Spazio

Costruire habitat marziani potrebbe essere più efficiente con i batteri

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La Luna è stata l’obiettivo della corsa allo spazio degli anni ’60 e oggi è nuovamente al centro dell’attenzione della la nuova corsa allo spazio tra USA e Cina. Ma, indipendentemente da quante basi lunari vengano costruite, o anche se si creasse un’infrastruttura industriale completa per un progetto spaziale sul satellite terrestre, rimarrà un luogo irradiato, ostile e privo d’aria, inospitale per la vita umana.

Al contrario, nonostante la sua distanza molto maggiore e le condizioni difficili, Marte è il pianeta del sistema solare più probabile a vedere un tentativo di colonizzazione di successo. Questo perché il pianeta ha già un’atmosfera, è stato recentemente rivelato che è essere ricco d’acqua sottoterra, e potrebbe contenere grandi riserve di CO2 che potrebbero essere usate per rendere l’atmosfera più densa.

Nel frattempo, sembra anche che il pianeta rosso possa aver ospitato vita in un passato remoto, o potrebbe addirittura avere vita batterica sotterranea oggi. E alcune delle specie più resistenti della Terra, come il muschio e il licheni, potrebbero persino sopravvivere lì.

E questo è davvero il nocciolo della questione. Marte è ostile, ma possiede le risorse e le condizioni in cui una lieve modifica potrebbe renderlo adatto alla vita, un processo chiamato “terraformation”. Per esempio, polvere marziana di nanorodi di ferro potrebbe essere usata per aumentare la temperatura di poco, giusto il necessario perché la vita microbica prosperi.

Tuttavia, qualsiasi proposta di terraforming che si basi su megaprogetti orbitali (specchi orbitali, scudo magnetico artificiale) o sull’estrazione di milioni di tonnellate di materiale implicherebbe anche una massiccia popolazione locale in grado di sostenere tale megaprogetto, una popolazione che faticherà a sopravvivere in questo ambiente ostile fin dall’inizio.

Ecco perché altri ricercatori si stanno rivolgendo a “macchine” auto‑replicanti, meglio conosciute come microbi, per iniziare a fornire ai primi coloni i materiali necessari prima che la terraformation assuma un ruolo serio.

L’organizzazione di ricerca senza scopo di lucro Pioneer Labs ha annunciato che ha creato il “primo microbo per Marte” che potrebbe fornire alla prima colonia marziana una scorta abbondante di spazio abitabile prima che qualsiasi umano metta piede sul pianeta.

«Abbiamo trovato il microbo migliore sulla Terra e abbiamo usato l’evoluzione per insegnargli come ottenere tutti i suoi nutrienti direttamente dai materiali marziani. I primi astronauti saranno accolti in un rifugio sicuro già pieno d’acqua, ossigeno e carburante per razzi per il viaggio di ritorno.»

Erika Alden DeBenedictis – CEO di Pioneer Labs

Pioneer Labs ha pubblicato il suo lavoro in un articolo scientifico intitolato “Mars Seed: un’architettura di riferimento per la bioproduzione di habitat dalle risorse marziane”. L’idea è trasformare biologicamente le risorse marziane in bioplastica di poliidrossibutirrato (PHB), con l’atterraggio di un solo razzo delle dimensioni di Starship sufficiente a fornire i materiali per la base marziana iniziale.

Quanto materiale per una base marziana

Sistemi di lancio a gravità elevata come quelli di SpaceX (SPCX ) Starship potrebbe aumentare sostanzialmente il carico disponibile per future missioni lunari e marziane. Tuttavia, consegnare grandi carichi sulla superficie marziana richiede ancora capacità come il rifornimento in spazio, un trasporto interplanetario affidabile e l’atterraggio sicuro di attrezzature pesanti.

Una missione umana su Marte richiederebbe anche un approccio logistico diverso da quello di Apollo. Il viaggio dura mesi e l’infrastruttura di superficie deve supportare l’equipaggio per tutta la durata della permanenza. Produrre localmente acqua, ossigeno, materiali da costruzione e, potenzialmente, propellente per il ritorno potrebbe ridurre la quantità da trasportare dalla Terra.

