Come i Laser e la Stampa 3D Costruiranno il Nostro Futuro nello Spazio

L’esplorazione spaziale è progredita notevolmente negli ultimi decenni e, con essa, anche le nostre ambizioni. Non si tratta più solo di visitare pianeti lontani, ma di rimanervi, e per questo stiamo attivamente cercando di costruire strutture che supporteranno la futura colonizzazione spaziale e i viaggi interstellari.

Tuttavia, costruire al di fuori della Terra non è lo stesso che costruire sulla Terra. La costruzione nello spazio presenta sfide serie.

Ad esempio, le severe fluttuazioni di temperatura possono compromettere l’integrità dei materiali da costruzione che utilizziamo qui sulla Terra. Poi ci sono la microgravità, il vuoto dello spazio, le radiazioni, la scarsità di risorse come acqua e aggregati convenzionali, e la logistica del lancio e dell’assemblaggio dei componenti in orbita o su superfici extraterrestri.

Tutte queste sfide richiedono di ripensare sia i materiali sia i metodi per la costruzione nello spazio.

Innovazioni come il cemento spaziale, la sinterizzazione a microonde, la sinterizzazione laser, i materiali termoindurenti e la fusione/formazione del regolite sono alcuni dei modi con cui si affrontano le condizioni ambientali estreme e la scarsità di risorse.

Tecnologia di stampa 3D è un’altra innovazione fondamentale, che mostra un grande potenziale per la costruzione di habitat e strutture complesse nello spazio. Offre i vantaggi della precisione, dell’efficienza migliorata, della rapida solidificazione, della stabilità e della minimizzazione dei rifiuti.

Questa tecnologia può essere utilizzata con materiali locali come il suolo lunare e marziano per costruire infrastrutture durevoli, riducendo la necessità di trasportare tutti i materiali dalla Terra.

Un’altra innovazione che gioca un ruolo importante è rappresentata dai robot automatizzati, che costruiscono strutture in cemento in ambienti severi e rimuovono la necessità di manodopera umana. Hanno capacità di monitoraggio in tempo reale per garantire la qualità della costruzione e la sicurezza per l’abitabilità a lungo termine.

Quindi, il campo della esplorazione e colonizzazione spaziale sta avanzando rapidamente e, in questo contesto, i ricercatori hanno ora ideato un modo per costruire strutture davvero grandi per operazioni spaziali sostenibili. 

NOM4D Journey: Produzione Spaziale a Laser

Un team di ingegneri dell’University of Florida (UF) sta lavorando alla fabbricazione di strutture metalliche di precisione¹ in orbita con l’aiuto della tecnologia laser.  

L’idea è di costruire specificamente strutture massicce, come un array solare di 100 metri in orbita, utilizzando tecnologia laser avanzata.  

Oltre ai pannelli solari, il team mira a vedere strutture su larga scala come telescopi spaziali, antenne satellitari o persino parti di stazioni spaziali costruite direttamente in orbita, il che rappresenterebbe un passo importante verso missioni più lunghe e operazioni spaziali sostenibili.

According to Victoria Miller, Ph.D.,  an associate professor in the Department of Materials Science & Engineering at UF’s Herbert Wertheim College of Engineering:

“Vogliamo costruire cose grandi nello spazio. Per costruire cose grandi nello spazio, bisogna iniziare a fabbricare cose nello spazio. Questa è una nuova frontiera entusiasmante.” 

Per realizzare la loro ricerca, l’università ha ottenuto un contratto da 1,1 milioni di dollari da parte della DARPA. Mentre altre università stanno anch’esse esplorando la fabbricazione nello spazio, UF è l’unica che si concentra sulla formatura laser per applicazioni spaziali.

Per questo, Miller e i suoi studenti collaborano con la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e il Marshall Space Flight Center della NASA, che aiuta a far progredire il programma spaziale americano attraverso i suoi veicoli di lancio, i sistemi spaziali, i sistemi di propulsione e l’hardware, le tecnologie ingegneristiche all’avanguardia e i progetti scientifici e di ricerca di punta.

