Technology

Innovazione spaziale

 By Nicholas Newman

Cinquant’anni fa il razzo Saturn V, che trasportava i moduli per la missione dell’Apollo 11, equipaggiati di alcune tra le tecnologie più avanzate allora conosciute, partiva verso la rampa di lancio del Kennedy Space Center in Florida. Il 16 luglio 1969 l’Apollo 11 fu lanciato mediante un razzo Saturn V alla volta della Luna. Il 20 luglio dello stesso anno circa 650 milioni di persone guardarono l’immagine di Armstrong in televisione e ascoltarono la sua voce descrivere l’evento, mentre lui compiva “… un piccolo passo per un uomo, un grande passo per l’umanità”…

Per molti lo sbarco sulla Luna fu l’evento più spettacolare del secolo. Era il risultato di decine di anni di studi di ingegneri, scienziati ed esperti di tecnologie di vari paesi, fra cui il britannico William Congreve, il russo Sergej Korosec ed il tedesco Wernher von Braun.

La passeggiata lunare dell'equipaggio dell'Apollo 11

Le innovazioni dell’Apollo

Molte di quelle che all’epoca dell’Apollo erano innovazioni sono ora di uso comune, come i dispositivi cordless, le lenti antigraffio, la schiuma viscoelastica “memory foam” e gli indumenti refrigeranti con liquido utilizzati da piloti sportivi e vigili del fuoco. L’Apollo ha fatto da pioniere anche nell’impiego del laser come strumento per misurare la distanza effettiva tra la Luna e la Terra. Oggigiorno i laser sono parte integrante dei cavi in fibra di carbonio utilizzati per le comunicazioni, delle stampanti a colori e dei sistemi di guida missilistici. Mentre l’impiego di laser ad alta energia per uso militare è ancora in fase di sperimentazione, i laser da taglio per uso industriale sono sempre più diffusi.

Come funzionano i laser (in teoria)

Le innovazioni che resero possibile il viaggio dell’Apollo furono in seguito sviluppate ulteriormente e adottate in molti ambiti diversi.  Ai giorni nostri sono presenti nei microchip di tutti i dispositivi elettronici, come smartphone e televisori a schermo piatto, che a loro volta hanno innescato altri rapidi cambiamenti tecnologici – una valanga virtuale di innovazioni che permea i nostri uffici, fabbriche e abitazioni. La crescita esponenziale delle prestazioni dei computer è strabiliante. Ai tempi dell’Apollo le dimensioni di un computer erano pari a quelle di diversi locali e la loro potenza era scarsa rispetto a quella odierna. L’arrivo dei microchip a metà degli anni ‘70 ha consentito di creare computer sempre più piccoli e ha permesso di spostarli dai laboratori e dai centri di calcolo delle grandi aziende alle scrivanie degli uffici e, una decina d’anni dopo, al computer portatile (comunemente conosciuto con il nome di laptop).
Oggi abbiamo i telefoni cellulari 5G. Tutte queste innovazioni hanno il loro fondamento nella legge di Moore, secondo la quale il numero di transistor per pollice quadrato presenti in un chip raddoppia ogni anno dall’invenzione del circuito integrato, consentendo dispositivi sempre più potenti.

Innovazioni attuali

A mezzo secolo dal lancio dell’Apollo l’umanità conosce una nuova ondata di innovazioni di rottura, nota come Industry 4.0, che si basano su automazione e scambio di dati nelle tecnologie produttive e comprendono sistemi ciberfisici, Internet of Things, cloud e  cognitive computing. Le macchine per la produzione additiva sono destinate a trasformare la produzione di parti e apparecchiature complesse in tutti i settori, inclusi quello dell’energia, dell’aviazione e della medicina, poiché offrono agli ingegneri la possibilità di costruire velocemente componenti precisi in forme geometriche complesse, come le strutture a nido d’ape. Quest’innovazione viene utilizzata da Siemens per produrre i componenti delle pale delle turbine a gas.
I progressi della nanotecnologia stanno migliorando la medicina attraverso la creazione e l’adozione di dispositivi “lab-on-a-chip” che consentono di effettuare analisi presso il punto di cura (point-of-care) in tempo reale. Inoltre superfici in nanomateriali sulle protesi ne migliorano la resistenza all’usura e riducono il rischio di infezioni.

