La costruzione di habitat su Marte non riguarda soltanto pareti, moduli abitativi e forme architettoniche. Uno dei problemi più difficili da affrontare è la protezione dalle radiazioni. Marte non dispone di un campo magnetico globale come quello terrestre e la sua atmosfera è molto più sottile di quella della Terra; per questo motivo gli astronauti sulla superficie avrebbero una protezione naturale molto limitata contro particelle solari e raggi cosmici galattici. NASA sottolinea che la schermatura dovrà essere integrata in ogni aspetto della progettazione di missioni marziane, dai veicoli agli habitat fino alle procedure per le attività extraveicolari.
Dentro questo tema si inserisce il lavoro di AAKA Space Studio, società di Ahmedabad attiva nell’architettura spaziale, insieme a MiCoB, azienda indiana specializzata nella stampa 3D di calcestruzzo e strutture su larga scala. Le due realtà hanno sviluppato e testato uno scudo fisico stampato in 3D pensato come dimostratore per futuri habitat marziani. Il progetto è stato presentato come uno dei primi esempi asiatici di schermatura anti-radiazioni prodotta con un materiale che simula la composizione del suolo di Marte.
Il principio: costruire con ciò che si trova sul posto
Il concetto tecnico alla base del progetto è l’ISRU, cioè In-Situ Resource Utilisation. In altre parole: usare le risorse disponibili nel luogo della missione invece di trasportare tutto dalla Terra. Nel caso di Marte, questo significa studiare come trasformare regolite, rocce basaltiche, carbonati e altri materiali locali in elementi costruttivi per habitat, piattaforme, barriere protettive o infrastrutture.
Il motivo è semplice: portare nello spazio grandi masse di materiale da costruzione è costoso, complesso e poco pratico. Per uno scudo anti-radiazioni, inoltre, la massa conta. Più materiale si mette tra l’astronauta e l’ambiente esterno, maggiore può essere la capacità di assorbire o attenuare parte della radiazione incidente. NASA spiega che usare solo “massa” come protezione è possibile, ma diventa economicamente proibitivo quando quella massa deve essere lanciata dalla Terra.
Per questo la stampa 3D di materiali locali è una delle strade più studiate per le basi lunari e marziane. NASA, attraverso il progetto Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technology, sta valutando tecnologie robotiche di costruzione additiva capaci di usare regolite simulata per produrre infrastrutture come schermature, strade e piattaforme di atterraggio.
Basalto olivinico e calcare marnoso per simulare il suolo marziano
AAKA Space Studio ha usato materiali terrestri scelti per avvicinarsi alla composizione del suolo marziano. Il progetto ha impiegato materiali ricchi di olivina provenienti da complessi ultramafici di Salem, nel Tamil Nadu, e analoghi di calcare marnoso dal bacino di Ariyalur. Questi materiali sono stati formulati come simulante di regolite marziana ad alta fedeltà, con l’obiettivo di riprodurre alcune caratteristiche chimiche e minerali rilevanti per la costruzione su Marte.
Il basalto è particolarmente interessante perché Marte presenta vaste aree con materiali basaltici. Usare un analogo basaltico sulla Terra permette di testare lavorabilità, estrusione, presa del legante, densità e comportamento meccanico prima di immaginare un processo simile su un altro pianeta. Non significa che il materiale indiano sia “suolo marziano”, ma che può essere utilizzato come base sperimentale per capire come un materiale minerale simile possa comportarsi in un processo additivo.
A questi aggregati è stato aggiunto un sistema di leganti a base di calce, progettato per indurire tramite reazioni chimiche invece di richiedere la fusione del materiale con energia termica elevata. Questo punto distingue l’approccio AAKA–MiCoB da soluzioni basate sulla vetrificazione o fusione della regolite con laser ad alta potenza.
Il ruolo di MiCoB nella stampa 3D della struttura
La parte di produzione additiva è stata sviluppata con il contributo di MiCoB e dei suoi sistemi di stampa 3D per calcestruzzo. MiCoB si presenta come azienda specializzata in soluzioni di 3D concrete printing per difesa, edilizia e infrastrutture, con tecnologie robotiche e a portale per la deposizione di materiali cementizi.
Nel progetto marziano, il materiale simulante è stato adattato a un processo di deposizione strato su strato. La miscela viene preparata, estrusa e lasciata indurire fino a formare una struttura monolitica. L’obiettivo non è stampare un piccolo campione da laboratorio, ma dimostrare che un materiale minerale simile alla regolite può essere trasformato in una barriera fisica con funzione protettiva.
La collaborazione ha coinvolto anche il Government Arts College, citato tra i partner del progetto. Il lavoro combina quindi architettura spaziale, materiali, stampa 3D robotica e sperimentazione in missioni analogiche.
