Il Dipartimento della Difesa statunitense ha lanciato il programma di ricerca B-SURE con l’obiettivo di acquisire le conoscenze fondamentali riguardo alle capacità dei processi microbici di abilitare la “bioproduzione” in orbita di tutti materiali necessari a supportare le missioni nello spazio.

Il ruolo del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (US DoD) nelle missioni orbitali e lunari è definito dalla “Space Capstone Publication – Spacepower” pubblicata nel giugno 2020, il primo documento dottrinale in cui la US Space Force (USSF), istituita alla fine del 2019, ha espresso una propria indipendente elaborazione teorica del potere spaziale. In questo documento, l’USSF rileva il “valore intrinseco del dominio spaziale e l’enorme influenza che lo spazio ha sulla prosperità e sulla sicurezza degli Stati Uniti”. In conseguenza di ciò, l’US DoD ha una necessità vitale di sviluppare ed espandere attività di produzione in orbita che garantiscano la resilienza della catena di approvvigionamento, una superiorità tecnologica duratura sui paesi concorrenti, nonché la sicurezza e la manutenzione delle risorse impiegate nelle operazioni spaziali di oggi e del futuro.
Per affrontare questa sfida, la DARPA (l’agenzia di ricerca avanzata del Pentagono) ha lanciato nei giorni scorsi un programma battezzato B-SURE (Biomanufacturing: Survival, Utility, and Reliability Beyond Earth) che punta a studiare e a ridurre i rischi legati alle modalità di produzione che sfruttano i processi biologici negli ambienti, come appunto lo spazio, caratterizzati da risorse limitate.

L’obiettivo è semplificare e alleggerire la “supply chain”

Una nota della DARPA spiega la prospettiva del programma con queste parole: “Immagina di andare nello spazio. C’è una lunga lista di oggetti e provviste di cui avrai sicuramente bisogno, ma c’è una lista ancora più lunga di cose di cui potresti aver bisogno a seconda di come procederà la tua missione. Questo elenco comprende necessità non preventivate, come il carburante per effettuare manovre impreviste, pezzi di ricambio o strumenti, e una ampia varietà di altri prodotti che potrebbero essere utili ma anche restare inutilizzati. L’attuale modus operandi è quello di portare nello spazio tutto ciò di cui si potrebbe aver bisogno, ma questo approccio è complesso e logisticamente oneroso”.
“Immagina invece”, prosegue la nota, “di portare nello spazio solo strumenti per la fermentazione, materie prime, e un congelatore pieno di microbi che convertono ciascuna di tali materie in una molecola, un materiale o un prodotto utile diverso, in modo da poter produrre tutto ciò di cui potresti aver bisogno.”

La bioproduzione offre un nuovo approccio per la produzione “sul posto” effettuata in luoghi remoti, compreso lo spazio. Sebbene abbia il potenziale per fornire molecole e materiali rilevanti per l’US DoD e alleviare gli oneri della catena di approvvigionamento nelle operazioni spaziali, la realizzazione di questa capacità richiede l’effettuazione di ricerche preliminari per indirizzare i futuri sforzi della ricerca applicata. Per raggiungere questo obiettivo, il programma B-SURE raccoglierà dati sull’utilizzo microbico di materie prime alternative presenti nello spazio, sull’ottimizzazione della crescita microbica in situazioni di gravità variabile e sulle strategie di mitigazione degli effetti della radiazione cosmica galattica sulla crescita microbica e sulla bioproduzione.

I tre filoni di ricerca del programma

“Il Dipartimento della Difesa attualmente non ha capacità di produzione spaziale. Tutte le risorse o gli equipaggiamenti necessari per una determinata missione sono prodotti sulla Terra e spediti nello spazio”, ha spiegato la dott.ssa Anne Cheever, responsabile del programma B-SURE, aggiungendo che tale programma rappresenta “un primo passo importante nello studio delle questioni fondamentali relative alla bioproduzione, allo scopo di sviluppare questa capacità”.

Il programma avrà una durata di 18 mesi e si articolerà in tre diversi filoni di ricerca. La “Track 1” (Alternative Feedstock Utilization) determinerà quali materie prime alternative possono essere consumate dagli organismi ospiti, e in quale quantità e a quali livelli di purezza. La “Track 2” (Variable Gravity) identificherà l’impatto delle variazioni nella forza di gravità sulle prestazioni cellulari nel contesto dei parametri di bioproduzione, e le modalità con cui gli analoghi modelli terrestri consentono di prevedere la produzione di molecole in orbita. La “Track 3” (Variable Radiation) scoprirà gli effetti del variare delle radiazioni spaziali sulla produzione di molecole microbiche.

“Il programma B-SURE è uno studio di base riguardante l’adattamento dei microbi alle condizioni dello spazio”, ha aggiunto Cheever. “Come prova di fattibilità, i microbi produrranno molecole reporter con la speranza che alla fine questa tecnologia consentirà la produzione nello spazio di molecole utili per le operazioni spaziali.”