Un’opzione è portare su Marte tutto ciò di cui gli astronauti avranno bisogno: rifugi, produzione di energia, cibo, ecc. In quest’ottica, al massimo acqua e ossigeno potrebbero essere prodotti localmente, un processo chiamato “utilizzo in situ delle risorse” (“ISRU”).

Le architetture di missione esistenti includono già la consegna anticipata di carico e la produzione locale di risorse. Il documento Mars Seed discute la strategia scientifica del National Academies 2026, includendo la sua campagna 30-Cargo-300, che combina una prima breve visita in superficie, una missione di carico e una successiva missione con equipaggio di lunga durata. Tali approcci illustrano perché l’infrastruttura potrebbe dover operare attraverso più finestre di lancio prima di supportare una presenza umana prolungata.

Oltre a richiedere un’intensa logistica di navicelle e carichi, questi metodi avrebbero anche una scarsa scalabilità, poiché qualsiasi missione successiva o presenza umana più ampia richiederebbe sempre più navi cargo di habitat prefabbricati e altri materiali.

Bioproduzione su Marte

Microbi al posto delle macchine

Invece di macchinari complessi, Pioneer Labs ha lavorato su “Mars Seed”. Come indica il nome, l’idea è che un’unica nave iniziale consegni un “seme” biologico che possa poi produrre una fornitura continua per le future missioni marziane. Idealmente, tali soluzioni non richiederebbero nutrienti forniti dalla Terra, e la purificazione dei bioprodotti non necessiterebbe di consumabili come la resina, contrariamente alla maggior parte dei metodi di bioproduzione proposti in passato.

“È necessaria un’architettura di riferimento end‑to‑end che tenga conto di ogni fase, dalle risorse marziane al prodotto purificato, e possa stabilire un quadro per calcolare quando l’impiego del sistema completo risulta preferibile alla spedizione del prodotto stesso. ”

Pioneer Labs afferma di aver creato proprio questo concetto, con 20 tonnellate di carico inviate su Marte sufficienti a produrre 870 m² di spazio abitabile.

Tali habitat potrebbero durare per anni e decenni, e risultare facili da riparare o mantenere con un’ulteriore fornitura di bioplastica. E, soprattutto, potrebbero continuare a funzionare per anni o addirittura decenni con un bisogno minimo di nuove attrezzature.

“La produzione può continuare successivamente senza rifornimenti, limitata solo dalla durata delle attrezzature. La biofondazione Mars Seed stabilisce un processo di costruzione di habitat scalabile, consentendo la priorità di carichi utili scientifici e altri consumabili nei lanci successivi. ”

In sintesi, non solo questo progetto potrebbe fornire ampio spazio per un atterraggio iniziale su Marte, ma l’infrastruttura costruita può essere riutilizzata per anni e continuerà a produrre più materiali per future espansioni.

Un’infrastruttura a due fasi

La prima parte del Mars Seed non è del tutto dissimile da altre iniziative di utilizzo delle risorse in situ (ISRU), con 20 tonnellate metriche di attrezzature che atterrano in un sito a latitudine media su Marte, vicino a depositi di ghiaccio poco profondi.

La parte abiotic include sistemi robotici per scaricare il carico e installare un reattore nucleare a fissione da 40 kWe, che fornisce energia per assemblare il resto delle strutture. Vengono inoltre allestite alcune altre strutture:

  • A Rodriguez /Rodwell well è scavato per creare una fornitura costante di acqua.
  • Un sistema di elettrolisi (alimentato dal reattore nucleare) trasforma la CO₂ atmosferica in ossigeno e acetato.
  • Il regolite marziano (rocce superficiali) viene estratto roboticamente e lisciviato per estrarre nutrienti come azoto, fosforo, zolfo e tracce di elementi. Questo dovrebbe richiedere 800 kg di regolite al giorno.

Questo passo implica circa 90 giorni per allestire l’intera operazione.

Poi, quattro bioreattori da 1.000 litri, riscaldati e pressurizzati, vengono riempiti con questa materia prima di nutrienti, acetato e acqua, e inoculati con un microbo ingegnerizzato.

Il microbo genera un polimero bioplastico, che viene separato dal restante mezzo liquido.

La coltura batterica viene separata in biomassa batterica, che viene mescolata con regolite e stampata per formare un guscio spesso, successivamente sepolto sotto due metri di regolite per protezione dalle radiazioni e dal calore.

