OrbiTecture

Contesto e obiettivi

Il progetto OrbiTecture mira allo sviluppo di un concept basato su principi ingegneristici e architettonici rivoluzionari per una stazione spaziale di nuova generazione, uno “SpaceHub“, ossia un nodo d’interscambio nei viaggi Terra-Luna e Terra-Marte che si attendono nei prossimi decenni. Superando la concezione tradizionale di assemblaggio di strutture spaziali in orbita (come la Stazione Spaziale Internazionale), OrbiTecture intende promuovere un dibattito sulla possibilità di individuare metodologie innovative e tecnica fattibili per costruire habitat umani nel Quarto Ambiente, lo Spazio, confortevoli non solo per gli astronauti ma anche per i futuri turisti spaziali.

Scenario di riferimento

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS), attualmente orbitante intorno alla Terra, fra meno di dieci anni andrà sostituita, e da circa due anni, all’interno del Center for Near Space, un gruppo interdisciplinare di ricercatori, specialisti, studenti e professionisti provenienti da diversi ambiti disciplinari si riunisce per pensare a una nuova stazione spaziale.

L’attuale ISS è una stazione spaziale dedicata alla ricerca scientifica e abitata continuamente dal 2000 da un equipaggio variabile tra i 2 e i 6 astronauti. Di dimensioni 20x72x104 metri, questa enorme “farfalla”, è sostanzialmente usata come laboratorio in microgravità, e al suo interno è dotata esclusivamente di locali tecnici, dove non esiste una reale privacy né una differenza tra alloggi, spazi dedicati alla ricerca, aree comuni.

Il team di progetto voluto dal Center for Near Space sta affrontando la tematica della permanenza nello spazio sotto un altro punto di vista. Non si tratta di passare semplicemente dai 6 ospiti attuali a un numero più ampio, né di rispondere a nuove e diverse esigenze prestazionali, ma di passare dall’attuale ISS, giustapposizione di elementi autonomi ma priva di sintesi, a un insieme capace di espressione unitaria. Il Center for Near Space ha così coniato il termine OrbiTecture®, contrazione di Orbital Architecture , per sottolineare appunto il nuovo approccio progettuale per disegnare le stazioni spaziali del futuro, e conseguentemente con lo stesso termine ha battezzato il team.

Il Center for Near Space ritiene che entro il 2069 (a 100 anni dal primo passo dell’Uomo sulla Luna) le missioni scientifiche su Marte saranno di routine e, per quella data, lo spazio geo-lunare ospiterà una comunità di centinaia (forse migliaia) di persone. Lo sviluppo della “ città spaziale ” prevederà l’esistenza di basi planetarie localizzate su Luna o Marte, ma anche di basi orbitali, su cui è focalizzata proprio l’idea di partenza e le attività del Center for Near Space.

Concept

Il progetto di stazione spaziale denominato SpaceHub riguarda un nodo infrastrutturale di futura generazione in grado di accogliere fino a un centinaio di persone e di garantire funzioni di:

  • molo di attracco;
  • hangar di manutenzione e integrazione;
  • laboratorio scientifico;
  • alloggi dell’equipaggio e resort.

Per quanto riguarda il posizionamento nello spazio, SpaceHub può essere collocato sia in un’orbita LEO Low Earth Orbit , orbita attorno al globo terrestre di quota compresa tra l’atmosfera e le fasce di van Allen, ovvero tra i 160 e 2000 km) sia in orbita lunare oppure in uno dei punti lagrangiani del sistema cislunare. Si tratta di uno spazioporto che, oltre ad offrire la possibilità di una funzione di molo spaziale, avrà delle aree adibite alla permanenza umana in orbita per rispondere alla domanda di turismo spaziale e di ricerca in assenza di gravità.

Trattandosi di un “pezzo” di una città logicamente simile a quelle a cui siamo abituati sulla Terra, SpaceHub dovrà rispondere a esigenze sociali e di comfort molto più spinte di quanto sia stato finora realizzato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, con l’obiettivo di offrire una qualità di vita paragonabile a quella degli habitat a cui siamo abituati.

Il concept si fonda pertanto su 3 assunti:

  1. Contenere i costi di trasferimento in orbita, costruendo strutture snelle direttamente in assenza di gravità (con sistemi robotizzati di additive manufacturing ), anche per non dover sopportare i carichi al lancio che impongono pesi maggiori.
  2. Limitare la dipendenza dalla madre Terra, massimizzando principi di sostenibilità e realizzando colture agrarie.
  3. Supportare le future missioni su Marte e Luna, realizzando ambienti di training.

Prodotti del progetto

Contributi di background

OrbiTecture – Numero speciale del periodico Le Carré Bleu (2017).

OrbiTech

OrbiTech è l’evoluzione dello SpaceHub per una popolazione complessiva di 10.000 persone. Si basa su un approccio modulare che replica su scala più ampia il concept dello SpaceHub, conservando i principi di abitabilità e le funzioni di hub Terra-Luna-Marte. Il concept è stato presentato alla Architectural Design Competition di UNI.xyz “Or1gyn”.

