Spazio, ultima frontiera. Poche parole, pronunciate dalla voce narrante come introduzione alle puntate della celebre e fortunata serie televisiva Star Trek, che rispecchiano un sentimento radicato nell’essere umano dall’alba dei tempi e che si fondono perfettamente con lo spirito della nazione che, più di tutte nel corso dell’ultimo secolo, si è dedicata all’esplorazione spaziale: gli Stati Uniti d’America. Una nazione sorta sul concetto di frontiera, dove appena al di là dell’ultimo lembo di terra coltivata si estendevano spazi sconfinati da esplorare, colonizzare e plasmare. Con il raggiungimento delle coste bagnate dal Pacifico, la successiva messa in sicurezza del continente americano tramite attuazione pedissequa della dottrina Monroe[1] e infine il raggiungimento dello status di superpotenza come conseguenza della vittoria nel secondo conflitto mondiale, gli USA videro nel cosmo la nuova e (forse) ultima frontiera su qui volgere le proprie mire. Emblematica del proprio tempo fu la definizione di nuova frontiera utilizzata da John F. Kennedy durante il discorso di accettazione della nomination democratica alle elezioni presidenziali del 1960, discorso in cui il futuro presidente richiama anche, e non a caso, il mito fondativo della corsa all’Ovest:
Today some would say […] that all the horizons have been explored, that all the battles have been won, that there is no longer an American frontier. […] we stand today on the edge of a New Frontier […] a frontier of unknown opportunities and perils, a frontier of unfulfilled hopes and threats. […] Beyond that frontier are the uncharted areas of science and space, unsolved problems of peace and war, unconquered pockets of ignorance and prejudice, unanswered questions of poverty and surplus […] I am asking each of you to be pioneers on that New Frontier. […][2]
Nuova frontiera spaziale che fu successivamente reiterata e sostanziata nel 1961 dallo stesso Kennedy, nel frattempo eletto presidente, nell’obiettivo di inviare un uomo sulla Luna entro la fine del decennio.[3]
Citando Neil Armstrong e facendo un giant leap in avanti nel tempo e verso est nello spazio, ci troviamo oggi, nel 2025 in Italia, a più di sessant’anni dall’introduzione del concetto di nuova frontiera, a discorrere con Valentina Sumini, Visiting Professor presso il Politecnico di Torino, Research Affiliate e Space Architect presso il Media Lab del MIT[4] Space Exploration Initiative, R&T senior engineer presso Coesia. Sumini, tra le altre cose, si occupa di progettare architetture e spazi adibiti a sostenere la vita umana in ambienti ostili e volti a consentire l’esplorazione umana dello spazio sia in orbita che su corpi celesti. Le sue ricerche si concentrano anche sullo sviluppo di nuovi metodi di design computazionale per ambienti multi-performanti, la progettazione di protesi robotiche per aumentare la mobilità e destrezza del personale umano in condizioni di bassa gravità e lo sviluppo di tecniche costruttive utilizzando risorse procurate direttamente in situ.
- Domanda prodromica: da dove è scaturita l’idea di coniugare l’architettura con l’esplorazione del cosmo?
L’idea di unire architettura ed esplorazione spaziale è sempre stata presente, dalle prime missioni degli anni ’60 fino ai giorni nostri, con la Stazione Spaziale Internazionale (ISS[5]) che, nei suoi oltre 25 anni di attività, ha ospitato più di 280 astronauti. I primi space architect erano di fatto designer impegnati nel miglioramento dell’ergonomia degli spazi interni dei veicoli spaziali e aventi l’obiettivo di incrementare l’efficienza operativa degli astronauti durante le missioni. Una figura iconica in questo senso è Galina Andreevna Balashova, space architect sovietica che contribuì alla progettazione degli interni delle navicelle Soyuz e delle stazioni spaziali Salyut 6/7 e Mir. Balashova utilizzò il colore come strumento progettuale, introducendo un sistema di codifica cromatica basato su verde, giallo e rosso per distinguere pavimenti, pareti e soffitti, restituendo orientamento e una percezione “terrestre” della gravità in ambienti di microgravità. Nel tempo, molti altri designer – tra cui Raymond Loewy – hanno contribuito all’architettura degli interni spaziali. Un esempio particolarmente rilevante, per il suo impatto psicologico, è l’introduzione di elementi finestrati che consentono agli astronauti di mantenere un contatto visivo con la Terra. La disciplina della space architecture viene formalmente codificata nel 2002 con la pubblicazione del Millennium Charter, il quale, richiamando i principi vitruviani, pone l’essere umano al centro del progetto come utente e beneficiario ultimo. Allo stesso tempo, il documento invita a riflettere sull’impronta lasciata dall’uomo durante l’esplorazione, interrogandosi sulle tracce della presenza umana e sul loro impatto sugli ambienti visitati. Un tema oggi più che mai attuale, se si considera l’inquinamento orbitale causato da detriti spaziali e satelliti fuori uso, soprattutto in orbita bassa, che potrebbe in futuro compromettere le capacità di lancio dalla Terra. In questo contesto, anche lo smantellamento della ISS a fine vita, previsto intorno al 2030, è già oggetto di dibattito, tra l’ipotesi del rientro controllato e quella della distruzione in atmosfera. Quest’ultima modalità è già correntemente utilizzata per lo smaltimento dei rifiuti prodotti dalla stazione stessa: essi vengono caricati sui moduli Cygnus e fatti rientrare sulla Terra insieme al loro carico. In conclusione, la space architecture deve sempre confrontarsi con quello che definisco un comportamento duale: da un lato una disciplina profondamente antropocentrica, centrata sull’astronauta, dall’altro una pratica progettuale responsabile, orientata alla conservazione dell’ambiente del corpo celeste di destinazione e alla riduzione delle contaminazioni.