La plastica estratta e purificata viene stampata in 3D per formare un rivestimento contenente pressione che sigilla il futuro habitat umano dall’esterno.

Oltre alla lisciviazione dei nutrienti, i 3.200 kg/giorno richiesti implicano una capacità robotica di spostare 4 tonnellate di regolite al giorno, entro le capacità dei rover già concettualizzati come Astrolab FLEX o il RASSOR della NASA.

Rapido ed Efficiente

Il primo habitat dovrebbe essere costruito dopo appena 210 giorni. Dopo circa 50 mesi terrestri (1.500 sol) di funzionamento, questo processo produce 870 m² di area vivibile.

In generale, la NASA considera un habitat sufficiente per due persone con circa 35 m² per persona, rendendo i 870 m² di superficie adeguati per un equipaggio relativamente numeroso, fino a 20‑24 persone.

È anche efficiente in termini di utilizzo energetico, poiché il reattore nucleare da 40 kWe genera 130 kW di calore di scarto, usato per mantenere i bioreattori caldi e il pozzo alimentato da ghiaccio fuso.

Allo stesso modo, la produzione di acetato per alimentare i batteri genera ossigeno in eccesso, che può essere immagazzinato per l’arrivo degli astronauti. Questo è superiore al design originale MOXIE per produrre ossigeno su Marte, che tratta il CO generato come prodotto di scarto, mentre qui viene utilizzato per produrre acetato e ossigeno.

Nel complesso, l’elettrolisi è di gran lunga la parte più energivora del processo, mentre ogni altra operazione consuma solo un terzo dell’energia totale richiesta.

La purificazione della plastica può essere realizzata con CO₂ supercritica, una molecola che costituisce la maggior parte dell’atmosfera di Marte.

Infine, la lisciviazione dei nutrienti dal regolite è anche piuttosto semplice e richiederebbe solo la mescolatura del composto, consumando solo 0,5 kW sotto gravità marziana.

Nel complesso, ogni componente del progetto Mars Seed è basato su tecnologie conosciute e si affida a macchine esistenti o a prototipi già realizzati, riducendo notevolmente il rischio derivante da tecnologie nuove e non testate.

È anche un progetto notevolmente “mass‑efficient” (efficiente in termini di massa), con il reattore nucleare come componente più grande, un tipo di macchina che comunque dovrebbe essere trasportata per fornire agli astronauti energia per elettricità, riscaldamento, produzione di cibo e produzione di carburante.

La giusta scala

Questo livello di efficienza colloca Mars Seed in una categoria a sé stante nella creazione di habitat marziani.

Ad esempio, un’alternativa potrebbe consistere nell’inviare un sistema di energia nucleare da 1.000 kg, la robotica necessaria per l’integrazione e l’estrusione del regolite, con una massa totale di 6.500 kg. La massa rimanente, fino a 20.000 kg, può essere utilizzata per lanciare polimero grezzo, sufficiente per 800‑1.200 m² di superficie abitabile.

Ma Mars Seed, in confronto, può ottenere questo risultato in 1.400, e poi continua a produrre 2.100 m² di area abitabile in un arco di dieci anni, equivalenti a spedire 43.000 kg di infrastruttura di estrusione e materiali polimerici su Marte.

La produzione continua aiuta anche a creare maggiore flessibilità, ad esempio fornendo materiale per riparazioni o piccole estensioni.

In alternativa, il design modulare del sistema consente anche un “mini‑Mars Seed”, creando solo 210 m² di superficie abitabile per un equipaggio di sei persone con il 40 % della massa di Mars Seed. Questo utilizzerà solo una frazione del peso e della potenza del progetto iniziale, liberando tali risorse per altre applicazioni.

Realizzarlo

Creare i batteri giusti

La squadra di Pioneer Labs ha iniziato con Cupriavidus necator, un batterio capace di accumulare polimeri bioplastiche come i poliidrossialcanoati (PHA) fino a circa il 90 % della massa cellulare secca in appena 24‑48 ore (come forma di immagazzinamento energetico biologico).

Una ceppo di questo microrganismo, selezionato appositamente per la sua adattabilità alle condizioni marziane e per la crescita consumando acetato, è stato scelto. È stato coltivato con successo in condizioni simili a quelle di Marte in un bioreattore da 550 kg realizzato con un involucro esterno di tre millimetri in acciaio inossidabile 316, pompe, strumentazione e un telaio in fibra di carbonio.

