In una delle stive del volo inaugurale di Vega-C, è stata imbarcata la piattaforma GreenCube, la più piccola mai utilizzata per la coltivazione di una pianta; è un campicello che misura 30 x 10 x 10 cm su cui si stanno testando le risposte botaniche ad un ambiente sconosciuto del nostro pianeta, in quasi assenza di gravità e con condizioni decisamente ostili alle nostre piante.

Il piccolo satellite è stato realizzato da un accordo tra l’Agenzia Spaziale Italiana, che coordina il progetto e l’Università La Sapienza di Roma, con ENEA e l’Università di Napoli ‘Federico II’.

Il CubeSat è stato progettato dal gruppo di ricerca ‘S5Lab’ della Sapienza, coordinato da Fabio Santoni del Dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica diretto da Maria Sabrina Sarto e da Fabrizio Piergentili del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale diretto da Paolo Gaudenzi. Le operazioni del satellite sono seguite dal team di ricercatori e studenti dell’S5Lab attraverso le stazioni di terra del DIAEE e del DIMA a Roma e dalle antenne del Broglio Space Center di Malindi, in Kenya alle cui operazioni sta partecipando Diego Amadio, insieme al team del Broglio Space Center.

Basato su coltura idroponica a ciclo chiuso e dotato di sistemi di illuminazione specifica, controllo di temperatura e umidità per rispondere ai requisiti restrittivi degli ambienti spaziali, GreenCube sta sperimentando l’evoluzione di una pianta della famiglia delle brassicaceae –il crescione- in un ciclo completo di crescita in condizioni estreme di elevata produttività, per 20 giorni di test. Alloggiato in un ambiente pressurizzato, il piccolo apparecchio è dotato di un sistema integrato di sensori per il monitoraggio e controllo da remoto dei parametri ambientali, che inizia dal primo sboccio per seguire poi l’intera vita e lo stato di salute, trasmettendo a terra in totale autonomia tutti i dati acquisiti.

Il satellite si compone di due unità: la prima contiene il campione di verdure, il sistema di coltivazione e controllo ambientale, la soluzione nutritiva, l’atmosfera necessaria e i sensori; la seconda unità ospita la piattaforma di gestione e controllo del veicolo spaziale. Per la dimostrazione, il team di GreenCube ha predisposto il laboratorio di coltivazione equipaggiandolo con una matrice di semi e un terreno di crescita adatti alla crescita in microgravità e al lancio su un vettore spaziale, sensori di vario tipo quali di pressione atmosferica, di composizione dell’aria, di temperatura e umidità, insieme a sistemi fotografici per la verifica dello sviluppo delle piante. I principali attuatori della missione sono composti dal sistema di irrigazione delle piante, dalle ventole di ricircolazione dell’aria, da riscaldatori e sistemi di raffreddamento ed infine dalle luci LED che permettono alle piante di svolgere un normale ciclo circadiano in un ambiente simile. Tutti i sistemi sono sigillati all’interno di una stanza pressurizzata alloggiata in due delle tre unità CubeSat

Ma è così importante far crescere delle piante al di fuori dal mondo? “La ricerca spaziale -afferma in un comunicato il ricercatore Luca Nardi del laboratorio Biotecnologie di ENEA- si sta concentrando sullo sviluppo di sistemi biorigenerativi per il supporto alla vita nello spazio; le piante hanno un ruolo chiave come fonte di cibo fresco per integrare le razioni alimentari preconfezionate e garantire un apporto nutrizionale equilibrato, fondamentale per la sopravvivenza umana in condizioni ambientali difficili”. E in effetti i piccoli impianti di coltivazione in assenza di suolo possono svolgere un ruolo chiave per soddisfare le esigenze alimentari dell’equipaggio, minimizzare i tempi operativi ed evitare contaminazioni, grazie al controllo automatizzato delle condizioni ambientali. Però il sistema di coltivazione in orbita, consentendo la massimizzazione dell’efficienza sia in termini di volume che di consumo di energia, aria, acqua e nutrienti, potrà essere una guida importante per metodologie alternative di piantagioni sul nostro pianeta. Starà poi alla fantasia e alla sperimentazione degli scienziati individuare nuove strade per migliorare l’efficienza della botanica senza danneggiare il suolo utilizzato.

Nel corso della missione sono stati previsti parallelamente anche esperimenti di coltivazione a terra all’interno di una copia esatta del satellite per verificare gli effetti delle radiazioni, della bassa pressione e della microgravità sulle piante.

Il confronto tra i risultati degli esperimenti ottenuti nello spazio e a terra sarà cruciale per valutare la risposta delle piante alle condizioni di stress estremo e la crescita delle verdure in orbita al fine di utilizzarle come alimento fresco ed altamente nutriente nelle future missioni.

Oltre alla capacità di convertire anidride carbonica in biomassa edibile, gli organismi vegetali sono in grado di rigenerare risorse preziose come aria, acqua e nutrienti minerali.

Dunque, negli obiettivi della missione c’è la dimostrazione delle funzionalità di un laboratorio biologico autonomo per la coltivazione. Il laboratorio può poi essere riproposto per la coltivazione di altre piante, fornendo uno strumento “chiavi in mano” per la coltivazione spaziale e per il performance testing della crescita e della germinazione di piante in ambienti particolarmente stressanti, quali la microgravità, la coltivazione in ambiente chiuso e con luci a LED.

Al momento -a 12 giorni dal lancio- tutti i parametri operativi del satellite sono stati verificati positivamente, con la soddisfazione del team dei giovani ricercatori e degli allievi che hanno preso parte alle delicate fasi di progettazione e sviluppo di un progetto così interessante. È una fase che segna inequivocabilmente la valutazione delle condizioni ambientali del payload per l’inizio della fase di coltivazione, che ha una durata di circa 15 giorni. Terminato l’esperimento, il satellite continuerà a fare scaricamento dei dati acquisiti durante la coltivazione, a testare il sistema propulsivo PETRUS e attivando un dispositivo che permetterà ai radio-amatori di tutto il mondo di contattare il satellite nella sua particolare orbita, a 5.800 km. di altitudine.

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