Quindi, insieme stanno lavorando a un progetto chiamato NOM4D, che sta per Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass‑efficient Design, e che mira a trasformare lo sviluppo dell’infrastruttura spaziale. 

Per NOM4D, una delle più grandi sfide è superare le limitazioni di dimensioni e peso del carico dei razzi. Per affrontare questi problemi, il team UF sta sviluppando una tecnologia di formatura laser per piegare i metalli in forma tracciando su di essi pattern precisi.

Se eseguita con precisione, questa procedura non richiede l’intervento umano poiché il calore del laser torce il metallo stesso, rappresentando un passo cruciale verso la realizzazione della fabbricazione orbitale. Secondo un membro del team, Nathan Fripp, studente di dottorato al terzo anno in scienza e ingegneria dei materiali:

“Con questa tecnologia, possiamo costruire strutture nello spazio molto più efficientemente rispetto al lanciarle completamente assemblate dalla Terra. Questo apre una vasta gamma di nuove possibilità per l’esplorazione spaziale, i sistemi satellitari e persino futuri habitat.”

Cambiare correttamente la forma del metallo è un processo complesso, quindi la piegatura laser complessa è sicuramente un grande risultato, ma è solo una parte dell’equazione.

La sfida, ha osservato Miller, è assicurarsi che le proprietà del materiale rimangano buone o migliorino durante il processo. Le regioni piegate devono comunque mantenere buone proprietà, oltre a essere dure e resistenti con la giusta flessibilità.

Per valutare i materiali, il team ha eseguito test controllati su acciaio inossidabile, alluminio e ceramiche per analizzare come variabili come calore, gravità e input laser influenzino la piegatura e il comportamento dei materiali.

“Eseguiamo numerosi test controllati e raccogliamo dati dettagliati su come diversi metalli rispondono all’energia laser: quanto si piegano, quanto si riscaldano, come il calore li influenza e altro. Abbiamo anche sviluppato modelli per prevedere la temperatura e la quantità di piegatura in base alle proprietà del materiale e all’energia laser fornita. Impariamo continuamente sia dalla modellazione sia dagli esperimenti per approfondire la nostra comprensione del processo.”

– Wei

Secondo il comunicato stampa dell’UF, una delle valutazioni ha coinvolto la prova della formatura laser in condizioni simili allo spazio, che ha richiesto una camera termica a vuoto. Questa è stata fornita dalla NASA, rendendo la collaborazione con il NASA Marshall Space Center cruciale per aumentare significativamente il livello di prontezza tecnologica (TRL).

Questo test è stato guidato da Fripp ed è stato eseguito per osservare la risposta dei materiali all’ambiente ostile dello spazio. E ciò che il team ha scoperto è che diversi fattori, incluse le proprietà dei materiali, i parametri laser e le condizioni atmosferiche, determinano i risultati finali.

“Nello spazio, condizioni come temperature estreme, microgravità e vuoto modificano ulteriormente il comportamento dei materiali. Di conseguenza, adattare le nostre tecniche di formatura per funzionare in modo affidabile e costante nello spazio aggiunge un ulteriore livello di complessità.”

– Fripp

La ricerca all’UF è iniziata nel 2021 e da allora ha compiuto molti progressi. Tuttavia, per rendere la tecnologia pronta all’uso nello spazio, è necessario svilupparla ulteriormente. Attualmente sta entrando nel suo anno finale, con il progetto pronto a concludersi nell’estate del 2026.

Mentre rimangono domande su diversi aspetti del progetto, in particolare sul mantenimento dell’integrità del materiale durante il processo di formatura laser, il team è ottimista poiché ad ogni simulazione e test laser si avvicinano un passo in più alla nuova era della costruzione.

“È fantastico far parte di un team che spinge i confini di ciò che è possibile nella fabbricazione, non solo sulla Terra, ma oltre.”

– Wei

Blocchi Costruttivi Eco‑Friendly per Habitat Extraterrestri

Nella ricerca di costruzioni al di fuori della Terra, gli scienziati stanno provando diverse strade, incluso lo sfruttamento delle risorse disponibili su altri pianeti. 

