ci si domanda sull’utilità reale delle missioni spaziali e della ricerca nel campo dell’astrofisica e della fisica. I milioni di dollari spesi nella ricerca vengono da molti ritenuti un investimento poco utile ai fini del progresso scientifico. Tuttavia, le stesse persone che condividono tali opinioni sui social o su portali dedicati non sanno che proprio la tecnologia che stanno utilizzando per esprimere la propria opinione proviene da invenzioni pensate per lo spazio. Soluzioni e processi inizialmente progettati per la conquista dello spazio vengono da anni utilizzate nella nostra vita quotidiana: dal rivestimento antigraffio degli occhiali, pensato originariamente per le visiere dei caschi degli astronauti, al materiale memory foam utilizzato per i nuovi materassi, precedentemente sviluppato per proteggere gli astronauti dagli urti. Per non parlare dei dispositivi senza fili a batteria, la cui tecnologia risale al 1960, quando la Black & Decker e la NASA idearono la prima trivella usata sulla Luna, o degli apparecchi ortodontici definiti invisibili, composti da materiali TPA (Translucent Polycrystalline Alumina), progettati dalla NASA Industrial Application Center. Andiamo, quindi, a scoprire nel progresso di quali settori la ricerca aerospaziale ha esercitato un riverbero importante, sovvertendo le loro normali leggi:

1. Telecomunicazioni e geolocalizzazione

Comunicare ed orientarsi in maniera sempre più efficace è stato possibile grazie ad una traslazione delle tecnologie aerospaziali nel mondo della telefonia. In particolar modo, con l’avvento dei satelliti, ideati originariamente per scopi militari, si son potute sviluppare tecnologie comunicative essenziali al progresso nel mondo della telefonia mobile. Per non parlare della tecnologia GPS, allo stesso modo pensata in origine per la difesa ed ora utilizzata massivamente anche sui telefoni cellulari per i servizi di geolocalizzazione.

2. CCD e cattura dell’immagine

Un’altra influenza degna di nota della ricerca militare sulla tecnologia civile riguarda i dispositivi ad accoppiamento di ricarica.Con la sigla CCD (Charge-Coupled Device) vengono denominate quelle tecnologie divenute il cuore non solo delle fotocamere e videocamere di ultima generazione, ma anche di fax e scanner. La scelta del giusto strumento per immortalare o riprodurre immagini dipende proprio dalla qualità di questo circuito integrato, vero protagonista di tutto il processo di cattura dell’immagine. Tuttavia, non tutti sanno che questi dispositivi vennero utilizzati inizialmente per scopi astronomici. Telescopi spaziali, come l’Hubble Space Telescope (HST), operativo nell’orbita terrestre bassa dal 1990, o altri utilizzati per scopi militari e di investigazione, costituiscono il valido esempio del primo impiego di queste tecnologie.

3. Software per il fotoritocco

Se oggi è possibile eliminare i difetti dei video girati con le nostre fotocamere, avvalendosi dell’uso del computer, il merito è anche dello Space Shuttle. Attorno al 2000, infatti, per analizzare i filmati relativi alle fasi di lancio della navetta, la NASA sviluppò tecnologie per giungere ad un miglioramento delle immagini, correggendo ad esempio le immagini mosse e sfocate, permettendo così di correggere o recuperare fedelmente le variazioni cromatiche. Questi effetti sono stati, in seguito, inclusi da alcuni produttori di software nei programmi oggi in commercio dedicati al foto/videoritocco.

4. Visori termici a infrarossi

I modelli più evoluti di questi visori adottano il QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector), una tecnologia messa a punto dal Jet Propulsion Laboratory della NASA. È curioso scoprire come questo photodetector infrarossi viene originariamente ideato per analizzare gli scarichi incandescenti dei razzi nel momento del decollo. Allo stesso tempo, si è rivelato essenziale per lo studio dell’atmosfera planetaria.

