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Stati Uniti. Cina. Unione europea. Russia, India, Giappone e (ultimamente) Etiopia. E ancora: SpaceX, Virgin Galactic, Blue Origin, Stratolaunch. Segnatevi bene questi nomi, perché saranno i protagonisti di una competizione senza esclusione di colpi, che si giocherà tutta nei cieli. Molto in alto, per la verità: a cinquant’anni (complottisti permettendo) dallo sbarco statunitense sulla Luna, momento culmine della corsa allo Spazio che impegnò Stati Uniti e Unione sovietica nel periodo della guerra fredda, potrebbe presto cominciare, secondo alcuni tra i più autorevoli esperti di politiche spaziali, una nuova battaglia (pacifica, si spera) per l’esplorazione e la conquista dello Spazio. Con conseguenze al momento del tutto imprevedibili: è vero che la prima corsa allo Spazio ebbe ricadute scientifiche e tecnologiche di ampissima portata, ma bisogna considerare il rischio che la competizione passi oggi dal campo della scienza a quello militare. Uno scenario solo apparentemente distopico: le attuali posizioni dell’amministrazione Trump e il segreto impenetrabile sulle reali capacità tecnologiche della Cina in ambito spaziale lasciano aperte le porte a tutte le possibilità.

Ecco il nostro recap della situazione attuale.

Lo stolto guarda il dito, la Cina indica la Luna

 

Non possiamo che cominciare dalla Cina, se non altro per questioni di attualità. Pochi giorni fa, come vi abbiamo raccontato, la sonda cinese Chang’e-4 è atterrata sulla faccia nascosta del nostro satellite, stabilendo un primato storico: mentre la parte visibile della Luna, infatti, è stata esplorata in più occasioni, nessuno finora – né gli Stati Uniti, né l’Unione Europea, né la Russia, aveva tentato lo sbarco, ben più difficile, sul lato opposto.

La missione era stata lanciata il 7 dicembre scorso dalla base spaziale di Xichang, nella provincia del Sichuan, e dopo poco meno di un mese di viaggio il lander e il rover sono allunati nel cratere von Karman, un buco di dimensioni enormi – circa 2500 chilometri di diametro – ovviamente non visibile dalla Terra. Obiettivi della missione: lo studio della superficie lunare e di ciò che c’è immediatamente sotto e la rilevazione delle onde radio provenienti dallo Spazio.

L’impresa di Chang’-e 4, comunque, non è che la punta dell’iceberg. Il programma spaziale cinese iniziò ufficialmente negli anni cinquanta, quando, assistiti dall’Unione Sovietica, gli scienziati asiatici si concentrarono sullo sviluppo di missili balistici; successivamente, con il consolidamento del potere di Mao e il suo cosiddetto grande balzo in avanti (il piano di trasformazione dell’economia cinese da sistema agricolo a società industriale), il programma subì una battuta d’arresto. Bisognerà infatti aspettare al 1970 per il lancio in orbita del primo satellite cinese; otto anni più tardi, Deng Xiaoping dichiarò esplicitamente che la Cina non avrebbe preso parte alla corsa allo Spazio, almeno per quanto riguardava l’esplorazione in senso stretto, e si sarebbe piuttosto concentrata sullo sviluppo di veicoli e satelliti per le telecomunicazioni e la meteorologia.

Nel ’92, altro cambio di programma: i cinesi si resero conto, come ha ricostruito su The Conversation Wendy Whitman-Cobb, docente di scienze politiche della Cameron Unviersity, esperta in politiche spaziali, che possedere una stazione spaziale orbitante avrebbe significato guadagnare un significativo aumento di prestigio presso la comunità internazionale. Detto, fatto: fu inaugurato un nuovo programma spaziale, che portò allo sviluppo della navicella Shenzou. Successivamente iniziarono i voli con equipaggio, fu costruita la prima stazione spaziale, Tiangong-1, e poi, in tempi più recenti, fu avviata la missione Chang’e, con obiettivo la Luna. Il successo di Chang’e 4 è solo l’inizio: la Cina ha infatti in mente piani ancora più ambiziosi, tra cui la costruzione di una nuova stazione, il recupero di campioni dal suolo marziano e la fondazione di una base permanente sulla Luna. La Cina non va troppo per il sottile: stando alla road map messa a punto da China Aerospace Science and Technology Corp, la repubblica del dragone si è prepotentemente candidata a diventare leader mondiale nella tecnologia spaziale entro il 2045.

