Verso l’infinito… e oltre! La progettazione delle nuove tute spaziali

Non è certo questione di moda, bensì di efficienza e affidabilità. Queste le caratteristiche che dovranno orientare la progettazione e realizzazione delle nuove tute necessarie agli astronauti per le prossime missioni spaziali. A cominciare dal programma Artemis della Nasa, che – secondo il cronoprogramma in atto – dovrebbe riportare gli umani sulla Luna entro la metà di questo decennio (2025). A ciò si aggiungono le missioni – pubbliche o private – con equipaggio su Marte, ipotizzate per gli anni 2030 o 2040.

Progettare una tuta spaziale efficiente non è affatto una cosa semplice. Dal 2007, l’agenzia spaziale ha speso circa 420 milioni di dollari per progettare nuove tute, senza però riuscire ad implementarne nessuna. Dopo tanti fallimenti, il mese scorso la NASA ha annunciato di aver scelto di esternalizzare il lavoro, affidandolo a due aziende accuratamente selezionate per realizzare la prossima generazione di tute, il nuovo “outfit spaziale” d’alta moda! Si tratta della Axiom Space (in Texas) e della Collins Aerospace (in North Carolina), che svilupperanno autonomamente i loro innovativi modelli. La selezione delle due aziende, avvenuta tramite un bando di gara indetto dalla NASA nel 2021, con la partecipazione di oltre 40 concorrenti, si è basata sulla valutazione dei prototipi di tuta presentati dalle diverse aziende.

Per finanziare questo progetto, che rientra nell’ambito del contratto Exploration Extravehicular Activity Services (xEVAS), la NASA ha stanziato circa 3,5 miliardi di dollari fino al 2034; le tute realizzate dalle due aziende saranno acquistate come “servizio”, una formula che consentirà a entrambe le aziende di produrre e commercializzare tute aggiuntive anche per missioni commerciali che non riguardano la NASA. “Axiom – spiega Mark Greeley, responsabile del programma xEVAS di Axiom – utilizzerà AxEMU (questa la denominazione del modello di tuta prodotto da Axiom) per supportare tutti i nostri clienti. AxEMU è in grado di supportare le passeggiate spaziali in qualsiasi ambiente i nostri clienti desiderino”.

Il cronoprogramma pianificato prevede che, dopo le dimostrazioni delle nuove tute in orbita terrestre, esse siano usate per l’imminente ritorno sulla Luna, nella missione “Artemis III”, che vedrà la partecipazione di due astronauti, un uomo e una donna. Le tute indossate per avventurarsi sulla superficie lunare saranno fornite da una delle due aziende. L’azienda che non sarà scelta per il primo allunaggio fornirà invece le tute per le missioni Artemis successive.

Non si conoscono ancora i dettagli dei progetti delle nuove tute spaziali. Ma è noto che, per superare il processo di selezione, le due aziende abbiano dovuto dimostrare di essere in grado di soddisfare circa 80 requisiti prestabiliti dalla NASA, mentre è stata lasciata loro piena libertà riguardo al design delle tute. I requisiti richiesti sono legati agli obiettivi unici delle missioni Artemis e alla loro differenza rispetto alle missioni Apollo degli anni ‘60 e ‘70. Gli astronauti di Artemis, infatti, trascorreranno più tempo dei loro predecessori sulla superficie lunare ed esploreranno luoghi diversi, comprese le oscure profondità dei crateri che potrebbero contenere ghiaccio d’acqua.

Ciò richiede una maggiore mobilità rispetto alla goffaggine mostrata nella marcia e nell’arrampicata dalle tute del programma Apollo – e anche una maggiore adattabilità alla corporatura degli astronauti. “Dobbiamo pensare alla diversità – afferma Amy Foster, storica dello spazio all’University of Central Florida -, non vorrei che qualcuno fosse escluso dall’opportunità di volare su Artemis perché la sua corporatura non si adatta alla tuta”.

Tra i principali requisiti, le tute devono consentire di effettuare almeno sei escursioni sulla superficie lunare per ogni missione. Le missioni dovranno essere almeno una al giorno e ognuna di esse dovrà durare più di otto ore. Gli astronauti devono essere in grado di entrare e uscire dalle tute senza assistenza e il tempo totale di preparazione per avventurarsi fuori da un lander o da un habitat non deve superare i 90 minuti.

Inoltre, sia la Axiom che la Collins stanno progettando le loro tute con un ingresso posteriore. Ciò significa che invece di indossare la tuta all’interno di una camera di compensazione e poi uscire da un veicolo spaziale – come avviene con le tute attuali -, questi nuovi modelli potrebbero essere ancorati esternamente a una speciale camera di compensazione progettata dalla NASA, chiamata “porta per la tuta”. In questo modo, nessuna parte esterna della tuta arriverebbe a contatto con l’interno del veicolo spaziale, riducendo la quantità di regolite lunare, o polvere lunare, potenzialmente dannosa, che normalmente viene trascinata all’interno.

Ancora, le nuove tute dovranno, in un certo senso, essere a “taglia unica”, cioè poter essere utilizzate in più missioni da un gruppo eterogeneo di astronauti con un’ampia gamma di corporature. Ogni tuta deve poter essere indossata dal 90% della popolazione maschile e femminile, che comprende persone alte da 1,50 fino a 1,90 mt, con un peso compreso tra 42 e 110 kg. Le tute, poi, dovranno essere dotate di accessori – tra cui martelli, rastrelli, scalpelli e torce elettriche portatili – per prelevare campioni di materiale per studi successivi. Inoltre, dovranno essere estremamente maneggevoli e dotate di un torso e di articolazioni mobili che consentano agli astronauti di muoversi in modo più naturale attraverso il paesaggio lunare accidentato e a bassa gravità. La NASA ha stabilito anche che il materiale delle tute non esponga gli astronauti a suoni superiori a 115 dB. La loro robustezza, invece, deve essere in grado di ridurre a 1/2500 le possibilità che i micrometeoriti possano perforarne l’esterno. Inoltre, le tute devono essere in grado di eliminare in qualche modo fino a mezzo litro di vomito dagli occhi, dal naso e dalla bocca di un passeggiatore lunare nel caso in cui questi rigurgiti all’interno del casco.

Le tute devono rimanere funzionali anche dopo essere state lasciate sulla superficie lunare: inizialmente per 210 giorni, come richiesto dalla Nasa, ma eventualmente per tre anni. Questo potrebbe consentire agli astronauti delle future missioni di rivisitare i siti di arrivo precedenti e riutilizzare le tute lasciate, invece di dover portare con sé le proprie:

Ma la caratteristica forse più importante è che le tute devono essere progettate per una nuova e audace era di esplorazione lunare. Le missioni Apollo, infatti, si sono concentrate in modo conservativo sulle regioni equatoriali del lato vicino della Luna, mentre le missioni Artemis si avventureranno in luoghi più difficili, al Polo Sud della Luna. Qui gli astronauti potranno esplorare alcune delle regioni permanentemente in ombra della Luna (PSR), ovvero crateri angolati in modo tale che il Sole non raggiunga mai le loro profondità, con temperature che possono scendere fino a -240 gradi C°.