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La corsa all’economia dello spazio. L’Europa punta 16 miliardi

La Commissione europea propone di aumentare il budget per l’economia dello spazio. Obiettivo: salvaguardare l’industria locale e la competitività nel campo dei satelliti

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Sedici miliardi di euro per la corsa allo spazio. A tanto ammonta la spesa iscritta dalla Commissione europea nella proposta di budget 2021-2027. Circa 5 miliardi in più rispetto agli investimenti 2014-2020, tre volte tanto quelli del precedente settennato. D’altronde, come si legge nella propostache la Commissione ha spedito a Europarlamento e Consiglio europeo per avviare le negoziazioni (il cosiddetto trilogo), “tecnologia, dati e servizi spaziali sono diventati indispensabili nella vita quotidiana degli europei e giocano un ruolo essenziale per preservare vari interessi strategici. L’industria spaziale dell’Unione è già una delle più competitive al mondo”. Il primato, però, non è per sempre. “L’emergere di nuovi concorrenti e lo sviluppo di nuove tecnologie stanno rivoluzionando i modelli industriali tradizionali”, prosegue il documento.

Per questo Bruxelles intende aumentare gli investimenti. I programmi Galileo e Egnos, per la navigazione satellitare globale e regionale, riceveranno 9,7 miliardi. L’obiettivo è arrivare a fornire servizi gratuiti sempre più accurati, con un margine di errore nel posizionamento di 20 centimetri. Egnos è adoperato in 350 aeroporti per coordinare gli atterraggi quando c’è maltempo. Ed entro il 2035 la Commissione si aspetta un aumento del 4% dei voli sull’Europa. Galileo da quest’anno è integrato in ogni auto venduta in Europa per supportare il sistema automatico di chiamate di emergenza, Ecall, mentre dal 2019 integrerà tachigrafi digitali per controllare chi sfora i limiti di velocità.

E in futuro potrebbe tornare utile per applicazioni come droni, auto a guida autonoma e robot.

Altri 5,8 miliardi incasserà il programma Copernicus. Consiste nell’osservazione satellitare della terra e viene adoperato per monitorare emergenze ambientali, per la sicurezza in mare e per il cambiamento climatico. In futuro i dati saranno resi aperti per consentire a imprese e startup di costruire il proprio modello di business anche sulla base delle informazioni raccolte dai satelliti Ue. Per l’agricoltura, per esempio.

Infine 500 milioni foraggeranno i programmi di sicurezza. Da un lato la sorveglianza dello spazio, dall’attività solare agli asteroidi fino al rientro dei satelliti. Oggi un satellite su tre è prodotto in Europa. Un secondo piano, chiamato Govsatcom, svilupperà canali di comunicazione via satellite blindati e dallo spazio servirà a monitorare le frontiere e a fornire dati alle forze dell’ordine.

La staffetta globale Quella dello spazio è un’industria che già oggi in Europa dà lavoro a 231mila persone. Nel 2017 la Commissione stima che il settore abbia fatturato ricavi tra 53 miliardi di euro e 62 miliardi, a seconda dei servizi inclusi nel censimento. Un volume di affari secondo solo agli Stati Uniti.

La corsa alle stelle, però, si sta facendo sempre più agguerrita. Cina e Indiasono entrate a gamba tesa nella competizione. “Nel breve periodo, la riduzione dei costi di accesso allo spazio e la competizione da parte di altre nazioni che vogliono avventurarsi nell’esplorazione spaziale stanno portando a un’evidente conseguenza: l’Europa rischia di essere messa da parte nel settore dei lanciatori”, si legge nel pamphlet L’economia dello spazio, scritto a quattro mani di Andrea Sommariva, economista dell’università Bocconi di Milano, e da Giovanni Bignami, presidente dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), deceduto nel maggio del 2017.