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Esempio di un "lab-on-a-chip" modulare per gli studi sulle cellule staminali. Diversi componenti microfluidici e moduli di rilevamento sono integrati insieme per l'isolamento, il rilevamento e il conteggio delle cellule, test di vitalità o migrazione e studi di differenziazione (researchgate.net).

Nei cieli i voli spaziali non sono più appannaggio dello Stato grazie a una nuova generazione di tecnologie, fra cui i sistemi di lancio riutilizzabili, che hanno favorito l’ingresso di soggetti privati quali SpaceX di Musk e Blue Origin di Jeff Bezos, che puntano a far viaggiare nello spazio clienti commerciali. Analogamente lo sviluppo di vele solari (chiamate anche vele fotoniche o vele aeree) come propulsore delle navicelle spaziali, utilizzando la pressione della radiazione solare proveniente dalla luce del sole su grandi specchi, potrebbe rendere i lanci spaziali del futuro all’ordine del giorno. Sempre nei cieli si prospettano voli ipersonici grazie a un nuovo tipo di tecnologia di motore a reazione, che secondo i suoi sostenitori ridurrà il tempo di volo da Londra a Sydney a meno di tre ore. L’americana Boeing e la britannica SABRE stanno attualmente sviluppando motori in grado di volare a velocità fino a Mach 5 (3.704 miglia orarie, 5.961 km/h).
Tornando sulla Terra, l’intelligenza artificiale, meglio nota come AI, potrebbe trasformare il mondo del lavoro, normalizzando l’impiego di un computer digitale o di robotica controllata da computer per eseguire compiti comunemente associati ad esseri intelligenti. Il robot o il computer del futuro saranno dotati di caratteristiche umane, quali la capacità di ragionare, di scoprire un significato, di generalizzare o di imparare dalle esperienze passate. La rete elettrica nazionale del Regno Unito sta già utilizzando i droni per facilitare il monitoraggio dei suoi 11.600 chilometri di linee aeree in Inghilterra e Galles. Dotati di fotocamere ad alta risoluzione e videocamere a infrarossi, i droni vengono impiegati per valutare le strutture in acciaio, il loro stato di usura e corrosione, nonché guasti quali conduttori danneggiati. L’AI è utilizzata per stabilire le condizioni generali della rete e la necessità di  interventi di sostituzione o riparazione.
Il computer quantistico usa la capacità delle particelle subatomiche di esistere in più di un luogo e sta al tempo stesso trasformando l’elaborazione e l’analisi dei “big data” del settore energetico. Questa tecnologia rende i computer più efficienti e velocizza le operazioni di trattamento dei dati, oltre a consentire risparmi energetici. Importanti società energetiche, come il numero uno del settore petrolifero italiano, Eni Spa, stanno già utilizzando i computer quantistici per  accelerare l’elaborazione di mega quantità di dati in tutte le loro operazioni, dalla valutazione dei dati sismici provenienti dall’attività di prospezione e svluppo di giacimenti di idrocarburi alle operazioni di raffinazione e petrolchimiche.
Infine, una blockchain, ossia un database digitale aperto, decentralizzato e distribuito, registra le transazioni individuali tra vari computer in modo che nessun dato possa essere retroattivamente alterato dai componenti costitutivi senza alterare tutti i blocchi successivi. Infatti una blockchain è un nuovo modo di gestire, elaborare e registrare i dati e potrebbe migliorare la cyber security. Ancora ai primi stadi applicaitivi, al momento viene testata nella logistica del trasporto merci da Maersk per gestire la documentazione cartacea necessaria per la spedizione di un container in tutto il mondo via mare, aereo o su strada.
Nel settore sanitario la blockchain potrebbe aiutare a combattere la contraffazione dei farmaci, consentendo ai pazienti di tracciare i medicinali lungo la catena logistica e i principi che contengono.

Queste tecnologie trasformative sono ancora allo stato embrionale per quanto riguarda un’applicazione generalizzata, ma nei prossimi anni si diffonderanno dai laboratori alle aziende, alle abitazioni e allo spazio, proprio come un tempo avvenne per quelle dell’Apollo.

Immagine copertina di: OIST, Amy Shen Unit

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