- Ha partecipato a molti progetti affascinanti, come alberghi orbitanti e città sulla Luna. Quale è il progetto che è per lei più significativo?
Sicuramente il progetto del Moon Village, realizzato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea, il MIT e lo studio di architettura Skidmore, Owings & Merrill, noto per la sua storica esperienza nella progettazione di grattacieli, tra cui il Burj Khalifa a Dubai. Il Village ha avuto un forte impatto a livello internazionale, sia per i contenuti che per il metodo con cui è stato sviluppato. Si è trattato di una partnership interdisciplinare, che ha coinvolto attori di diversa estrazione professionale, tra cui anche astronauti, come la francese Claudie Haigneré, prima donna astronauta europea, e l’americano Jeffrey Hoffman, con cinque missioni nello Space Shuttle all’attivo e oggi professore al MIT. Ritengo questo progetto particolarmente riuscito perché tiene conto delle esigenze di tutti gli attori coinvolti in un processo fortemente multidisciplinare, dalle scelte del luogo di destinazione, alla definizione delle missioni, fino ai materiali per la realizzazione. Il sito individuato si trova sul bordo del cratere Shackleton, nei pressi del polo sud, considerato adatto innanzitutto per la possibilità di osservare la Terra, aspetto psicologico tutt’altro che trascurabile, ma soprattutto per la presenza del cosiddetto peak of eternal light: una zona perennemente illuminata dal Sole e che garantisce quindi un approvvigionamento continuo di energia solare. Inoltre, nelle zone d’ombra permanente all’interno del cratere si trovano depositi di ghiaccio d’acqua, fondamentali per la sopravvivenza degli astronauti, l’irrigazione delle serre e l’estrazione di idrogeno. Il Moon Village è stimolante anche dal punto di vista architettonico, in quanto mira a sviluppare un modello ottimizzato di città ideale. È interessante notare che, nella progettazione di un insediamento lunare, non ci si limita all’elaborazione dei moduli abitativi, ma si parte piuttosto dalla definizione delle infrastrutture essenziali al funzionamento e alla sopravvivenza della base. In primis, per sintetizzare la regolite[6] (una polvere con proprietà elettrostatiche), trasportare i moduli e attivare i processi di costruzione serve energia. Per questo la priorità è la realizzazione di un’infrastruttura energetica, basata su pannelli solari e reattori nucleari, che fornisca l’energia necessaria alla costruzione e al mantenimento della base. In particolare, l’energia sarà usata per alimentare un laser dedicato alla sintetizzazione della regolite. Quest’ultima servirà, in una prima fase, per costruire le barriere protettive attorno alla piattaforma di atterraggio e decollo, le quali impediranno che la regolite stessa allo stato naturale venga sollevata durante le manovre, danneggiando così strutture sensibili come i pannelli fotovoltaici. Successivamente si procederà alla realizzazione di strade per consentire ai rover di trasportare merci e persone su superfici lisce, evitando così l’usura precoce causata dal terreno accidentato e dall’abrasività della regolite. Solo in un secondo momento verranno installati i moduli abitativi e funzionali, e sarà predisposta la loro schermatura contro le radiazioni[7] e contro l’impatto dei micrometeoriti.
- Lei ha coordinato il progetto “Design as an Astronaut”, presentato anche alla Biennale Architettura di Venezia 2025. Di cosa si tratta e quale contributo offre alla progettazione lunare?
