Le regioni polari del nostro satellite potrebbero offrire energia solare in abbondanza, ma le riserve di ghiaccio oggi conosciute non basterebbero a sostenere grandi popolazioni per tempi lunghi. Uno studio ridimensiona il sogno delle metropoli lunari.
Costruire una città sulla Luna potrebbe essere più facile dal punto di vista energetico che da quello idrico. È la conclusione, per certi versi paradossale, di un nuovo studio pubblicato sulla rivista Frontiers in Space Technologies, che prova a trasformare le visioni futuristiche di grandi insediamenti lunari in un problema molto concreto: quanta acqua servirebbe per mantenere in vita centinaia di migliaia, o addirittura milioni, di persone?
La risposta non è particolarmente incoraggiante. Anche ammettendo che sul nostro satellite esistano quantità di ghiaccio molto superiori alle stime attuali, una grande città finirebbe per consumare le proprie riserve in tempi relativamente brevi. Il limite principale alla colonizzazione della Luna potrebbe quindi non essere la capacità di costruire habitat o di produrre elettricità, ma una delle risorse più elementari per la vita: l’acqua.
Il tesoro nascosto nei crateri eternamente bui
Ai poli lunari esistono crateri il cui fondo non riceve luce solare diretta da miliardi di anni. In queste regioni la temperatura può scendere sotto i 110 kelvin, circa -163 °C. Sono vere e proprie “trappole fredde”, ambienti nei quali il ghiaccio può conservarsi per tempi geologici senza disperdersi nello spazio.
Parte di quell’acqua potrebbe essere stata trasportata sulla Luna dagli asteroidi che ne hanno bombardato la superficie nel corso della sua storia. Le missioni spaziali degli ultimi decenni hanno progressivamente confermato la presenza di ghiaccio nelle regioni polari, trasformandolo in una delle risorse più preziose per le future esplorazioni umane.
L’acqua lunare, infatti, non servirebbe soltanto per bere. Sarebbe indispensabile per l’agricoltura, l’igiene e numerosi processi industriali e potrebbe inoltre essere separata in idrogeno e ossigeno, utilizzabili potenzialmente anche per produrre propellente. È proprio questa disponibilità ad aver alimentato l’idea di basi permanenti, villaggi e, in prospettiva, vere città sulla Luna.
Energia? Quella potrebbe non mancare
Lo studio, firmato tra gli altri dagli astrofisici Martin Elvis e Jonathan McDowell, ha analizzato il problema partendo dal consumo di acqua ed energia di ipotetiche popolazioni lunari. Ed emerge subito una sorpresa: produrre elettricità potrebbe essere relativamente meno problematico.
Le zone più elevate intorno ad alcuni crateri polari sono illuminate dal Sole per gran parte del tempo. Secondo le valutazioni dei ricercatori, enormi strutture fotovoltaiche installate in queste regioni potrebbero arrivare a produrre circa 3 gigawatt di potenza, un valore paragonabile a quello di diverse grandi centrali elettriche terrestri.
In teoria, parte dei pannelli potrebbe perfino essere fabbricata direttamente sulla Luna sfruttando il silicio presente nel suolo. Uno scenario che, spingendosi molto avanti nel futuro, permetterebbe di immaginare industrie ad alto consumo energetico e persino centri di calcolo per l’intelligenza artificiale alimentati dall’energia solare lunare.
Il vero problema è l’acqua
Quando si passa all’acqua, però, i numeri cambiano radicalmente. I ricercatori hanno inizialmente utilizzato uno scenario estremamente generoso: circa un miliardo di tonnellate di acqua disponibile sulla Luna. Senza sistemi di riciclo, persino una quantità simile sarebbe consumata rapidamente da una grande popolazione.
Il riciclo permetterebbe naturalmente di allungare enormemente i tempi. Ma anche immaginando di recuperare il 98% dell’acqua, un’efficienza paragonabile a quella raggiungibile nei sistemi avanzati utilizzati nello spazio, una città lunare da un milione di abitanti esaurirebbe comunque le proprie riserve in poco più di un secolo. E questo rappresenta lo scenario ottimistico.
Le valutazioni più recenti suggeriscono infatti che la quantità realmente accessibile possa essere circa 30 volte inferiore rispetto al miliardo di tonnellate utilizzato come limite superiore nel modello. In questo caso i tempi si ridurrebbero drasticamente e un grande insediamento potrebbe trovarsi a corto d’acqua nell’arco di pochi decenni o persino meno, a seconda delle sue dimensioni e dei consumi.
Meglio villaggi che metropoli
Questo non significa che una presenza umana permanente sulla Luna sia impossibile. Il quadro diventa infatti molto più favorevole riducendo la popolazione. Una colonia di circa 1.000 persone, oppure una cittadina di alcune migliaia o decine di migliaia di abitanti, potrebbe teoricamente sfruttare le riserve lunari per secoli, soprattutto grazie a sistemi di riciclo altamente efficienti.
Il problema riguarda quindi soprattutto il passaggio dalla “base lunare” alla “civiltà lunare”: una cosa è mantenere alcune centinaia o migliaia di astronauti, un’altra è creare metropoli paragonabili a quelle terrestri.
Ed è proprio questa distinzione a ridimensionare alcune delle visioni più ambiziose che negli ultimi anni hanno immaginato sulla Luna grandi centri industriali e comunità capaci di crescere autonomamente.
E se sotto la superficie ci fosse molta più acqua?
Esiste però una grande incognita. Le tecniche attualmente disponibili permettono di studiare con maggiore efficacia soprattutto i primi metri del terreno lunare. Il regolite, lo strato di materiale frammentato che ricopre la superficie, può invece raggiungere profondità di decine di metri.
È quindi possibile che nelle regioni polari esistano depositi di ghiaccio più profondi ancora sconosciuti.
Per i ricercatori è questa una delle questioni decisive delle future missioni: prima di progettare città, fabbriche o grandi colonie bisognerà capire quanta acqua ci sia realmente sulla Luna, dove si trovi e quanto sia facile estrarla. Esistono anche altre possibilità. Sistemi di riciclo ancora più efficienti potrebbero ridurre le perdite; l’agricoltura verticale e nuove tecniche di coltivazione potrebbero abbassare drasticamente i consumi; in un futuro più lontano si potrebbe persino pensare di importare acqua da asteroidi relativamente accessibili. Ma tutte queste soluzioni aumenterebbero enormemente la complessità di un insediamento extraterrestre.
Il nuovo studio lascia quindi aperta la porta alla colonizzazione della Luna, ma ne modifica profondamente la scala. Piccole comunità permanenti potrebbero essere realistiche. Una città con centinaia di migliaia o milioni di abitanti richiederebbe invece tecnologie e risorse che oggi non sappiamo ancora se saranno disponibili.
Prima delle metropoli lunari immaginate dalla fantascienza, insomma, sarà necessario rispondere a una domanda molto meno spettacolare ma molto più importante: quanta acqua c’è davvero sotto la polvere della Luna?
Stefano Camilloni