Recentemente, scienziati della Texas A&M University, con collaboratori dell’University of Nebraska‑Lincoln, hanno sviluppato materiali viventi che trasformano la polvere marziana in strutture, consentendo la costruzione autonoma sul pianeta rosso. Innovazioni come queste sono importanti per realizzare l’obiettivo di colonizzare Marte.

Il team ha esplorato per diversi anni modi per creare materiali viventi ingegnerizzati tramite bio‑fabbricazione e, infine, ha creato un sistema di licheni sintetici in grado di produrre materiali da costruzione in modo indipendente, senza intervento umano.

Supportato dal programma NASA Innovative Advanced Concepts, la ricerca più recente ha esplorato come questo sistema possa essere utilizzato per costruire strutture su Marte usando il regolite. Secondo la Dr.ssa Congrui Grace Jin della Texas A&M:

“Possiamo costruire una comunità sintetica imitandola dei licheni naturali. Abbiamo sviluppato un modo per creare licheni sintetici per produrre biomateriali che incollano le particelle di regolite marziana in strutture. Poi, tramite stampa 3D, è possibile fabbricare una vasta gamma di strutture, come edifici, case e mobili.”

Esistono altre strategie per legare il regolite marziano già esplorate da altri ricercatori. Questi metodi includono quelli basati su zolfo, magnesio e composti geopolimeri; tuttavia, tutti dipendono fortemente dalla manodopera umana, rendendoli poco pratici.

I sistemi microbici auto‑crescenti sono un’altra via. Alcune delle innovazioni in quest’area includono l’uso di micelio fungino come legante naturale, batteri ureolitici per produrre carbonato di calcio per la formazione di mattoni, e biomineralizzazione batterica per trasformare la sabbia in muratura solida.

Sebbene promettenti, queste pratiche non sono completamente autonome, poiché i microrganismi utilizzati sono limitati a una singola specie e necessitano di un apporto costante di nutrienti per sopravvivere, il che rende necessaria un’intervento esterno.

Quindi, il team ha ricorso a più specie per la loro tecnologia auto‑crescente completamente autonoma.

Funghi filamentosi eterotrofi sono stati usati qui poiché favoriscono grandi quantità di biominerali e possono sopravvivere alle severe condizioni dello spazio. Sono stati accoppiati con cianobatteri fotoautotrofi diazotrofici per creare il sistema di licheni sintetici. Il team sta ora lavorando al passo successivo del progetto, creando inchiostro di regolite per stampare in 3D bio‑strutture.

“Il potenziale di questa tecnologia auto‑crescente nell’abilitare l’esplorazione e la colonizzazione extraterrestri a lungo termine è significativo.”

– Jin

Qualche mese fa, scienziati della Georgia Tech hanno anche riferito di aver sviluppato una nuova classe di blocchi costruttivi modulari, riconfigurabili e sostenibili, adatti sia per habitat terrestri che extraterrestri.

Le unità, chiamate Eco‑voxels (voxel eco‑friendly), possono ridurre l’impronta di carbonio fino al 40 % mantenendo le prestazioni strutturali necessarie per ali di aerei e pareti portanti.

Questi equivalenti 3D dei pixel sono realizzati in politrimetilene tereftalato (PTT), un polimero parzialmente bio‑basato derivato dallo zucchero di mais e rinforzato con fibre di carbonio riciclate provenienti dal materiale di scarto perso durante la produzione di componenti aerospaziali.

Questi eco‑voxels sono leggeri, possono essere assemblati rapidamente e si basano su materiali reperiti localmente, rendendoli candidati ideali per futuri rifugi lunari o marziani.

L habitat Lunari e Marziani: La Spinta Globale in Avanti

L’entusiasmo per l’esplorazione spaziale ha chiaramente portato a progressi nella tecnologia spaziale. Quando si tratta di stabilire habitat sulla Luna e su Marte, la NASA è stata attivamente coinvolta, comprendendo le sfide e sviluppando i sistemi necessari.

