laboratorio di progettazione coordinata e integrata

2016 – OrbiTecture – stazione orbitante, inflatable system

2016 – OrbiTecture – stazione orbitante, inflatable system
TYPE Research
YEAR 2016 – CENTER FOR NEAR SPACE / italian institute for the future
TEAM coordinamento: Massimo Pica Ciamarra, Gennaro Russo, Vincenzo Torre, con la collaborazione di Roberto Paura / evoluzione storica e visioni futuristiche: Vincenzo Torre / architettura: Guido De Martino, Massimo Pica Ciamarra / sistemi e tecnologie spaziali: Mattia Barbarossa, Alessandro Concas, Altea Nemolato, Dario Pisanti, Gennaro Russo, Valentino Scalera / materiali, strutture, processi di fabbricazione: Gennaro Russo, Vincenzo Torre / botanica e coltivazioni spaziali: Stefania De Pascale / psicologia e scienze umane: Caterina Arcidiacono, Aurora Martina Russo / virtualizzazione e animazione: Roberto Chiaiese, Luca Mastroianni / luce e illuminazione: Filippo Cannata

 

1 – requisiti e multidisciplinarietà per lo SpaceHub
criteri progettuali per l’espansione dell’umanità nello spazio :

  • entro 50 anni si pensa a una città cis-lunare con 1000 individui dislocati in diversi nuclei abitativi (quartieri) in orbita e sulla Luna.
  • lo sviluppo del turismo spaziale -democratizzazione dello spazio- farà abbandonare logiche di selezione degli abitanti, come fatto finora con gli astronauti.
  • nell’ipotesi di un nodo orbitale di interscambio con 100 persone, gli spazi saranno progettati per svolgere funzioni specifiche e per minimizzare i conflitti interni tra gli abitanti.
  • esplorare il Quarto Ambiente –assenza di peso- significa abbandonare l’ambiente atavicamente noto all’umanità: la gravità. Questo tuttavia non significa dover rinnegare la gravità, tanto che resta necessario un training fisico in vista di viaggi su Luna e Marte.
  • la permanenza di lunga durata richiederà di garantire un ciclo giorno notte negli ambienti residenziali della stazione. La gestione della luce –quella artificiale o quella solare- sarà altro paradigma fondamentale.
  • alle configurazioni spaziali attuali –in realtà “paleolitiche”- subentreranno soluzioni coerenti con il contesto: sfere, anelli, corpi in rotazione, orbite, ecc.
  • sebbene si preveda per la città cislunare un traffico dell’ordine dei 100.000 passaggi/anno (ca.10 arrivi/giorno su SpaceHub), occorrerà garantire la quasi autonomia in termini di energia, aria, acqua, cibo.
  • la protezione dalla radiazione cosmica sarà assicurata da scudi d’acqua arricchiti da cianobatteri.
  • solo l’approccio multidisciplinare garantirà efficienza ed efficacia.

2 – SpaceHub: un concept planetomorfico: Principali caratteristiche
criteri progettuali per la presenza continua nello Spazio:

  • ospita 100 persone, tra operatori, ricercatori e turisti.
  • ruota intorno al suo asse a 2 giri/min per produrre diversi valori della accelerazione di gravità e simulare quindi diverse condizioni gravitazionali
  • ha un concept planetomorfico:
          – Miranda, la sfera centrale di 44 m. di diametro, ospita l’hangar di attracco delle astronavi e il laboratorio in microgravità. Collegati da 3 “capsule/ascensori”.
          – Aristarco, a 38 m. di distanza dall’asse, due toroidi sovrapposti con gravità lunare.
          – Galilaei, a 83 m. dall’asse, elemento toroidale con gravità marziana.
  • fabbricato e assemblato in situ, con tecnologie di strutture gonfiabili e processi di additive manufacturing (stampa 3D) in materiali metallici e non.
  • per il sostentamento degli abitanti, comprende 6.000 m2 di colture eduli oltre ad aree a verde per un habitat confortevole e una migliore vita a bordo.
  • al fine di supportare missioni su Marte e Luna, è dotato di ambienti di training.

3 – SpaceHub: acqua: elemento essenziale per la vita
Bisogni e riciclaggio :

  • Per la permanenza in ambiente spaziale è necessario sviluppare un sistema in grado di sostenere la vita degli abitanti attraverso una continua rigenerazione delle risorse primarie.
  • è quindi necessario realizzare un sistema chiuso dal punto di vista della materia (ma aperto da quello dell’energia) che riproduca in piccolo i cicli che si sviluppano sulla Terra. I sistemi biorigenerativi basati sullepiante superiori contribuiranno a risolvere questi problemi.
  • Le piante devono essere rappresentate da efficienti colture agrarie in grado di fornire all’equipaggio, nel lungo periodo, una dieta adeguatan(come quantità e qualità).
  • Un tale sistema biorigenerativo a ciclo chiuso deve contribuire alla produzione di cibo fresco, alla generazione di ossigeno ed alla rimozione dell’anidride carbonica dall’aria interna (dovuta alla respirazione umana) attraverso la fotosintesi, alla depurazione dell’acqua attraverso il processo di traspirazione, alla utilizzazione dei residui della biomassa,ndei rifiuti organici dei processi e dei reflui fisiologici, dopo opportuni trattamenti, e al benessere psicologico dell’equipaggio.
  • sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) i sistemi di riciclaggio producono 25- 30 l/giorno di acqua.
    –  su SpaceHub si stima un consumo medio di acqua di 50-60 l/giorno, di cui 5 l/giorno per bere e cucinare
    –  massimo riciclaggio possibile per ridurre al minimo la necessità di rifornimenti da altre parti della città cislunare o di produzione in orbita (e.g. la NASA prevede di ottenere 1 litro di acqua da 5 kg di roccia di asteroidi).
  • il ciclo dell’acqua sarà completamente chiuso e tutta l’acqua presente a bordo (l’acqua presente nell’atmosfera di cabina, l’acqua impiegata per l’igiene personale, l’urina) sarà recuperata e depurata.
  • l’adozione di un sistema ad acqua con cianobatteri per la protezione dalle radiazioni cosmiche comporta la disponibilità di grandi quantità d’acqua da riciclare con continuità e un ambiente che può essere ben integrato con i suddetti altri sistemi.

4 – SpaceHub: ambienti interni di vivibilità: oltre la ricerca, turismo e relax

Spazi per la ricerca :

  • il 70% dei laboratori è all’interno di Miranda, a gravità ridotta.
  • il “laboratorio in microgravità”, collegato alla struttura con sistemi di cuscinetti, rimane fermo non risentendo della forza centrifuga prodotta dal movimento rotazionale.
  • per studiare situazioni collegate agli ambienti lunari e marziani, ulteriori laboratori sono in Aristarco e Galilaei.

Spazi per turismo e il relax :

  • Aristarco e Galilaei accolgono spazi di soggiorno e di socializzazione arredati con opere d’arte: locali di ristoro, spazi religiosi, aree verdi e aree destinate allo sport.
  • camere singole per l’equipaggio ed il personale operativo a lunga permanenza; camere doppie per i turisti.
  • si prevedono 30-40 turisti –residenti per periodi limitati- in minialloggi di ca. 25 m2.
  • in Miranda è previsto un ambiente per cinema olografico e teatro.

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