Un intero ecosistema vivente racchiuso in appena sei centimetri per lato e perfettamente integrato a bordo di un microsatellite: è questo il futuro delle missioni spaziali messo a punto da uno studio coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, che presenta uno dei più piccoli e avanzati Bioregenerative Life Support Systems (BLSS) mai concepiti per le applicazioni spaziali.
Il lavoro – pubblicato sulla rivista Acta Astronautica – si inserisce nel progetto PRIN COSMIC , coordinato da Donato Romano, professore associato presso l’Istituto di BioRobotica della Sant’Anna e autore dell’articolo insieme a Marco Griffa, dottorando presso lo stesso Istituto. Alla ricerca hanno contribuito anche il Gran Sasso Science Institute con il professor Adriano Di Giovanni, e altre istituzioni di ricerca nazionali e internazionali.
“Lo studio conferma la possibilità di sviluppare sistemi di supporto vitale biorigenerativi miniaturizzati, affidabili e sostenibili, pienamente compatibili con i requisiti delle moderne missioni spaziali. L’integrazione controllata di processi biologici e tecnologici rappresenta un elemento strategico per l’evoluzione delle future infrastrutture spaziali” spiega Donato Romano.
I BLSS producono e riciclano ossigeno, acqua e cibo
I BLSS sono tecnologie spaziali che sfruttano organismi viventi e processi naturali per produrre e riciclare risorse essenziali come ossigeno, acqua e cibo, e rappresentano una delle soluzioni più promettenti per rendere sostenibili le missioni spaziali di lunga durata.
In questo contesto, è stato sviluppato un sistema biorigenerativo miniaturizzato completamente funzionale, integrato all’interno di un CubeSat da 1U, rendendolo, il più piccolo sistema biorigenerativo mai realizzato per lo Spazio.
La cooperazione tra natura e tecnologia
Il minuscolo habitat è un vero e proprio microecosistema vivo e attivo in cui convivono piante, piccoli artropodi del suolo, acqua e substrato. Il suo funzionamento è reso possibile da una stretta integrazione con l’elettronica di bordo: sensori miniaturizzati e sistemi di controllo monitorano costantemente parametri come composizione dei gas, illuminazione e condizioni ambientali, consentendo un’interazione continua tra la componente tecnologica e quella biologica. Per questo, il sistema può essere definito bionico, un esempio concreto di cooperazione tra natura e tecnologia.
Durante i test sperimentali a Terra, il microecosistema è rimasto completamente isolato per quattro mesi, operando come un sistema chiuso ma dinamico. Le misure hanno dimostrato la capacità del sistema di autoregolare l’anidride carbonica, seguendo cicli naturali legati alla fotosintesi e all’attività biologica.
Attraverso simulazioni dedicate, i ricercatori hanno inoltre verificato che il sistema è in grado di resistere alle condizioni tipiche di una missione spaziale, come le vibrazioni del lancio e l’ambiente orbitale. Questo apre la strada all’impiego di microecosistemi bioibridi come laboratori scientifici in orbita terrestre bassa, ospitati su satelliti di piccole dimensioni.
Le prospettive, non solo in ambito spaziale
Oltre al ruolo nei sistemi di supporto vitale, il microecosistema potrebbe funzionare come biosensore in orbita, monitorando in tempo reale gli effetti di radiazioni cosmiche, microgravità e variazioni del campo magnetico sugli organismi viventi.
Le ricadute di questo studio non si limitano allo spazio. Comprendere come sistemi bioibridi possano autoregolarsi in ambienti estremi offre spunti preziosi anche per applicazioni terrestri, dalla gestione sostenibile delle risorse allo sviluppo di nuove tecnologie ispirate all’interazione tra sistemi naturali e artificiali.