Stati Uniti: arriva lo Space Launch System, ma…https://www.youtube.com/watch?v=AOj3n0HfobU
Come rispondono (se rispondono) gli Stati Uniti. Così e così. Il Washington Post racconta che oltreoceano “non è stato ancora possibile mettere a punto una controproposta credibile ai piani di sviluppo a lungo termine della Cina. Né il popolo americano né il comando delle forze armate sembrano percepire l’importanza strategica delle operazioni della Cina nello spazio tra la Terra e la Luna. Vedono tutto attraverso le lenti dell’esperienza passata durante la guerra fredda, assumendo che le motivazioni che spingono la Cina siano le stesse di quelle che spingevano l’Unione sovietica – sostanzialmente prestigio e ‘spunta di caselle’ – ma non è così”.

Il programma su cui più di ogni altro si sta concentrando l’agenzia spaziale statunitense è lo sviluppo e la costruzione dello Space Launch System, “il razzo più grosso e potente mai realizzato nella storia”, che nelle intenzioni dovrebbe aprire una nuova era per l’esplorazione dello Spazio aperto, al di là della bassa orbita terrestre. Sostanzialmente, lo Sls è un vettore che la Nasa impiegherà per il lancio delle nuove particelle, con o senza equipaggio, come per esempio la capsula Orion, con destinazione Marte.

Poi ci sono, naturalmente, altre questioni sul tavolo: il mantenimento in vita della Stazione spaziale internazionale, il recupero di campioni dagli asteroidi, l’esplorazione di Venere. Ma la strada americana per lo Spazio rischia di essere più complicata del previsto. “Al momento”, ci ha raccontato Whitman-Cobb“non vedo alcuna risposta significativa degli Stati Uniti alle mosse cinesi, almeno in termini di esplorazione spaziale pacifica. Date le attuali restrizioni di budget, è molto improbabile che la Nasa riesca ad avere le risorse necessarie ad accelerare lo sviluppo dello Sls; per quanto riguarda la Stazione spaziale internazionale, è interessante notare che l’amministrazione Trump, inizialmente, aveva intenzione di terminare la partecipazione statunitense all’inizio del decennio 2020-2030, ma i partner internazionali del progetto, insieme ad alcuni membri influenti del Congresso americano, vorrebbero prolungarla almeno fino al 2030, per evitare che la Cina, che nel frattempo sta sviluppando la sua seconda stazione spaziale, rimanga l’unica nazione con presenza umana permanente nello Spazio”.

I privati, dal canto loro, non stanno certo a guardare. Dei piani di SpaceXabbiamo parlato in più occasioni; progetti simili, anche se meno ambiziosi, sono sulle scrivanie degli ingegneri di Blue OriginVirgin Galactic Stratolaunch. L’ascesa dei privati nel campo dell’esplorazione spaziale ha dato già i suoi primi significativi risultati: fino a non molto tempo fa, portare in orbita un chilo di materiale costava all’incirca 20mila euro; oggi SpaceX ha ridotto la spesa a un quarto della cifra, rendendo di fatto lo Spazio molto più accessibile a privati, scuole, nazioni in via di sviluppo e altre aziende.

Dove si colloca tutto ciò in una possibile nuova corsa allo Spazio? Secondo Whitman-Cobb, la conseguenza è lo spostamento degli obiettivi delle agenzie pubbliche: “La Nasa, per esempio, ha essenzialmente modificato la destinazione delle sue missioni, spostandola al di là della bassa orbita terrestre e lasciando quest’ultima alle aziende private”.

Guerra nello Spazio?
Torniamo alla questione iniziale. Ci sono davvero gli estremi per l’inizio di una corsa allo Spazio? E cosa potrebbe accadere se gli intenti di questa corsa non dovessero essere così pacifici? La risposta, come accennavamo, non è semplice. In linea di massima, ci dice Whitman-Cobb, “le corse allo Spazio non sono negative, di per sé. La rivalità tra Stati Uniti e Unione Sovietica durante la guerra fredda ha portato allo sviluppo di tecnologie e spin-off che hanno aiutato l’economia globale: satelliti meteorologici, Gps, comunicazioni più efficienti, computer più piccoli. Una nuova corsa allo Spazio potrebbe avere anche conseguenze positive in termini di esplorazione, spingendo più in là i limiti dell’attuale conoscenza”. Il rovescio della medaglia: “Se ci dovesse essere una corsa allo Spazio”, continua l’esperta, “temo però che si potrebbe gareggiare in campo militare. Il che sarebbe naturalmente più pericoloso. La maggior parte della tecnologia spaziale ha un doppio utilizzo: può essere usata per scopi sia pacifici che bellici. Quindi, nonostante le nazioni continuino ad affermare che i propri satelliti (o altri strumenti) siano stati sviluppati per scopi pacifici, la paura è che possano essere usati anche in altro modo. L’amministrazione Trump, per esempio, si sta servendo dello spettro di una minaccia russa o cinese per perorare la necessità di una American Space Force. La Cina ha condotto un test anti-satelliti per distruggere (secondo la versione ufficiale) un satellite meteorologico guasto, il che ha creato una nuvola di detriti orbitanti che mettono in pericolo altre navicelle sulla stessa orbita, come nel film Gravity. E il Dipartimento della difesa cinese, nel suo report del 2018, ha dichiarato che il programma militare spaziale ‘continua a crescere rapidamente’”. Incrociamo le dita.