Un elemento importante è anche che questo batterio sarebbe completamente incapace di sopravvivere fuori dal bioreattore.

“Abbiamo scelto un organismo che sarebbe estremamente utile quando alimentato dagli esseri umani e coltivato all’interno di un bioreattore su Marte, ma che non ha assolutamente alcuna possibilità di crescere all’esterno. Abbiamo persino misurato quanto sarebbe morto questo micròbico se fosse scappato dai confini del suo bioreattore. sPL.001 è rapidamente sterilizzato dall’esposizione alle dure condizioni su Marte”

Questo è importante poiché non siamo ancora certi dell’esistenza di forme di vita non native su Marte. Evitare la contaminazione rimane quindi una politica rigorosa della NASA.

“sPL.001 è uno strumento utile per gli esseri umani nella vita su Marte, ma non ha alcuna possibilità di terraformare Marte da solo. Quando l’umanità terraformerà Marte, è importante che ciò avvenga intenzionalmente, non per caso.”

Affrontare i problemi marziani

I bioreattori sono progettati per proteggere i batteri dal freddo, dalla bassa pressione e dalle radiazioni che rendono la superficie di Marte letale anche per organismi così resistenti.

Tuttavia, il progetto doveva affrontare un altro rischio: perchlorates. Questi composti sono altamente ossidanti e spesso citati come motivo per cui il suolo marziano è “tossico”. È vero che la maggior parte delle piante faticherebbe ad adattarsi alla concentrazione presente nel regolite marziano.

Tuttavia, Mars Seed intende mescolare 400 grammi di regolite con un litro d’acqua; ciò creerà una concentrazione non trascurabile di perchlorato, ma non una concentrazione che il microrganismo usato da Pioneer Labs non possa gestire (30 mM).

Un altro problema relativo al perchlorato potrebbe essere la quantità residua nel rivestimento post‑purificazione. Pioneer Labs riconosce che questo è un fattore sconosciuto e che potrebbero essere necessari ulteriori studi per verificare che il prodotto finale rispetti i livelli sicuri per gli esseri umani.

Oltre i materiali da costruzione

In Terra, la biofermentazione è un ingrediente chiave nella produzione di molti prodotti chimici e processi industriali.

Il primo miglioramento potrebbe essere la produzione di altri plastici utili, anche da altre specie batteriche.

«Con l’ingegneria genetica, C. necator può produrre diversi bioplastiche, come PHA a catena più lunga o copolimeri PHA, ad esempio con PLA, che ampliano le potenziali proprietà fisiche del materiale risultante includendo polimeri flessibili o simili alla gomma.»

Altri organismi potrebbero essere impiegati per produrre proteine ricombinanti, isopropanolo, terpeni, 2,3‑butandiolo e acetoin.

Un’altra opzione potrebbe essere usare lo zucchero invece dell’acetato come materia prima per il bioreattore. Tuttavia, ciò richiede l’istituzione di una linea di produzione parallela per lo zucchero, sia tramite coltivazione di alghe sia mediante un processo chimico. Allo stesso modo, i microrganismi ossidanti l’idrogeno potrebbero vivere direttamente di idrogeno e CO₂, ma anche in questo caso sarebbe necessario stabilire una catena di approvvigionamento parallela per l’idrogeno (elettrolisi dell’acqua?).

In seguito, la produzione in situ di prodotti farmaceutici e proteine ricombinanti nei bioreattori potrebbe evitare le importazioni dalla Terra, ma tale produzione richiede spesso consumabili specializzati (resine, membrane, solventi, adsorbenti), i quali dovrebbero essere importati o prodotti localmente.

Conclusione

Ciò che rende rivoluzionario il bioreattore Mars Seed proposto da Pioneer Labs non è tanto il suo design tecnico, quanto il fatto che si basa su tecnologie già note.

È il fatto che finalmente stiamo arrivando a una fase in cui la produzione locale continua di materiale per l’esplorazione marziana può essere considerata un progetto che teoricamente potrebbe essere implementato non appena SpaceX otterrà un rifornimento in orbita affidabile per il suo razzo Starship, il che potrebbe avvenire tra pochi mesi, al massimo qualche anno.