È un rischio che riconosce la stessa Commissione europea nel documento del trilogo: “In termini di competitività, l’industria spaziale europea sta affrontando una dura concorrenza da parte di tradizionali, emergenti e nuove potenze dello spazio e da attori industriali. In aggiunta l’ecosistema di business sta spostando il focus dall’infrastruttura ad applicazioni e servizi. Questo pone l’industria europea sotto pressione (dai lanciatori di satelliti fino ai fornitori di servizi nell’indotto)”. Nel 2014 il settore dei lanciatori valeva 2,4 miliardi di dollari e 36mila impiegati.

Per Sommariva e Bignami, “finora il continente è rimasto legato al vecchio modello, ovvero contratti statali all’interno di un mercato basato su un monopolio di fatto”. È Ariane, che costruisce lanciatori e missili medi e pesanti. Fa eccezione l’italiana Avio, che produce razzi medi e piccoli, i Vega. “Servirebbero nuove politiche europee che cerchino di aumentare la competizione, far nascere nuove “Avio” e così far avanzare l’Europa verso l’indipendenza del settore dei lanciatori”, si legge nel libro. Qualcosa si muove, anche in Italia. D-Orbit è una startup di Fino Mornasco, nel Comasco, specializzata in sistemi di trasporto di satelliti. Ha firmato accordi con Ariane, ma anche con privati, come l’olandese Hyperion. Persino la Cina è interessata ai suoi progetti.

 

satelliti

A Madrid, vista dalla cattedrale dell’Almudena (foto: Gerard Julien/AFP/Getty Images)

Dal pubblico al privato

Il neonato Space economy evolution lab (See lab), centro di ricerca presso la Scuola di direzione aziendale della Bocconi, diretto proprio da Sommariva, cita un fatturato globale del settore spazio di 350 miliardi di dollari. Spiega Sommariva: “Il 70% deriva dalla fornitura di servizi, mentre il 30% circa dal comparto manifatturiero”, ossia la costruzioni di razzi, satelliti e strutture a terra. Appannaggio dei governi, lo spazio sta diventando però sempre di più un’impresa privata.

Per il See lab il risultato di investimenti come la SpaceX dell’imprenditore Elon Musk, la Blue Origin del patron di Amazon, Jeff Bezos, o Spaceship One, fondata dal cofondatore di Microsoft Paul Allen, è che il costo medio di un chilo di materiale lanciato nello spazio costa circa le metà rispetto a vettori classici. Come l’europeo Ariane. In sostanza, il vecchio continente rischia di non avere più prezzi competitivi per andare in orbita.

“I governi sono i grandi clienti. Quello che cambia nell’economia dello spazio è come contrattano queste forniture”, spiega Ian Christensen, direttore programmi privati della Secure World Foundation, fondazione statunitense che promuove sostenibilità e cooperazione nella corsa allo spazio. Per lo stesso Sommariva occorre “cooperazione internazionale per i progetti più avanzati. Nessuno da solo ha i soldi”. È il caso del Lunar orbital platform gateway, uno stazione spaziale che orbita intorno alla Luna. Al progetto lavorano la Nasa, l’Agenzia spaziale europea, la russa Roscosmos, la giapponese Jaxa e la Csa dal Canada. “Si stima che i primi elementi saranno installati nel 2022. Sarà uno spazioporto che potrebbe favorire la ricerca di minerali sulla Luna”, osserva Sommariva.

Una delle frontiere dell’economia dello spazio è l’estrazione di minerali fondamentali per l’industria terrestre, come le terre rare. “Questa base potrebbe far nascere attività minerarie nello spazio, partendo dalla Luna”, suggerisce Sommariva.

Sull’esito di questa ricerca è scettico Ugo Bardi, docente di chimica all’università di Firenze e presidente dell’associazione per gli studi su peak oil e gas (Aspo). “Penso che trasportare minerali dallo spazio alla terra resterà molto costoso. Penso che funzionerà l’uso nello spazio di metalli leggeri per assemblare piccoli satelliti in orbita. Avrebbe un immediato risparmio”, evidenzia Bardi.