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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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Fisica

Da una pulsar binaria un’altra conferma alla teoria di Einstein

Una nuova osservazione ha confermato l’effetto Lense-Thirring, un effetto di trascinamento dello spazio-tempo da parte delle masse in rotazione previsto dalla teoria della relatività generale: si tratta in questo caso di un sistema binario di stelle massicce, che emette radiazione elettromagnetica pulsata. E’ la prima verifica del fenomeno ottenuta con un sistema di tipo stellare

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Ilustrazione dell'effetto Lense-Thirring misurato nello studio (©Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence)

L’ennesima conferma sperimentale della teoria della relatività generale di Einstein viene dallo studio di una pulsar, un sistema binario di stelle massicce che emette una radiazione pulsante, condotto da Matthew Bailes,dell’ARC Centre of Excellence of Gravitational Wave Discovery (OzGrav) e colleghi, che firmano un articolo su “Science”.

Uno dei fondamenti di questa teoria è che le tre dimensioni spaziali e la dimensione temporale sono considerate un tutt’uno, uno spazio-tempo quadridimensionale. E lo spazio-tempo viene deformato dalle masse proporzionalmente alla loro entità. Si può immaginare questo effetto pensando a una palla da biliardo posata sul lenzuolo steso su un letto. Se poi si posa sul lenzuolo una seconda massa, una palla da golf per esempio, quest’ultima si avvicinerà alla prima cadendo nella deformazione che ha creato. Questo è in sintesi il modello della gravitazione rappresentato dalla teoria einsteiniana, pubblicata nel 1916.

Già qualche anno dopo, due matematici austriaci josef Lense e Hans Thirring, trovarono un’interessante conseguenza della relatività generale. Secondo le leggi contenute nella teoria, una massa in rotazione su se stessa avrebbe dovuto trascinare con sé lo spazio-tempo, con un effetto lieve ma comunque rilevabile, in linea di principio.

Il fenomeno, chiamato effetto Lense-Thirring, o effetto di trascinamento, è stato rilevato sperimentalmente negli anni 2000 per quanto riguarda l’ambiente intorno alla Terra grazie ai satelliti LAGEOS, anche se con un’incertezza sperimentale ancora non soddisfacente, considerata anche l’esiguità della massa del nostro pianeta. In questi casi, si misura il fenomeno di precessione dell’asse di rotazione giroscopi dei satelliti, dovuto proprio all’effetto Lense-Thirring.

Il trascinamento è però molto più evidente nel caso di oggetti molto massicci che si trovano nel cosmo. L’ha dimostrato nel 2016 un gruppo internazionale di ricerca guidato da Adam Ingram, dell’Università di Amsterdam, nel caso del disco di accrescimento di un buco nero indicato dalla sigla H1743-322, grazie alle osservazioni condotte con i telescopi spaziali per raggi X XMM-Newton dell’ESA e NuSTAR della NASA.

Quasi 20 anni fa, il gruppo di Bailes iniziò ad osservare con il radiotelescopio CSIRO Parkes 64 un sistema binario chiamato PSR J1141-6545, formato da due stelle che ruotano l’una attorno all’altra a velocità sorprendenti. Uno dei due oggetti è una nana bianca, delle dimensioni della Terra ma 300.000 volte più densa. L’altra è una stella di neutroni che, con un diametro di soli 20 chilometri, è circa 100 miliardi di volte la densità della Terra. Ciò significa che l’effetto Lense-Thirring è 100 milioni di volte più intenso, e rappresenta quindi un’occasione unica per studiare gli effetti della relatività generale.

Dato il rapido regime di rotazione, i sistemi binari di questo tipo appaiono come una radiazione elettromagnetica pulsata, e vengono anche indicati per questo pulsar. Misurando con estrema precisione la frequenza di pulsazione, gli astrofisici possono ricavare i parametri orbitali del sistema, e da ciò calcolare la precessione del loro asse di rotazione. Dopo aver eliminato tutti i possibili fattori che possono influenzare questa precessione, Bailes e colleghi hanno misurato il contributo relativistico, risultato in buon accordo con le previsioni della teoria di Einstein. Il successo della ricerca, sottolineano gli autori, è che si tratta della prima conferma dell’effetto di Lense-Thirring ottenuta con un sistema di tipo stellare.