Il suo programma Artemis è tra i principali sviluppi il cui obiettivo è stabilire una base permanente sulla Luna. La NASA collabora anche con la società texana di tecnologie costruttive ICON per costruire un sistema di costruzione spaziale e ha investito nel suo Project Olympus.

Il focus del progetto è sulla costruzione robotica, mirando a distribuire robot di stampa 3D che possano creare strutture abitabili, unità di stoccaggio e piattaforme di atterraggio usando materiale lunare. Ha persino condotto un esperimento di un anno sul prototipo di habitat marziano stampato in 3D.

L’azienda ha anche costruito una vera struttura stampata in 3D di 1.700 piedi quadrati per la NASA attraverso il suo sistema di costruzione Vulcan. È progettata dallo studio di architettura BIG e simulerà l’habitat marziano per supportare missioni spaziali a lungo termine. 

La NASA sta anche esplorando l’uso di mattoni di micelio prodotti da funghi per costruire case su Marte e sulla Luna.

Guidato da Lynn Rothschild, scienziata senior presso l’Ames Research Center della NASA, il progetto denominato “Mycotecture Off Planet” ha ricevuto 2 milioni di dollari di finanziamento dal programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), che è “impegnato ad avanzare le tecnologie per trasportare i nostri astronauti, ospitare i nostri esploratori e facilitare ricerche preziose.”

Il concetto prevede che gli astronauti portino con sé strutture leggere imbevute di funghi dormienti e, usando un po’ d’acqua, stimolino la crescita dei funghi. Il micelio è una struttura filamentosa che costituisce la maggior parte dei funghi, può crescere in forme complesse e robuste, e può essere contenuto in modo sicuro per evitare contaminazioni. Inoltre, il micelio può essere usato per filtrare l’acqua e per estrarre minerali dalle acque reflue.

Il team ha già dimostrato la fattibilità del concetto, creando biocompositi a base di funghi e testando prototipi, concentrandosi ora sul miglioramento delle proprietà dei materiali dei loro habitat fungini e poi testandoli in orbita bassa terrestre.

Nell’Unione Europea (UE), l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha compiuto progressi significativi. Ad esempio, nel 2020 ha allestito una pianta prototipo per produrre ossigeno da polvere lunare simulata. Alcuni anni dopo, ha iniziato a lavorare su Prospect, un trapano robotico e laboratorio miniaturizzato che valuta potenziali risorse sulla Luna per estrarle in futuro. 

Per spingere i suoi piani spaziali, l’ESA collabora con altre agenzie come la NASA degli Stati Uniti, insieme a numerose organizzazioni private.

La ditta danese di design‑costruzione SAGA ha creato un habitat di addestramento compatto per l’ESA. Questi habitat hanno un’area di lavoro, uno spazio comune e capsule per dormire. L’Istituto Aurelia, nel frattempo, sta sviluppando pannelli modulari che, una volta dispiegati nello spazio, possono formare strutture più grandi, fornendo ambienti più confortevoli per gli astronauti.

Oltre ai prototipi di estrazione di risorse e habitat, l’ESA sta anche avanzando tecnologie di cronometraggio critiche. Ha costruito un Ensemble di Orologi Atomici nello Spazio (ACES), lanciato in orbita dalla Florida nell’aprile di quest’anno. È composto da due orologi atomici collegati, uno contenente atomi di idrogeno e l’altro di cesio, per produrre un unico set di tic con maggiore precisione, accurato entro un secondo in 300 milioni di anni.

L’orologio ad alta precisione consentirà una migliore navigazione, gestione delle risorse e persino misurazioni gravitazionali, supportando una presenza umana sostenibile oltre la Terra.

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Anche l’Archiviazione dei Dati Sta Andando sulla Luna

Curiosamente, le aziende stanno persino indagando il trasferimento dei data center nello spazio. All’inizio di quest’anno, la società con sede in Florida Lonestar Data Holdings ha messo a bordo del lander Athena (IM‑2) di Intuitive Machines un dispositivo grande quanto una scatola di scarpe. 