Gli obiettivi di Bruxelles

Se l’estrazione di minerali e metalli resta una frontiera più lontana, il primo campo per misurare le potenze spaziali è l’economia legata alle orbite intorno alla Terra in cui gravitano i satelliti. Da qui la spinta del budget europeo 2021-27. Come riconosce Bruxelles, il sistema dei 30 satelliti di Galileo, il cui lancio in orbita sarà concluso nel 2020, richiede investimenti in infrastrutture e lanciatori. L’agenzia europea per il sistema globale di navigazione satellitare (Gnss), calcola che entro il 2030 prodotti e servizi basati su questa tecnologia muoveranno un giro d’affari da 250 miliardi di euro. Perciò, avverte Bruxelles “il valore aggiunto del sistema europeo Gnss non risiede soltanto nell’assicurare l’indipendenza dell’Europa rispetto a una tecnologia critica, ma anche nell’assicurare importanti benefici macroeconomici”.

Oggi 100 milioni apparecchi si collegano a Egnos, ma entro il 2027 ci si aspetta che triplichino a 290 milioni. E i satelliti dovranno rafforzare la rete di comunicazioni 5G, per raggiungere “i nuovi traguardi della banda larga, 30 mbps (download) entro il 2020 ed entro il 2025 100 mbps per tutti, anche nelle aree più remote”.

Il budget aggiuntivo a Copernicus, per esempio, consentirà di concentrarsi sugli effetti del cambiamento climatico e sulla sorveglianza per stroncare traffici illegali. Nel precedente settennato il programma ha sottoscritto 1.100 contratti di fornitura per un valore di oltre 2,1 miliardi.

Bruxelles stima tra il 2017 e il 2035 un indotto che va dai 67 miliardi di euro ai 131 miliardi. Un raddoppio. Senza però specificare a quali condizioni si possa verificare il passaggio da un estremo all’altro della forbice. Questo vale anche per i posti di lavoro creati: 12mila diretti e tra 27mila e 37mila nell’indotto. Sempre con ampie oscillazioni e senza una spiegazione del come e perché.

Bruxelles intende rivedere anche la cinghia di trasmissione delle decisioni. Le strategie restano in capo alla Commissione, che si avvarrà di due superconsulenti. Una è l’Agenzia spaziale europea, Esa, alla quale sarà affiancata con un ruolo di primo piano l’Agenzia dell’Unione europea per il programma spaziale. È in realtà un nuovo nome per un ente già esistente, l’Agenzia nazionale del sistema globale di navigazione satellitare europeo. La Commissione punta a chiudere il trilogo con Europarlamento e Consiglio in tempi stretti. Entro il 2019 vorrebbe ottenere il via libera al nuovo piano di spesa.

 
  

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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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In Cina sono nati topi da due madri (e sono in salute)

Utilizzando cellule staminali e l’editing genico, un team di ricercatori dell’accademia delle scienze cinese è riuscito a far nascere una cucciolata di topi in buona salute da due madri

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Nuove nascite nei laboratori dell’Accademia delle scienze cinese. Una cucciolata di topi del tutto in salute. Ma la cosa sorprendente è che questi animali sono nati da genitori dello stesso sesso, e più precisamente da due madri. A raccontarlo sulle pagine di Cell Stem Cell sono stati proprio i ricercatori dell’Accademia delle scienze, in Cina, che servendosi delle cellule staminali e dell’editing genetico sono riusciti a dare alla luce topi sani da due madri. Sono nati, precisano i ricercatori, anche topi di due padri, ma sono riusciti a sopravvivere per soli due giorni.

Mentre alcuni rettili, anfibi e pesci possono riprodursi per partenogenesi, ovvero quella tipologia di riproduzione asessuata che non richiede alcun intervento da parte del maschio, è difficile per i mammiferi fare lo stesso anche con l’aiuto delle tecnologie più innovative: infatti, nei mammiferi, poiché alcuni geni materni e paterni vengono spenti durante lo sviluppo della linea germinale a seguito di un meccanismo chiamato imprinting genetico (ovvero la modulazione dell’espressione di una parte del materiale genetico), la prole che non riceve materiale genetico da una madre e un padre potrebbe subire anomalie dello sviluppo o non essere vitali.