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le Scienze

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Fisica

Come estrarre ossigeno dalla polvere lunare

L’Agenzia spaziale europea è riuscita nell’impresa: ha creato un prototipo di impianto di estrazione dell’ossigeno dalle polveri lunari. Un passo importante per futuri viaggi spaziali e per aumentare la durata della permanenza umana sul satellite

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Rappresentazione artistica di una possibile base di attività sulla Luna (foto: Esa)

Ormai è certo: nel 2024 torneremo sulla Luna ed ora è aperta la caccia ai turisti dello spazio che accompagneranno il primo privato cittadino che andrà sulla Luna, il milionario giapponese Yusaku Maezawa. Ma i motivi per studiare la luna e la sua composizione sono tanti e non riguardano solo i viaggi spaziali. L’Agenzia spaziale europea (Esa) ha già pianificato una missione che avrà l’obiettivo di studiare la possibilità di riuscire a estrarre alcuni elementi, come ossigeno e acqua, naturalmente presente nel suolo, o meglio nella regolite, una sorta di polvere che ricopre la Luna. Oggi, l’Esa informa che ha messo a punto un prototipo per estrarre l’ossigeno dalle polveri lunari. Ecco perché è un risultato importante.

Polveri lunari per ottenere ossigeno

La regolite è un materiale granuloso presenti sul suolo lunare – e non solo, si trova anche sulla Terra, su Marte, su altri pianeti, asteroidi e lune. Questo materiale è composto da polveri, detriti, frammenti di rocce e gas, e si è formata in seguito all’impatto di meteoroidi piccoli e spessi, al bombardamento costante di frammenti di materiale celeste. I campioni lunari riportati a terra dalle missioni hanno mostrato che questa polvere è abbondante e per questo sceglierla come candidato per produrre ossigeno potrebbe essere una scelta valida.

Poter ottenere ossigeno dalle polveri lunari potrebbe favorire i futuri viaggi e la nostra permanenza sulla Luna, un tema sempre più attuale. Per questo gli scienziati si sono già messi all’opera e un gruppo guidato dall’università di Glasgow ha recentemente spiegato come procedere.

Un nuovo impianto

Oggi l’Esa annuncia di aver messo a punto un impianto per estrarre l’ossigeno dalle polveri lunari. “Avere la nostra strumentazione ci permette di concentrarci sulla produzione di ossigeno”, commenta Beth Lomax dell’università di Glasgow, “misurandolo con uno spettrometro di massa non appena estratto dal ‘simulante’ di regolite”. Il simulante di regolite è un materiale terrestre che serve per creare un composto quanto più possibile somigliante alla regolite e che è utile per gli esperimenti e per studiare le possibili condizioni di permanenza sulla luna.

L’estrazione dell’ossigeno dalla polvere di Luna

Inizialmente l’ossigeno generato nel processo veniva rilasciato come biossido di carbonio e monossido di carbonio. “Questo significa che i reattori non sono progettati per resistere all’ossigeno stesso”, spiega Lomax, che racconta che gli scienziati hanno riprogettato una nuova versione per avere ossigeno libero da misurare. Il nuovo impianto è anche silenzioso e l’ossigeno viene scaricato in un tubo apposito. Verrà poi accumulato non appena i ricercatori realizzeranno il prossimo aggiornamento delle apparecchiature.

Per ottenere l’ossigeno i ricercatori si sono serviti dell’elettrolisi per separare l’idrogeno e l’ossigeno che compongono una molecola d’acqua. Il tutto avviene attraverso la presenza di cloruro di calcio, che funge da elettrolita, riscaldato a 950 °C. La separazione è avvenuta e l’ossigeno è stato estratto.

“Il processo di produzione lascia dietro di sé un groviglio di metalli diversi”, aggiunge Alexandre Meurisse, ricercatore dell’Esa, “e questa è un’altra linea di ricerca importante per vedere quali sono le leghe più utili che potrebbero essere prodotte a partire dal materiale e quali applicazioni potrebbero avere”. La precisa combinazione di metalli, specifica l’esperto, potrebbe dipendere dal punto in cui vengono raccolte le polveri lunari, dato che ci potrebbero essere importanti differenze.

