Innovazione Alimentare e Gestione Idrica a Bordo della Stazione Spaziale Internazionale

La sussistenza degli equipaggi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) dipende da soluzioni ingegneristiche avanzate per la gestione delle risorse, in particolare cibo e acqua, ottimizzate per l'ambiente di microgravità. Le limitazioni logistiche dei rifornimenti terrestri per missioni prolungate hanno imposto l'adozione di tecnologie di conservazione alimentare efficienti e sistemi di riciclo idrico quasi totali.

Attualmente, la dieta degli astronauti si basa principalmente su pasti preconfezionati, spesso in imballaggi plastici o lattine, con un consumo medio giornaliero stimato intorno a 1,83 kg di alimenti per persona. La liofilizzazione, o essiccazione sotto vuoto, è una tecnica fondamentale nella nutrizione spaziale, introdotta fin dal programma Gemini della NASA tra il 1965 e il 1966. Questo processo, che trasforma il ghiaccio in vapore tramite sublimazione sotto vuoto, preserva l'integrità nutrizionale e prolunga la conservabilità di alimenti come uova strapazzate e pasta, riducendo peso e volume. Storicamente, per prevenire il danneggiamento di apparecchiature sensibili dovuto a briciole fluttuanti, si è preferito l'uso di tortillas al pane, una precauzione appresa anche a seguito dell'incidente del sandwich al pastrami di John Young durante la missione Gemini 3.

Per contrastare la perdita di massa ossea e muscolare indotta dalla microgravità, l'apporto nutrizionale è rigorosamente monitorato, includendo l'integrazione di fonti proteiche arricchite, come l'amaranto ricco di calcio. Parallelamente, la ricerca si concentra sulla produzione di alimenti freschi in situ; il sistema Veggie, operativo sulla ISS dal 2015, ha permesso la crescita di ingredienti per insalate. Progetti come ReBUS, finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e guidato dall'Università Federico II di Napoli, esplorano l'uso della regolite lunare e marziana, trasformata in substrato fertile attraverso il riciclo dei rifiuti dell'equipaggio, per assicurare l'autonomia alimentare nelle future missioni di lunga durata verso la Luna e Marte.

La gestione delle risorse idriche sull'ISS è un esempio di ingegneria dei sistemi di supporto vitale: l'Environmental Control and Life Support System (ECLSS) raggiunge un tasso di recupero idrico di circa il 93%, con alcune fonti NASA che indicano anche un 98% di depurazione. Questo sistema ricicla l'acqua da tutte le fonti disponibili, inclusi respiro, sudore e urina. Il modulo Urine Processing Assembly (UPA), sviluppato dalla NASA, utilizza la distillazione a bassa pressione per separare l'acqua, lasciando una salamoia concentrata come scarto. L'efficienza è cruciale, dato il costo stimato di circa 5.000 euro per spedire un litro d'acqua sulla ISS.

Queste innovazioni orbitali promettono ricadute significative sulla Terra, in particolare nell'agricoltura in ambiente controllato e nell'economia circolare. La ricerca sui sistemi biorigenerativi, come il progetto MELiSSA dell'ESA, mira a creare ecosistemi chiusi capaci di rigenerare aria, acqua e cibo riutilizzando i rifiuti, un modello essenziale per le missioni interplanetarie, come quelle previste dal programma Artemis della NASA, dove i rifornimenti costanti dalla Terra non saranno possibili. L'obiettivo finale, come espresso da figure come Ariel Ekblaw, fondatrice dell'Iniziativa per l'esplorazione spaziale del MIT, è permettere agli esseri umani di prosperare nello spazio, con le tecnologie di riciclo idrico che dimostrano un progresso costante verso l'autosufficienza extraterrestre.