“Eravamo interessati a capire il perché i mammiferi possono riprodursi solo sessualmente. Così abbiamo cercato di scoprire se i topi nati da due genitori di sesso femminile, o maschile, sarebbero potuti essere creati utilizzando cellule staminali embrionali aploidi con delezioni genetiche”, afferma l’autore Qi Zhou.

(foto: Leyun Wang)

 

Per capirlo, Zhou e il suo team di ricercatori hanno usato cellule staminali embrionali (Esc) aploidi, ovvero cellule che contengono metà del numero normale di cromosomi e il dna di un solo genitore. Successivamente, i ricercatori, servendosi di complesse tecniche di editing genetico, sono riusciti a iniettare queste cellule staminali contenenti il dna di un genitore femminile negli ovuli di un altro topo femmina. Al termine della sperimentazione, i ricercatori hanno osservato che da 210 embrioni sono riusciti a far nascere 29 topi sani (e che sono vissuti fino all’età adulta). “In questo studio abbiamo scoperto che le Esc aploidi erano più simili alle cellule germinali primordiali, i precursori di uova e spermatozoi, mentre l’imprinting genetico che si verifica nei gameti è stato cancellato”, spiegano i ricercatori.

Successivamente, i ricercatori sono riusciti a far nascere anche 12 topi da due padri con una procedura molto simile ma ancor più complessa. In questo caso, tuttavia, dopo aver modificato geneticamente le Esc aploidi di un topo maschio e averle iniettate insieme allo sperma dell’altro padre in una cellula uovo privata del suo materiale genetico, i cuccioli sono riusciti a sopravvivere solamente 48 ore dopo la nascita. Ora, il prossimo passo dei ricercatori sarà quello di migliorare quest’ultimo procedimento in modo tale che i cuccioli di topo nati da due padri possano riuscire a vivere fino all’età adulta. “Abbiamo anche rivelato alcune delle regioni genomiche più importanti che ostacolano lo sviluppo dei topi con genitori dello stesso sesso, informazioni che sono preziose e interessanti anche per lo studio dell’imprinting genomico e della clonazione animale, concludono i ricercatori.

In passato, precisiamo, che altri tentativi erano stati fatti per facilitare la riproduzione dello stesso sesso nei topi. Alcuni scienziati si erano concentrati sulla creazione di spermatozoi con il dna femminile e viceversa, di ovuli con il dna di un padre, mentre altri avevano utilizzato cellule staminali e l’editing genetico. Per fare qualche esempio, in uno studio del 2004 i ricercatori erano riusciti a creare i primi topi da due madri, dimostrando l’importanza dell’imprinting genetico nell’impedire la partenogenesi. Nel 2010, invece, un altro studio era riuscito a produrre topi da due padri utilizzando cellule staminali derivate dalla pelle (ma arrivare a un topo con solo dna maschile attraverso questa tecnica aveva richiesto più generazioni). Finora, tuttavia, tutti i topi nati in questi studi avevano ancora molti difetti di sviluppo. Risultati simili a questo ultimo studio, invece, erano stati raggiunti dagli stessi ricercatori dell’Accademia delle scienze cinese nel 2011, utilizzando un metodo che si basava su un intermediario femminile, tra i due padri.

