Come possiamo impedire agli astronauti nello spazio di inalare gas pericolosi? Un sensore di gas ottico hi-tech tedesco-norvegese fornisce una soluzione.

"Gli astronauti devono ricevere un allarme tempestivo se gas nocivi o sgradevoli si mescolano con la loro aria respirabile, ", afferma lo scienziato senior Atle Honne di SINTEF. "Perché nello spazio, non puoi semplicemente aprire una finestra per arieggiare la stanza, " lui dice.

Come un bambino, leggeva tutto ciò su cui riusciva a mettere le mani sulle stelle. Cinquant'anni dopo, parte del lavoro della sua vita viene applicato nella grande distesa dello spazio esterno - 400 chilometri sopra la superficie della Terra! Honne è uno degli architetti dietro il sistema di misurazione del gas chiamato ANITA, che è stato testato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) come dispositivo di monitoraggio dell'aria respirabile nel 2007 e nel 2008.

L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha ora commissionato un nuovo, versione più compatta e avanzata del sistema che sarà dimostrata e utilizzata inizialmente sulla ISS. Inoltre, il piano è di utilizzare la tecnologia in future spedizioni con equipaggio più lontano nello spazio.

Allerta precoce

Scott Hovland dirige l'ISS Facility and Technology Unit dell'ESA e non ha bisogno di incoraggiamento per lodare le qualità del sensore tedesco-norvegese. Non ultima la sua velocità operativa.

"L'allarme tempestivo sugli inquinanti è essenziale, perché danno agli astronauti la possibilità di intraprendere azioni correttive in risposta a perdite di gas o guasti del sistema di purificazione dell'aria, "dice. "Inoltre, la tecnologia ANITA è in grado di rilevare gas che non ci saremmo mai aspettati di trovare nell'atmosfera respirabile nello spazio. La sua capacità di farlo è estremamente importante per noi, "dice Hovland.

Mammut e topi

La tecnologia ANITA utilizza misurazioni ottiche per identificare i gas. Può rilevare e distinguere tra diversi gas misurando il modo in cui assorbono la radiazione infrarossa. Sull'ISS, la prossima versione del sensore integrerà i sistemi di monitoraggio odierni, che si basano sulla gascromatografia e sulla spettrometria di massa.

La sfida per tutti coloro che cercano di monitorare la qualità dell'aria interna è identificare e misurare i singoli gas all'interno di miscele complesse. Secondo Honne, la tecnica ottica fornisce risposte più rapide e molto più precise rispetto alle attuali tecnologie nell'analisi delle miscele di gas.

"Questo non significa che sia un compito facile misurare molti gas contemporaneamente, " dice Honne. "Stiamo cercando sia mammut che topi, e spesso il topo si nasconderà dietro il mammut, " lui dice.

Nello spazio tra tre anni

Un decennio fa, la prima versione di ANITA ha superato a pieni voti il ​​suo primo test sul campo sulla ISS, dove è stato installato dall'agenzia spaziale americana NASA. Secondo Honne, il sistema ha dimostrato di poter misurare molti gas contemporaneamente, in modo rapido e molto accurato.

"Durante l'anno di ANITA nello spazio, la nostra tecnologia ha dimostrato di poter rilevare gas che altri strumenti non riescono a rilevare, "dice Honne.

Analogamente al modello precedente, la nuova versione del sensore sarà sviluppata dai suoi sviluppatori norvegesi e tedeschi. Il piano è di prepararlo per il funzionamento sulla ISS nel 2020.

Portami sulla luna

Inoltre, L'ESA intende utilizzare ANITA su possibili futuri laboratori spaziali situati in orbita attorno alla Luna - più vicini a 400, 000 chilometri dalla Terra.

Scott Hovland all'ESA sottolinea che un monitoraggio efficace dell'aria respirabile è essenziale per le future missioni nello spazio profondo perché, come dice lui, se dovessero verificarsi gravi problemi sulla loro navicella spaziale, non possono fare un rapido ritorno sulla Terra, che è sempre una possibilità per l'equipaggio della ISS.

"Ma un monitoraggio adeguato è altrettanto importante sulla ISS, "dice Hovland. "Sto pensando all'importanza di prevenire i falsi allarmi. Se un falso allarme porta a un'evacuazione, grosse somme di denaro saranno andate sprecate per nulla e gli astronauti dovranno intraprendere una rischiosa partenza dalla stazione senza motivo, " lui spiega.

ESA is investing in ANITA in order to avoid unwanted situations such as these, among other reasons.

Potential here on Earth

Atle Honne at SINTEF points out that there are also many potential applications for the high-flying ANITA technology here on Earth. The system can be used to check air quality in everything from submarines and aeroplanes to diving systems and laboratories. He also sees ANITA as ideally suited to the monitoring of industrial processes and environmental gas emissions, including waste gases produced by the agricultural sector.

"The space sector is interesting to us at SINTEF because it is a demanding market, " says Honne. "If our measurement method passes the test in space, it will be well qualified for applications here on Earth, " lui dice.