Inoltre, il progetto proposto richiede solo 20 tonnellate di carico, molto meno rispetto alla capacità di maggior parte dei moderni razzi riutilizzabili verso Marte. Quindi, a seconda dei budget, la sopravvivenza su Marte potrebbe non essere più un fattore limitante per l’esplorazione del pianeta rosso. Invece, sviluppare viaggi sicuri con equipaggio per 6‑18 mesi è l’ultimo ostacolo da rimuovere.

Molto probabilmente, il prossimo passo importante sarà anche sviluppare un metodo per una produzione alimentare in situ affidabile, che, dopo carburante, habitat e acqua, è il bene più pesante richiesto da una futura base marziana e dalle colonie su Marte.

Una volta che queste quattro produzioni saranno avviate, probabilmente con una combinazione di energia nucleare e bioreattori, la maggior parte delle 100 tonnellate di carico di un razzo Starship potrà essere destinata a equipaggi, strumenti scientifici e altre attrezzature chiave.

In tal senso, ciò significa anche che, fatta eccezione per il tempo di viaggio, l’esplorazione di Marte potrebbe paradossalmente risultare più semplice della costruzione di basi sulla Luna, dove la mancanza di acqua e atmosfera pone un limite rigido alla presenza umana.

Investire nell’Esplorazione Spaziale

SpaceX

SPCX Grafico dei prezzi

Negli ultimi anni, nessun’altra azienda o istituzione ha contribuito tanto a rilanciare l’interesse per l’esplorazione spaziale quanto SpaceX.

Ciò è dovuto al fatto che l’azienda ha realizzato ciò che per lungo tempo si è ritenuto impossibile: razzi completamente riutilizzabili. Questo ha ridotto radicalmente il costo di raggiungere l’orbita di un ordine di grandezza, e ciò prima del volo di routine del più recente razzo di SpaceX: Starship, un razzo superpesante con una capacità di sollevamento di 100 tonnellate, e potenzialmente fino a 200 tonnellate per una successiva iterazione del progetto.

Combinato con il rifornimento in spazio in fase di sviluppo, questo rende Starship il razzo perfetto per consegnare centinaia di tonnellate di carico per basi lunari e marziane già consolidate.

L’azienda ha recentemente effettuato il suo tanto atteso IPO, che si è rivelato il più grande della storia, con una valutazione al momento di $1.75T.

Oltre ai lanci spaziali per clienti privati e istituzioni pubbliche (NASA, US Space Force, ecc.), SpaceX sta diventando anche una grande azienda di telecomunicazioni con il suo sistema satellitare Internet Starlink, che ora rappresenta più della metà di tutti i satelliti mai inviati in orbita.

Source: ARK Invest

Oltre al settore dei razzi e delle telecomunicazioni, SpaceX è ora anche una società leader nell’IA, dopo l’assorbimento di xAI (che possiede anche il social media X.com) prima dell’IPO. Il collegamento tra spazio e IA non è solo una moda, poiché SpaceX prevede di lanciare data center orbitali per IA che sfrutterebbero le minori restrizioni normative e la luce solare continua per offrire calcolo a un prezzo inferiore rispetto ai data center IA basati su terra.

La fusione con xAI ha anche alimentato voci su una futura fusione SpaceX‑Tesla, che riunirebbe sotto un unico ombrello tutte le iniziative di Elon Musk.

Tutti questi fattori hanno reso l’IPO di SpaceX uno degli eventi più seguiti e discussi in ambito finanziario nel 2026. Al momento della stesura di questo articolo, il boom iniziale e poi il calo del prezzo delle azioni si sono in parte calmati, rimbalzando dai minimi di agosto 2026.

Gli investitori in SpaceX dovranno stabilire non solo se l’azienda è tecnicamente impressionante (dato certo considerati i suoi risultati passati), ma anche se la futura crescita dei ricavi da Starlink e dai data center IA giustifica la valutazione attuale relativamente alta rispetto agli utili correnti.

(Puoi leggere di più su SpaceX nei nostri articoli sull’IPO dell’azienda e il seguito immediato)

Ultime Notizie e Sviluppi sul Titolo SpaceX (SPCX)

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Jonathan è un ex ricercatore biochimico che ha lavorato nell'analisi genetica e nelle sperimentazioni cliniche. Ora è un analista di titoli e scrittore finanziario con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione 'The Eurasian Century'.