Perché la schermatura è un problema centrale su Marte
Le radiazioni nello spazio non sono tutte uguali. NASA distingue due grandi famiglie di particelle pericolose: quelle provenienti dal Sole, come gli eventi di particelle solari associati a brillamenti e coronal mass ejections, e i raggi cosmici galattici, particelle ad alta energia provenienti dall’esterno del Sistema Solare. Le prime possono generare picchi intensi in tempi brevi; le seconde sono più continue, penetranti e difficili da schermare.
Il problema dei raggi cosmici galattici è che, quando colpiscono un materiale, possono generare particelle secondarie. Per questo non basta mettere una parete qualsiasi davanti all’astronauta: il tipo di materiale, la sua densità, il suo spessore e la composizione chimica influiscono sul risultato. Studi modellistici basati su Geant4 indicano che plastiche, gomme e fibre sintetiche possono comportarsi molto bene come schermature passive, mentre la regolite marziana mostra un comportamento intermedio ma pratico, proprio perché disponibile sul posto.
Questo rende il progetto AAKA–MiCoB interessante: non pretende di sostituire ogni altra forma di protezione, ma prova a usare la massa del terreno locale come parte dell’architettura dell’habitat. In un futuro scenario marziano, moduli pressurizzati portati dalla Terra potrebbero essere coperti, circondati o integrati con strutture stampate sul posto per aumentare la protezione passiva.
Una prova in missione analogica nel Gujarat
Lo scudo è stato testato durante una missione analogica nel Gujarat, cioè in un ambiente terrestre progettato per simulare alcuni aspetti operativi di una missione extraterrestre. Secondo le informazioni riportate, la struttura è stata assemblata sul sito con composti simulanti la regolite e ha svolto sia il ruolo di elemento portante sia quello di barriera contro le radiazioni. Durante la prova sono state ospitate anche varietà di microgreen, utili per osservare il rapporto tra schermatura, temperatura e crescita vegetale in un contesto sperimentale.
Questo dettaglio è utile perché gli habitat marziani non dovranno proteggere solo persone e strumenti. Dovranno anche ospitare sistemi di supporto vitale, coltivazione, stoccaggio, impianti, sensori e aree operative. Se una struttura stampata può contribuire sia alla protezione sia alla stabilità termica, allora può diventare parte di un sistema più ampio, non un semplice muro.
I risultati delle prove sui microgreen dovrebbero essere confrontati con campioni cresciuti in laboratorio, così da valutare meglio la capacità protettiva dello scudo. Questo indica che il lavoro è ancora nella fase di dimostrazione e validazione, non in quella di una tecnologia pronta per essere spedita su Marte.
La differenza tra legante chimico e fusione della regolite
Uno degli aspetti più interessanti è il consumo energetico. Alcune soluzioni per costruire su Luna o Marte prevedono di fondere o sinterizzare la regolite con laser, microonde o altre fonti di calore. NASA cita ad esempio il sistema Olympus di ICON, basato su Laser Vitreous Multi-material Transformation, nel quale laser ad alta potenza fondono materiali di superficie per ottenere strutture solide simili alla ceramica.
Queste tecniche possono produrre materiali molto resistenti, ma richiedono potenza elevata e controllo termico. In una base marziana iniziale, l’energia disponibile sarà una risorsa limitata. Ogni sistema dovrà competere con habitat, comunicazioni, produzione di ossigeno, trattamento dell’acqua, mobilità, riscaldamento e strumenti scientifici.
L’approccio AAKA–MiCoB usa invece un legante a base di calce che indurisce per via chimica. In teoria, questo può ridurre il fabbisogno energetico rispetto a processi che richiedono fusione del materiale. È un vantaggio da verificare con dati di ciclo completo, perché bisogna considerare anche preparazione del legante, gestione dell’acqua, comportamento in atmosfera marziana, temperatura, pressione e disponibilità reale dei precursori.
La sfida dell’ambiente marziano reale
Stampare sulla Terra non equivale a stampare su Marte. La superficie marziana presenta bassa pressione, temperature molto inferiori a quelle terrestri, cicli termici severi, polvere fine e un ambiente operativo difficile per robot, pompe, ugelli e sistemi di miscelazione. La presenza di acqua liquida è problematica e ogni legante che dipende dall’idratazione o dalla presa chimica deve essere valutato in condizioni compatibili con Marte.
Ricerche sulla stampa 3D di miscele a base di simulante di regolite marziana hanno evidenziato che bassa temperatura e bassa pressione possono ostacolare la maturazione dei materiali, perché l’acqua tende a evaporare o a non restare disponibile abbastanza a lungo per completare alcune reazioni. In prove sperimentali, la cura a bassa temperatura e pressione ha dato risultati insoddisfacenti, mentre condizioni più controllate e temperature superiori hanno migliorato le proprietà meccaniche.