5. Leghe e materiali altamente resistenti

Uno tra gli esempi più eloquenti si chiama Cronduir30. Si tratta di una lega d’acciaio impiegata nella realizzazione di strumenti per la cucina di uso quotidiano come coltelli, taglieri e lame. Sviluppato inizialmente per realizzare le pompe del carburante dello space shuttle, si presenta come un materiale estremamente duro e sensibilmente più resistente alla corrosione rispetto alle leghe d’acciaio fino ad ora conosciute. Proprio grazie a questa sua qualità che i coltelli in Conduir30 mantengono con più tenacia l’integrità del “filo”, avendo una lama più stabile. Per lo stesso motivo questa lega si è rivelata essenziale per la realizzazione di alcuni strumenti chirurgici.

6. Abbigliamento termico

La NASA e le aziende tessili provenienti dalle parti più disparate del pianeta collaborano da anni per portare sia sulla stazione spaziale internazionale che negli armadi dei normali cittadini indumenti i cui materiali si rivelano in grado di proteggere da temperature eccessivamente fredde o eccessivamente calde. Le tute spaziali devono poter garantire agli astronauti un’adeguata protezione termica per intraprendere le famose “passeggiate spaziali”. Tale tecnologia, ormai in uso da diversi decenni, viene riadattata con risultati strabilianti nella prevenzione e nella conservazione della salute delle persone in diversi ambiti. Un primo esempio è rappresentato da come tali scoperte vengano utilizzate in quelle mansioni ad alto rischio, atte ad evitare il surriscaldamento sotto pesanti strati di equipaggiamento. In questo settore sono popolari i materiali a cambiamento di fase, che assorbono calore passando dallo stato solido a quello liquido, capaci però di tornare allo stato solido rilasciando calore, se esposto a temperature più fredde. Il concetto che si trova alla base di questi materiali viene utilizzato nella produzione di coperte termiche che possiamo ritrovare nei reparti di maternità, per la cura dei bambini appena nati. Allo stesso tempo, queste soluzioni si sono rivelate ideali nella prevenzione di danni cerebrali dopo gli attacchi di cuore o ictus, per il trattamento di traumi o per migliorare le prestazioni sportive.

7. Filtri blu a protezione degli occhi

A differenza dell’apparato visivo delle altre specie animali, quello dell’essere umano è in grado di percepire tutti i colori dello spettro elettromagnetico. Tuttavia, il blu e il verde si dimostrano variazioni cromatiche potenzialmente nocive per il nostro occhio. Negli anni Novanta, un ricercatore dell’Armes Research Center ha sviluppato filtri ottici per bloccare la luce blu e verde, consentendo alle altre tonalità di distinguersi, rendendo allo stesso tempo visibili gli oggetti mimetizzati nelle foreste. Questa conquista scientifica ha avuto risvolti commerciali significativi attraverso un accordo tra l’istituto di ricerca e la NASTEK. Di recente la Optic Nerve Inc. ha creato una linea di occhiali da sci, capaci di filtrare circa il 95% della luce blu. Questo è un importante passo per la tutela della vista, che consente di affrontare una delle situazioni ad alto potenziale di rischio per l’occhio umano. La luce blu, difatti, diffusa dalle molecole dell’aria, crea una foschia particolare attorno alle montagne e agli oggetti colti in particolari condizioni meteorologiche, come ad esempio la neve. Ciò interferisce con la visione umana, abbassando la capacità degli sciatori di distinguere gli oggetti. La tecnologia di filtraggio ottica sviluppata dalla NASA permette agli sciatori di aumentare questa capacità dal 12 al 15%.

Il relazionarsi tra mercato civile e quello della difesa, in un rapporto interdipendente costante, apre a possibilità per lo sviluppo di applicazioni duali: il mercato della difesa, pur seguendo logiche proprie, influenza indirettamente le imprese coinvolte incidendo sul suo sviluppo tecnologico. Allo stesso modo, ma in maniera meno diretta, una svolta importante è operata nel campo delle applicazioni di dati geo-spaziali via satellite. Grazie a questa ricerca, imprese private ed enti pubblici possono ad oggi e potranno, ancor di più in futuro, usufruire del flusso regolare di dati al fine di sviluppare una vasta gamma di servizi e applicazioni in mercati che non hanno a che fare con lo spazio.