I passi della ricerca

ROMA – focus\aise - Un container hi-tech per coltivare in condizioni spaziali micro-ortaggi come ravanello e cavolo verza. L’innovazione verrà presentata in occasione della 4^ Giornata nazionale dello Spazio, il 16 dicembre, ed è stata realizzata presso il Centro Ricerche ENEA Casaccia nell’ambito del progetto MICROx2, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
Il progetto, cui partecipano ENEA, Cnr e le università di Roma Tor Vergata e Federico II di Napoli, quest’ultima nel ruolo di coordinatore, punta a realizzare sistemi biorigenerativi per la produzione di cibo fresco ad alto contenuto di fitonutrienti, per il supporto alla vita degli astronauti nelle missioni di lunga durata. La finalità della ricerca MICROx2 è quindi quella di perfezionare, direttamente in condizione di missione, un sistema di produzione in grado di garantire all’equipaggio una dieta equilibrata dal punto di vista nutritivo e di qualità e sicurezza alimentare, e al tempo stesso utile a contrastare gli effetti negativi dovuti alla gravità alterata e ai raggi cosmici. Inoltre, l’innovazione consente di massimizzare l’uso di risorse limitate nello spazio e ottimizzare le rese produttive.
Per l’innovativo impianto di coltivazione progettato per essere riproponibile in ambiente spaziale, ENEA ha sviluppato apparati di irrigazione e di illuminazione LED, controllati attraverso un sistema smart per la diagnostica non distruttiva e il monitoraggio in tempo reale dello stato di salute e della crescita delle piante e dei parametri ambientali, come umidità, temperatura e concentrazione di CO2.
“Proseguire nella ricerca sulla coltivazione di cibo fresco per lo spazio è fondamentale sia per migliorare la qualità della vita degli astronauti, che per contribuire alla sostenibilità delle missioni, riducendo la dipendenza dai costanti rifornimenti da Terra”, commenta Luca Nardi, ricercatore ENEA del Laboratorio Agricoltura 4.0. “L’insieme delle tecnologie sviluppate”, aggiunge, “permetterà di massimizzare l’uso di acqua, fertilizzanti ed energia, che sono limitati nello spazio, ottimizzando al contempo le rese produttive, la qualità e la sicurezza alimentare, per affrontare le sfide legate alla permanenza prolungata nello spazio e preparare l’umanità a future esplorazioni oltre la bassa orbita terrestre”.
Il personale in forze presso il Laboratorio Agricoltura 4.0 dell’ENEA è attivo da oltre 10 anni nello sviluppo di metodologie di coltivazione “fuori-suolo” (idroponica e aeroponica) per il vertical farming, la valorizzazione di colture protette di ultima generazione e le tecnologie innovative per l’agrospazio per il supporto alla vita in ambienti estremi, in linea con le future missioni di esplorazione e colonizzazione umana dello spazio. Il Laboratorio è impegnato nella ricerca e sviluppo di soluzioni innovative per l’agricoltura 4.0, puntando alla transizione agro-ecologica e digitale delle imprese agricole, alla salvaguardia degli agroecosistemi, all’incremento della resilienza ai cambiamenti climatici e della resistenza a stress biotici e abiotici, con benefici in termini di riduzione degli input di produzione ed emissioni di gas serra. Il Laboratorio promuove inoltre lo sviluppo di nuovi modelli di difesa fitosanitaria.
Alcune delle soluzioni innovative e dei prototipi realizzati dall’ENEA nel settore agrospazio saranno in mostra al New Space Economy Expoforum, che si terrà dal 16 al 18 dicembre alla Fiera di Roma.
Istituita dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri per sensibilizzare i cittadini italiani sui contributi che la ricerca spaziale può portare al progresso scientifico e tecnologico, la Giornata Nazionale dello Spazio ricorre ogni anno il 16 dicembre per ricordare il lancio nel 1964 del primo satellite artificiale italiano, il San Marco 1.
Vinta una delle sfide della meccanica quantistica: manipolata, per la prima volta, l’evoluzione temporale di un sistema quantistico tramite l’interazione con impulsi di luce nell’ultravioletto estremo, grazie al lavoro di una team di ricercatori, guidato dal prof. Lukas Bruder dell’Università di Friburgo e costituito da 14 istituzioni internazionali, fra cui il Politecnico di Milano, l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Cnr-Ifn), l’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio nazionale delle ricerche di Trieste (Cnr-Iom), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati (Roma) ed Elettra Sincrotrone Trieste.
Il gruppo ha scoperto che è possibile controllare il comportamento della materia a livello atomico utilizzando alcune proprietà della luce nell’ultravioletto estremo. L’esperimento, appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, ha reso possibile controllare gli stati quantistici della materia, su scale temporali ultraveloci e con estremo dettaglio sulle sue proprietà chimiche. La tecnica è stata dimostrata su atomi di elio, nei quali è stato possibile manipolare la posizione dei livelli energetici degli elettroni, dei quali è stato poi misurato il moto.
Il gruppo di ricerca internazionale è riuscito nel difficilissimo intento di scolpire l’ampiezza, la fase e la polarizzazione di impulsi di luce ultrabrevi nell’ultravioletto estremo (XUV) e ha usato tali impulsi per controllare il comportamento degli atomi a tal punto da potenziare alcuni processi quantistici sopprimendone altri. Gli esperimenti si sono svolti presso il laser a elettroni liberi FERMI di Elettra Sincrotrone Trieste, una delle eccellenze della ricerca italiana.
“Con questo studio abbiamo esteso alle regioni spettrali dell’XUV e dei raggi X il cosiddetto controllo coerente, che consiste nell’usare la luce per controllare l’evoluzione di reazioni chimiche e indirizzarle verso i prodotti chimici desiderati”, spiega Cristian Manzoni del Cnr-Ifn.
“Tale processo, di natura squisitamente quantistica, potrà in futuro consentirci di usare la luce come un reagente chimico per controllare l’efficienza delle reazioni e produrre quindi in modo efficiente molecole di grande valore aggiunto per le applicazioni, quali composti farmaceutici” conclude Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, uno degli autori dello studio. (focus/aise)