Per questo una struttura stampata con successo in Gujarat è un passo utile, ma non chiude il problema. Serve capire come lo stesso processo possa essere adattato a camere pressurizzate, cantieri robotici protetti, additivi locali, cicli termici marziani e logistica di una missione reale.
Il ruolo della geometria nello scudo
Una schermatura non è solo questione di materiale. Conta anche la geometria. Strutture curve, cupole, pareti spesse, cavità riempite con regolite sciolta e moduli ibridi possono distribuire i carichi e aumentare la massa protettiva senza dover stampare blocchi pieni ovunque.
Nel caso AAKA–MiCoB, la struttura è descritta come monolitica e prodotta per deposizione autonoma strato su strato. La scelta di una forma stampabile con robot o portale è coerente con il futuro impiego in ambienti dove il lavoro umano diretto dovrà essere ridotto. Prima dell’arrivo degli astronauti, infatti, una parte delle infrastrutture potrebbe essere costruita da sistemi automatici o semi-autonomi.
NASA considera proprio la costruzione autonoma con risorse locali come un elemento chiave per infrastrutture su Luna e Marte, comprese schermature, piattaforme di atterraggio e superfici operative.
Perché l’India guarda a questo settore
Il progetto mostra anche l’interesse crescente dell’ecosistema indiano per habitat analogici, architettura spaziale e tecnologie di costruzione fuori dalla Terra. AAKA Space Studio è descritta come realtà attiva nella progettazione di habitat per ambienti estremi e missioni analogiche, mentre MiCoB porta esperienza nella stampa 3D di strutture su larga scala.
Secondo quanto riportato durante la missione nel Gujarat, la dimostrazione ha incluso anche altri esperimenti, tra cui attività con rover e studi su interazione uomo-macchina, isolamento, comportamento, piante e operazioni simulate. Questo colloca lo scudo non come oggetto isolato, ma come parte di una prova più ampia su come vivere e lavorare in ambienti analoghi a quelli extraterrestri.
Cosa può significare per la stampa 3D da costruzione
Per la stampa 3D applicata all’edilizia, il caso è interessante perché porta la tecnologia fuori dal contesto urbano e la mette in uno scenario estremo. Una macchina 3D per calcestruzzo sulla Terra deve affrontare problemi di tempi, costi, norme, qualità del materiale e logistica. Su Marte si aggiungono automazione, manutenzione remota, energia limitata, polvere, vuoto parziale, bassa gravità e assenza di una filiera locale.
Eppure proprio questi vincoli rendono l’additive manufacturing adatto allo studio: il processo può usare materiale granulare locale, depositarlo solo dove serve e generare forme difficili da realizzare con casseforme tradizionali. Se la miscela è formulata correttamente, la stessa piattaforma potrebbe costruire barriere, pareti, supporti, canalizzazioni, rampe o elementi di protezione.
Il punto non è immaginare una casa marziana stampata come una villetta terrestre, ma progettare infrastrutture che funzionino con i limiti del pianeta. La forma dell’habitat dovrà derivare da pressione interna, carichi, radiazioni, temperatura, manutenzione, accessibilità e possibilità di essere costruita da robot.
Una tecnologia da valutare con prudenza
La dimostrazione di AAKA Space Studio e MiCoB è un buon esempio di ricerca applicata: non promette di risolvere da sola il problema degli habitat marziani, ma mostra una direzione concreta. Usare materiali analoghi alla regolite, stamparli con tecnologie robotiche e testarli in missioni analogiche consente di avvicinare progettazione, materiale e uso finale.
Restano molte domande aperte. Servono dati quantitativi sull’attenuazione della radiazione, prove meccaniche, cicli termici, durabilità, resistenza alla fessurazione, comportamento del legante in condizioni marziane e confronto con altre schermature, come regolite sfusa, moduli interrati, pareti ibride, acqua, polimeri ricchi di idrogeno o combinazioni multistrato. Gli studi disponibili indicano che nessun materiale è una risposta unica: la protezione dalle radiazioni richiede combinazioni di massa, materiali efficienti, geometria e strategie operative.
Il valore del progetto AAKA–MiCoB
Il contributo più concreto del lavoro non è l’idea generica di “stampare su Marte”, già studiata da anni da NASA, ESA, università e aziende. Il valore sta nell’aver prodotto e testato un dimostratore fisico con materiali indiani scelti per simulare componenti della regolite marziana, usando una piattaforma di stampa 3D da costruzione e un legante a bassa richiesta energetica rispetto alla fusione termica.
Per la manifattura additiva, è un caso utile perché collega quattro temi che diventeranno sempre più importanti: materiali locali, automazione, riduzione della massa da lanciare e protezione degli esseri umani. Il passaggio da prototipo terrestre a sistema marziano richiederà anni di prove, ma il percorso è chiaro: se si vuole costruire lontano dalla Terra, il materiale principale non potrà viaggiare tutto dentro un razzo. Dovrà essere trovato, lavorato e trasformato sul posto.
