La vita a bordo della Stazione Spaziale Internazionale potrebbe presto essere decisamente più piacevole. Gli astronauti stanno per raccogliere il loro primo piccolo raccolto di lattuga e una macchina per caffè espresso di produzione italiana è prevista per la consegna a novembre. E se tutto andrà secondo i piani, la stazione spaziale potrebbe anche essere molto meno angusta entro la prossima estate grazie a un modulo aggiuntivo costruito da Bigelow Aerospace.
L'aggiunta non assomiglierà al resto della stazione, però: è un modulo gonfiabile (altamente sofisticato) con un guscio flessibile.
Il modulo di attività espandibile di Bigelow (BEAM) sarà il primo modulo di spazio espandibile non rigido per ospitare gli occupanti umani. Il BEAM dovrebbe arrivare, sgonfiato e compatto, a bordo dell'ottava missione di rifornimento del carico SpaceX ISS nel 2015. Una volta fissato all'ISS dal robot Canadaarm2, il BEAM si gonfierà in una stanza di 13 piedi per 11 e gli astronauti inizieranno un test pianificato di due anni, sostenuto dalla NASA. In particolare, la NASA è interessata a come la struttura resiste a cose come i colpi di micro meteore e radiazioni rispetto alle strutture rigide più tradizionali, principalmente metalliche, come la stessa ISS.
Senza un telaio rigido, la fragilità e le perdite d'aria sono, ovviamente, una preoccupazione. Ma il guscio di BEAM è costruito meno come un pallone e più come uno spesso pneumatico avvolto in un giubbotto simile al Kevlar. Michael Gold, direttore delle operazioni DC e della crescita aziendale presso Bigelow Aerospace, afferma che la natura flessibile di BEAM è parte del motivo per cui potrebbe offrire grandi vantaggi.
A differenza delle strutture rigide come la ISS, BEAM è più adatto a soddisfare molte delle esigenze di prossima generazione della NASA: può essere adattato ad attività o missioni specializzate, ad esempio come spazio di esercizio o un luogo in cui gli astronati possono condurre esperimenti e può essere collegato insieme per formare strutture ancora più grandi. Più volume interno significa anche più spazio per i materiali di consumo.
Forse il vantaggio più importante di BEAM e degli altri progetti di Bigelow Aerospace, tuttavia, è che la loro impronta di lancio è abbastanza piccola e leggera a soli 3.000 sterline, il che rende molto meno costoso il lancio rispetto a strutture rigide di dimensioni simili.
In confronto, il peso totale della ISS è 925.000 sterline - o sarebbe, se fosse seduto sulla terra, piuttosto che in orbita.
"Non solo ti proteggeremo dagli asteroidi e dalle radiazioni", afferma Gold, "ma [anche] da una minaccia molto maggiore, che sono tagli di bilancio. La nostra tecnologia può essere implementata per una frazione del costo dei sistemi tradizionali ".
Mentre la NASA e le agenzie spaziali internazionali si sforzano di spostare gli astronauti verso Marte e oltre, affrontando battaglie di bilancio sulla Terra, capire come fare di più con meno è una delle innovazioni più necessarie nell'esplorazione spaziale moderna.
La società ha già testato i concetti di BEAM in orbita, con imbarcazioni precedenti (e in qualche modo più piccole) Genesis I e Genesis II, che sono state lanciate e testate nel 2006 e 2007 a bordo di razzi nucleari dell'era sovietica convertiti.
Questa nuova serie di test BEAM sarà la prima con astronauti umani all'interno, tuttavia. La NASA sta attualmente testando il modulo BEAM sul terreno, sia con Bigelow che con tester di materiali indipendenti, per capire come i suoi materiali si allungano e mantengono la forma nel tempo, nonché esattamente come le strutture falliscono quando vengono superate i loro limiti.
L'idea di utilizzare materiali non rigidi per le strutture nello spazio esiste da decenni. La NASA ha progettato e testato il concetto sul campo, ma il modulo BEAM sarà la prima struttura non metallica e flessibile ad essere testata nello spazio dagli astronauti. Test umani sta finalmente accadendo ora, perché la NASA sta cercando modi per portare le persone su Marte e altre destinazioni lontane, che richiederanno un veicolo spaziale più grande e una maggiore capacità dell'equipaggio.
Jason Crusan, direttore dei sistemi avanzati di esplorazione della NASA, dice una volta che il modulo BEAM sarà installato sulla ISS la prossima estate, misurare come le perdite del modulo saranno una delle preoccupazioni principali.
"Tutto perde ad un certo punto, anche le nostre strutture solide e rigide", afferma Crusan. "Ci sono punti e sigilli e simili, e capire come possono colare o meno nel tempo e [con BEAM] sarà davvero importante per noi".
Crusan afferma inoltre che l'interno di BEAM sarà dotato di sensori di temperatura, impatti di micro-meteoriti e radiazioni, che dovrebbero aiutare la NASA a comprendere meglio in che modo i veicoli spaziali non rigidi sono più o meno pericolosi per gli astronauti per lunghi periodi di tempo .
Anche il modo in cui il modulo soft-shell reagisce alle radiazioni è fonte di preoccupazione per la NASA. Ma questa potrebbe essere un'altra area in cui l'uso di una struttura non rigida, principalmente non metallica, offre un vantaggio sostanziale.
"Quando [le strutture metalliche sono] colpite da una particella di radiazione, l'unica particella si divide in molte", afferma Crusan. "Le strutture soft-good [come BEAM] non hanno elementi metallici, quindi la tua particella rimane una particella ad alta energia e passa proprio attraverso."
In teoria, quindi, la piccola struttura gonfiabile di BEAM dovrebbe significare un minor numero di attacchi di radiazione più concentrati che passano attraverso il modulo, piuttosto che uno spruzzo di molte più meno potenti, sebbene potenzialmente dannose particelle come quelle a cui sono sottoposti gli astronauti su ISS e altri veicoli spaziali con guscio metallico.
Il modulo BEAM e i suoi successori (la società sta lavorando anche su strutture più avanzate e più grandi, come il BA 330 da 330 metri cubi) può essere fondamentale per i piani futuri della NASA mentre gli umani si avventurano ulteriormente nello spazio.
La NASA è molto lontana nello sviluppo di un veicolo di lancio di nuova generazione, lo Space Launch System o SLS, così come una nuova capsula, Orion. Entrambi dovrebbero fare il loro primo lancio nel 2017 e, come il BEAM, dovrebbero aiutare a fare passi da gigante nello spazio.
"Il prossimo componente di cui abbiamo bisogno in orbita è qualcosa che estende la durata di Orione oltre la sua durata inferiore a 30 giorni e l'equipaggio di quattro persone a periodi sempre più lunghi", afferma Crusan, "e sarà una sorta di limite habitat."
Se i test procedono come previsto, la natura flessibile, modulare, a basso costo di BEAM e altri moduli futuri come questo potrebbe formare gli habitat limitati di cui gli astronauti avranno bisogno durante il lungo viaggio su Marte e oltre.