Verso la Luna e Marte

L’obiettivo finale, concludono i ricercatori, potrebbe essere realizzare un impianto simile direttamente sulla Luna, così da avere direttamente ossigeno disponibile. “Stiamo spostando il nostro approccio ingegneristico verso la possibilità di un uso sistematico delle risorse lunari in situ”, conclude Tommaso Ghidini dell’Esa, “per fornire un metodo operativo ideale e tecnologie essenziali come questa, affinché sia possibile la presenza umana sulla Luna e un giorno forse anche su Marte.



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Arriva il primo “robot vivente”, creato con cellule staminali

Deriva da cellule staminali di rana, il nuovo robot vivente non è né una macchine tradizionale né una nuova specie animale. Ecco cos’è e perché potrebbe essere molto utile in medicina e per combattere l’inquinamento

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In futuro i robot saranno sempre più spesso ispirati alle nostre caratteristiche biologiche. Ma oggi il mondo delle tecnologie ci stupisce con una proposta finora inedita: un gruppo di ricerca ha creato un nuovo prototipo che non solo prende ispirazione dalla biologia ma che  è interamente costituito da materiale biologico. I creatori, dell’università del Vermont e di Tuft, parlano per questo di robot vivente, primo nel suo genere, una macchina minuscola, per niente somigliante all’idea che abbiamo di robot – quella dell’automa. Le applicazioni potrebbero riguardare diversi campi, dalla ricerca delle contaminazioni radioattive ad usi clinici. I risultati sono pubblicati su Proceedings of the National Academy of Sciences.

Negli anni scorsi ci sono stati dei tentativi anche di successo di creare organismi viventi semi-sintetici. In questo caso parliamo di un oggetto molto diversi, come spiegano gli scienziati, che hanno progettato e realizzato la “prima macchina biologica interamente messa su a partire dal nulla”, o meglio da cellule. I ricercatori la hanno chiamata xenobot perché deriva dall’elaborazione di cellule staminali della rana africana Xenopus laevi, spesso utilizzata come modello animale nella ricerca in biologia. “Il dna dell’organismo realizzato è al 100% quello della rana”, specifica Michael Levin, uno dei due coordinatori dello studio, ricercatore all’università di Tuft, “ma non è una rana”“Non sono né robot tradizionali né nuove specie animali”, sottolineano i ricercatori, che chiariscono che si tratta di nuova classe di artefatti, oggetti artificiali che sono organismi viventi e programmabili.

Gli scienziati hanno progettato i nuovi robot con i supercomputer dell’università del Vermont e poi li hanno assemblati e testati all’università Tuft. Prima hanno prelevato le cellule staminali dagli embrioni di rana, separate in singole cellule e fatte crescere in laboratorio, in una sorta di incubatrice per farle moltiplicare e differenziare in tessuti diversi. Successivamente le hanno tagliate e aggiuntate attraverso l’uso di un microscopio per ottenere il design desiderato, selezionato col computer. In questo modo, si sono formate delle cellule dalla forma inedita in natura che hanno cominciato a funzionare e lavorare insieme. Qui il video.

La loro forma è quasi sferica. La pelle ha un’architettura abbastanza statica, mentre il muscolo cardiaco è più attivo: le sue contrazioni sono tali da generare movimenti ordinati, che seguono quanto scelto in base alla progettazione del computer. In pratica si tratta di materia vivente assemblata e programmata per lavorare in un determinato modo, selezionato dagli autori.

I risultati mostrano che questi organismi si muovono in modo coerente e che possono spostarsi e sondare l’ambiente acquoso in cui si trovano per giorni o settimane. Tuttavia, anche loro falliscono: se si ribaltano somigliano a coleotteri capovolti che non sono più in grado di muoversi. Inoltre, gli autori hanno osservato che si spostano creando un cerchio e alcuni sono stati progettati per creare una struttura con un buco al centro. “È un passo avanti verso l’uso di organismi creati dal computer per l’invio intelligente di farmaci”, ha spiegato Joshua Bongard dell’università del Vermont, che sottolinea che sono completamente biodegradabili e una volta aver assolto al loro compito, dopo una settimana, sono solo cellule di pelle morta.

Ma molti sono preoccupati dei possibili sviluppi. “Questa paura non è irragionevole”, aggiunge Levin. E “questo studio fornisce un contributo diretto per comprendere meglio ciò di cui le persone hanno paura, ovvero le conseguenze indesiderate”. Se inizieremo a manipolare sistemi complessi che non conosciamo, spiega l’esperto, potremmo avere esiti inattesi e non desiderati. Per questo capire in che modo la complessità emerge da sistemi semplici sarà una sfida fondamentale del futuro.



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