 
  

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Nobel per la fisica 2018, perché hanno vinto i laser

Ad Ashkin, Moureau e Strickland il premio Nobel per la fisica 2018 “per i loro studi innovativi nel campo della fisica dei laser”. Ecco perché sono importanti

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Ha vinto, dunque, la luce. La Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il premio Nobel per la fisica 2018 ad Arthur Ashkin, dei Bell LaboratoriesGérard Mourou, della University of Michigan, e Donna Strickland, della University of Waterlooper i loro studi rivoluzionari nel campo della fisica dei laser. I tre inventori, spiegano da Stoccolma, hanno cambiato per sempre la fisica dei laser, permettendo di osservare, sotto una nuova luce (sic!), oggetti microscopici e processi rapidissimi: lo sviluppo di laser sempre più potenti e avanzati ha permesso infatti di mettere a punto strumenti di precisione che hanno spianato la strada verso aree di ricerca inesplorate e che hanno (e avranno) innumerevoli ricadute nel campo industriale e medico, oltre che nella fisica di base.Chi sono i vincitori 
(immagine: Nobel Prize)
Cominciamo dal raccontare chi sono i protagonisti di questa giornata. Arthur Ashkin, cui è andata la prima metà del premio, è uno scienziato statunitense classe 1922 che si è formato alla Columbia University e alla Cornell University. Fin dagli anni sessanta ha lavorato alla manipolazione di particelle mediante luce laser, inventando le cosiddette pinzette ottiche, uno strumento che – come suggerisce il nome – consente di acchiappare e manipolare molto precisamente, con la luce, particelle microscopiche come atomi, molecole e cellule biologiche. Ashkin, inoltre, si può considerare quasi un Nobel doppio: il suo lavoro, infatti, ha fornito le basi per gli studi sul raffreddamento e intrappolamento degli atomi condotti da Steven Chu, insignito del Nobel per la fisica nel 1997.Membro di innumerevoli società scientifiche, Ashkin ha lavorato per quarant’anni, fino al 1992, nei Bell Laboratories, per poi continuare, come ha lui stesso raccontato, a “lavorare da casa”.Gli altri due premiati, cui va ¼ del riconoscimento, sono Gérard Mourou e Donna Strickland. Mourou è uno scienziato francese che lavora per la University of Michigan, per la École Polytechnique di Palaiseau e per altri istituti di ricerca, co-inventore (insieme a Strickland, per l’appunto) della cosiddetta chirped pulse amplification (Cpa), una tecnica che permette di amplificare un impulso di radiazione elettromagnetica. Mourou ha inoltre inventato, nel 1994, una tecnica per evitare la divergenza dei fasci laser, sfruttando e combinando i fenomeni della diffrazione e della rifrazione.Strickland – la terza donna al mondo, dopo Marie Curie e Maria Goeppert-Mayer, a ricevere il Nobel per la fisica – è una ricercatrice canadese in forza alla University of Waterloo. Si è laureata in ingegneria fisica alla McMaster University e ha completato il dottorato di ricerca alla University of Rochester. Fu proprio durante il periodo di dottorato che lavorò, insieme a Mourou, alla chirped pulse amplification, il tema per cui le è stato assegnato il massimo riconoscimento. Attualmente dirige un gruppo di ricerca che si occupa di laser ultraveloci e ad alta intensità per studi nel campo dell’ottica nonlineare.Intrappolamento ottico Tutto parte da un’idea apparentemente visionaria: usare la luce per manipolare gli oggetti (inevitabile pensare al raggio traente di Star Trek). D’altronde, come sappiamo bene quando ci esponiamo al sole, la luce porta energia: e dunque, perché non provare a usare questa energia per afferrare, spingere e tirare oggetti microscopici? Detto, fatto: subito dopo l’invenzione del primo laser, negli anni sessanta, Arthur Ashkin si rese conto che le caratteristiche dei fasci laser (in particolare il fatto che si trattasse di luce coerente, cioè con differenze di fase costanti, e che i fasci stessi fossero estremamente focalizzati) li rendevano adattissimi a interagire con particelle microscopiche. Cominciò subito a giocare con lo strumento, rendendosi conto che effettivamente la pressione esercitata dai laser era