Lo scopo di IM‑2 è dimostrare l’esplorazione delle risorse, la mobilità lunare e l’analisi di sostanze per aiutare a scoprire fonti d’acqua al fine di stabilire infrastrutture sostenibili sulla superficie lunare così come nello spazio.

Il dispositivo di Lonestar Data Holdings a bordo di IM‑2 ha trasportato dati da Vint Cerf, riconosciuto come uno dei “padri di Internet”, e dal governo della Florida, tra gli altri.

Posizionare l’archiviazione dei dati sulla Luna dovrebbe aiutare a superare le sfide dei data center, un settore in rapida crescita a causa della crescente domanda di IA, apprendimento automatico e servizi cloud. I data center sono noti per l’elevato consumo energetico, lo stress sulle reti elettriche e l’inquinamento acustico, tutti problemi che potrebbero essere superati dallo spazio vasto.

Secondo Steve Eisele, presidente e chief revenue officer di Lonestar, “la Luna può essere l’opzione più sicura” per i tuoi dati. “È più difficile da hackerare; è molto più difficile da penetrare; è al di sopra di qualsiasi problema sulla Terra, da disastri naturali a blackout a guerre,” ha aggiunto.

L’azienda punta a lanciare un servizio commerciale di archiviazione dei dati entro il 2027 usando numerosi satelliti posti in L1, il punto di Lagrange tra il Sole e la Terra. Altre aziende come Axiom Space e Starcloud stanno pianificando le proprie mosse, anch’esse.

“L’economia lunare crescerà, e entro i prossimi cinque anni avremo bisogno di infrastrutture digitali sulla Luna,” così come “Marte e oltre. Quella sarà una grande parte del nostro futuro,” ha detto Eisele.

Investire nell’Esplorazione e nella Colonizzazione Spaziale

Nel settore spaziale, Northrop Grumman Corporation (NOC ) è profondamente coinvolta attraverso il programma Artemis della NASA, i sistemi del posto di avamposto lunare Gateway, la robotica autonoma e la ricerca sulla fabbricazione in‑space. Lavora anche su propulsione avanzata, strutture deployabili su larga scala e fabbricazione di precisione.

Northrop Grumman Corporation (NOC )

Northrop Grumman Corporation ha una capitalizzazione di mercato di 72,57 miliardi di dollari, con le azioni attualmente quotate a 506,62 $, in rialzo del 7,44 % YTD. Ha un EPS (TTM) di 25,36 e un P/E (TTM) di 19,88 offrendo un rendimento da dividendo dell’1,83 %.

Finanziariamente, ha registrato vendite per 9,5 miliardi di dollari e un record di backlog di 92,8 miliardi di dollari per il Q1 del 2025. Gli utili netti hanno totalizzato 481 milioni di dollari, o 3,32 $ per azione diluita. Quasi 800 milioni di dollari sono stati restituiti agli azionisti tramite dividendi e riacquisti di azioni.

Latest Northrop Grumman (NOC) Stock News and Developments

Conclusione

Man mano che continuiamo a spingerci più lontano nel cosmo, diventa molto chiaro che avremo bisogno di più dei soli razzi per costruire una presenza permanente. Ciò significa strutture robuste che possano gestire condizioni ambientali estreme e affrontare la scarsità di risorse.

Dalla modellatura laser del metallo in orbita ai materiali bio‑ingegnerizzati, ai robot autonomi e alla stampa 3D, questi progressi stanno aprendo la strada a un futuro sostenibile al di fuori della Terra. Man mano che la ricerca avanza, ci avviciniamo a creare un punto d’appoggio permanente oltre il nostro pianeta e a costruire una vera civiltà interplanetaria.

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Nota dell’Editore (luglio 2025): Questo articolo è stato aggiornato per includere ulteriori attribuzioni di fonte e per rimuovere una frase che caratterizzava in modo errato i progressi del team di ricerca sullo sviluppo del ciclo di feedback.

Riferimenti:

^{1. Carter, P. (2025, 25 giugno). From classroom to cosmos: Students aim to build big things in space. University of Florida News. Retrieved from https://news.ufl.edu/2025/06/manufacturing-in-space-with-lasers/}