OrbiTecture. Progetto di habitat spaziale

5.00

Il rapporto tecnico, accompagnato da una relazione illustrativa, del progetto OrbiTecture del Center for Near Space, relativo al concept dello SpaceHub, un habitat spaziale di nuova concezione in grado di ospitare fino a cento persone in orbita terrestre o nello spazio cis-lunare.

Disponibile anche in ebook (PDF)

Sommario

Relazione illustrativa

  • Lo Spazio è pronto ad ospitare la nostra civiltà
  • Sulle spalle dei giganti: evoluzione storica delle visioni futuristiche per una “città spaziale”
  • La rivoluzione di OrbiTecture
  • Una stazione spaziale di nuova generazione
  • SpaceHub: il concept
  • Il low cost grazie alla costruzione in orbita con stampa 3D
  • AgroSpace: eco-sostenitibilità e auto-sostentamento in orbita
  • Alla ricerca di protezione “naturale” dalle radiazioni solari e cosmiche
  • Garantire benessere e vivibilità in una comunità spaziale
  • Una proposta per la nuova Era Spaziale

Rapporto Tecnico

  1. Scenario e visione
    1.1 Dai primi studi utopistici…
    1.1.2 …alle future infrastrutture orbitali
    1.2 Obiettivi del progetto
  2. La vita futura nel Quarto Ambiente: l’evoluzione della forma di insediamenti umani nello spazio
  3. Il nodo di interscambio “SpaceHub”
    3.1 Destinazione Spazio
    3.2 Verso una nuova Stazione Spaziale: indirizzi e criteri progettuali
    3.3 Concept architettonico e requisiti
    3.4 Configurazione funzionale
    3.4.1 Gli spazi per la ricerca
    3.4.2 Gli spazi per il turismo e il relax
    3.4.3 Gli spazi per la gestione e i servizi
    3.5 Configurazione architettonica
    3.5.1 Miranda
    3.5.2 Aristarco
    3.5.3 Galileai
    3.5.4 Ascensori
    3.6 Specifica di configurazione dello SpaceHun
  4. Sistema di propulsione
    4.1 Generalità
    4.2 Razzo con propellente CH4
    4.3 Specifiche
  5. Energia: bilancio e produzione
    5.1 Generalità
    5.2 Fabbisogno
    5.3 Produzione
    5.4 Specifiche
  6. Sistema di supporto vitale e AgroSpace
    6.1 Generalità
    6.2 Il Controlled Ecological Life Support System (CELSS)
    6.3 Le funzioni del CELSS
    6.3.1 Rigenerazione dell’aria
    6.3.2 Produzione di cibo
    6.3.3 Riciclaggio dei rifiuti
    6.3.4 Risorse idriche
    6.4 Un CELSS efficiente per l’auto-sostentamento a bordo dello SpaceHub
    6.5 Specifiche
  7. Strutture
    7.1 Infrastrutture spaziali e avvento della tecnologia di Additive Manufacturing
    7.2 Trend industriali e applicazioni dell’Additive Manufacturing
    7.3 Additive Manufacturing con il processo di Fused Deposition Modeling
    7.4 Le soluzioni robotiche “SpiderFab Bot”: fabbricazione di componenti nello spazio vuoto
    7.5 Materiali utilizzati e aspetti di finitura della struttura assemblata
  8. Protezione da radiazioni ad alta energia
    8.1 Generalità
    8.2 Radiazione cosmica e vento solare
    8.3 Protezione delle missioni spaziali dalla radiazione cosmica
    8.4 Biomassa
    8.5 Lo scudo protettivo di SpaceHub
  9. Fabbricazione e assemblaggio
    9.1 Generalità
    9.2 Logica primaria
    9.3 Sequenza di costruzione-assemblaggio di SpaceHub
  10. Vivibilità e benessere in una comunità spaziale: biomedica, psicologia e adattamento
    10.1 Generalità
    10.2 Fattori psicologici e psicobiologici: requisiti e soluzioni
    10.2.1 Cronobiologia e ritmi circadiani
    10.3 Fattori psico-ambientali: requisiti e soluzioni
    10.3.1 Comfort termico e igrometrico
    10.3.2 Comfort visivo
    10.3.3 Comfort acustico
    10.3.4 Assenza di gravità
    10.3.5 Isolamento, confinamento e deprivazione sensoriale
    10.3.6 Supporto psicologico e medico in remoto
    10.4 Fattori psicosociali e relazionali: requisiti e soluzioni
    10.4.1 Socializzazione
    10.4.2 Privacy
    10.4.3 Gestione delle regole di convivenza e dei conflitti
    10.5 Fattori di psicologia della comunità: requisiti e soluzioni
    10.6 Benessere spaziale
  11. Letteratura di riferimento

Team di progetto

Guido De Martino, Massimo Pica Ciamarra, Gennaro Russo, Vincenzo Torre

in collaborazione con