sufficiente per muovere piccole sferette e che le sferette erano in qualche modo attirate verso il centro del fascio, dove l’intensità della luce era maggiore. Ashkin si rese conto che si poteva sfruttare questo fenomeno per costringere le sferette a muoversi dove si voleva semplicemente usando delle lenti che focalizzassero in un punto specifico la massima intensità del fascio.Nacquero così le prime trappole ottiche, o, se si preferisce, pinzette ottiche. Uno strumento economico, veloce e soprattutto precisissimo, che permise, negli anni a seguire, di manipolare addirittura singoli atomi (ci si riuscì nel 1986, dopo aver risolto una serie di complicazioni tecniche) e soprattutto sistemi biologici: nel corso di diversi esperimenti condotti su virus, batteri e cellule viventi Ashkin mostrò che le pinzette ottiche consentivano una manipolazione che, oltre ad essere precisa, era completamente non invasiva, e consentiva per esempio di afferrare il nucleo di una cellula senza distruggerne la membrana.Impulsi cortissimi e potentissimi Veniamo all’altro breakthrough, quello relativo all’invenzione della chirped pulse amplification. Negli anni ottanta, Donna Strickland era una dottoranda della University of Rocchester. Il suo supervisor era il professor Gérard Mourou, e i due lavoravano nel laboratorio di ottica dell’ateneo statunitense. In quel momento, la fisica dei laser sembrava essere arrivata a un binario morto: in sostanza, gli impulsi laser vengono generati con una reazione a catena in cui le particelle di luce, interferendo con sé stesse in una cavità che le amplifica, ne generano di nuove. Si riteneva fosse impossibile aumentare ancora l’intensità della luce prodotta senza distruggere il materiale della cavità.Strickland e Mourou riuscirono a superare il problema, ideando una tecnica che permetteva di allungare la durata temporale di un singolo impulso laser, amplificarne l’intensità e quindi rallentarlo di nuovo. Il trucco sta nel fatto che quando si aumenta la durata di un impulso la sua potenza di picco è molto più bassa, e quindi è possibile amplificarlo senza danneggiare l’amplificatore: una tecnica semplice ed elegante. E soprattutto efficace: nel 1985 il primo dispositivo superò la prova del laboratorio, rivoluzionando completamente la fisica dei laser e aprendo la strada a nuove applicazioni in fisica, chimica e medicina.Tante applicazioni Le pinzette di Ashkin, nel corso degli anni, sono state utilizzate in moltissimi campi: è stato possibile, per esempio, studiare diversi processi biologici tra cui il comportamento delle proteine, i cosiddetti motori molecolari, le caratteristiche del dna e la vita interna delle cellule. Uno dei campi più recenti, e promettenti, è quello della cosiddetta olografia ottica, in cui si usano contemporaneamente migliaia di pinzette, per esempio, per separare le cellule del sangue sane da quelle infette, il che potrebbe essere molto utile nella lotta alla malaria e ad altre malattie. Stesso discorso per la Cpa, che ha permesso, tra le altre cose, di realizzare la telecamera più veloce al mondo – che funziona grazie a impulsi laser della durata di pochi femtosecondi, un milionesimo di miliardesimo di secondo – e trivelle microscopiche precise e potentissime, con le quali è stato possibile bucare, letteralmente, atomi, molecole e cellule viventi. Ma, assicurano gli esperti, il meglio deve ancora venire.
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Vega C si prepara al lancio. Un video ci porta dietro le quinte della missione

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Partirà da Kourou, in Guyana francese, nella seconda metà del 2019, spinto da un motore straordinario che gli conferirà una potenza senza concorrenti tra i vettori spaziali della sua categoria. Vega-C, così si chiama, è l’ultimo arrivato tra i sistemi di lancio europei, e rappresenta un motivo di orgoglio anche per la scienza e tecnologia italiane: il cuore del suo sistema è stato infatti elaborato da un’azienda italiana con sede a Colleferro.

In questo video l’Agenzia spaziale europea ci porta dietro le quinte della missione.

 

 
  

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