Uno dei progetti a cui sono più legata è “Design as an Astronaut”[8], sviluppato al MIT Media Lab in collaborazione con il Politecnico di Milano, l’ESA XR Lab e l’European Astronaut Centre. Si tratta di una ricerca che affronta due obiettivi complementari: da un lato esplorare nuove soluzioni abitative per la Luna, dall’altro ridefinire il ruolo dell’astronauta, non più solo utilizzatore dello spazio, ma vero e proprio co-progettista dell’habitat attraverso tecnologie immersive. Il progetto ruota attorno all’”Argonaut Habitat Unit”, un modulo gonfiabile concepito per essere integrato con il lander lunare europeo Argonaut dell’ESA. L’habitat, pensato per due astronauti e per missioni fino a quattro settimane, è organizzato su due livelli e utilizza materiali avanzati come kevlar, mycelium e membrane multistrato, combinando leggerezza strutturale, isolamento termico e protezione dalle radiazioni. L’aspetto più innovativo risiede però nel metodo progettuale. Attraverso ambienti di realtà virtuale e mista, astronauti ed esperti ESA hanno potuto esplorare il modulo in scala reale all’interno di un paesaggio lunare ricostruito a partire da dati topografici autentici. Questo ha permesso di simulare condizioni ambientali critiche, come la gravità ridotta, l’illuminazione radente e le dinamiche della vita quotidiana, raccogliendo feedback diretti su ergonomia, orientamento spaziale, percorsi, comfort psicologico e prestazioni operative. La piattaforma è stata testata presso l’ESA XR Lab di Colonia ed è stata sviluppata utilizzando strumenti di design computazionale e ambienti immersivi come Grasshopper e Unreal Engine 5, insieme a dispositivi XR avanzati. Anche la dimensione sensoriale è stata parte integrante del progetto: il paesaggio sonoro, realizzato dal Prof. Joseph Paradiso, introduce una componente uditiva dinamica che contribuisce alla costruzione del senso del luogo. In definitiva, Design as an Astronaut propone una visione di space architecture partecipata, in cui si progetta con gli astronauti e non semplicemente per loro. È un approccio che integra tecnologia, percezione, benessere psicologico e cognizione spaziale, e che considero fondamentale per lo sviluppo responsabile delle future comunità multiplanetarie.
- Ad oggi quale è lo stato dell’arte della progettazione di edifici spaziali? L’umanità è già in grado di costruire unità di vario genere in ambienti ostili, come per esempio quelle abitative? I materiali da costruzione saranno inviati dalla Terra oppure sarà possibile reperirli direttamente in loco?
Attualmente sono già in fase di progettazione le strutture di veri e propri “edifici spaziali”, tra cui ovviamente le unità abitative, pensati per permettere la realizzazione di insediamenti umani in ambienti extraterrestri. Un esempio significativo è il progetto del Moon Village[9]. In questo ambito, si guarda con grande attenzione alla sostenibilità, e oggi esistono diverse tipologie di moduli abitativi che possono essere adottati in base al contesto e agli obiettivi della missione. I moduli cosiddetti di Classe 1 sono quelli attualmente in uso a bordo della ISS, della stazione cinese Tiangong e sono previsti anche per il Lunar Gateway, la futura stazione orbitante intorno alla Luna, parte del programma NASA Artemis. Si tratta di cilindri prefabbricati in alluminio, già pressurizzati e dotati di tutti i sistemi interni necessari per essere immediatamente abitabili. Questi moduli vengono collegati tra loro nello spazio tramite docking e rappresentano una soluzione collaudata. Tuttavia, hanno un limite importante: la massa. Per poter essere lanciati in orbita, è necessario rispettare i vincoli imposti dalla massa complessiva e dalla capacità di carico del lanciatore, e questo vincolo diventa ancora più stringente man mano che aumenta la distanza della destinazione dalla Terra. I moduli di Classe 2, invece, sono parzialmente prefabbricati e completati direttamente nell’ambiente di destinazione attraverso tecnologie inflatable, con pressurizzazione in loco. Hanno il vantaggio di essere più leggeri e compatti, quindi più facilmente trasportabili su distanze maggiori. Questa tipologia è adottata anche nel progetto del Moon Village, formata da tessuti che vengono piegati e inviati sulla superficie lunare per poi essere trasportati, tramite l’utilizzo di rover, montati e pressurizzati. Il materiale, di fatto assimilabile al tessuto di una tuta spaziale ma più spesso, da solo non risolve il problema della schermatura dalle radiazioni, soprattutto in vista di missioni di lunga durata nello spazio profondo, come sulla Luna o su Marte. Essi infatti necessitano di materiali aggiuntivi per garantire una schermatura adeguata contro le radiazioni cosmiche. Una soluzione temporanea potrebbe essere quella di ridurre la durata delle missioni rispetto a quelle in orbita terrestre bassa, optando per missioni di poche settimane. Ed è proprio in risposta a questi limiti che entrano in gioco i moduli di Classe 3, pensati per essere realizzati direttamente in loco utilizzando risorse disponibili sul corpo celeste di destinazione, secondo il principio dell’ISRU[10]. Questi moduli vengono costruiti, impiegando la regolite, opportunamente trasformata tramite tecnologie additive o sistemi di sinterizzazione[11], per creare strutture solide e schermanti. Proprio perché alcune strutture sono caratterizzate da un peso notevole, si prevede di realizzarne la costruzione direttamente nell’ambiente di destinazione. Partendo dall’acqua presente sul nostro satellite, da cui è possibile ricavare l’idrogeno, e dalla regolite, utilizzabile per stampare in 3D mattoni e altri elementi architettonici. Questo approccio permette di superare il problema del trasporto di materiali pesanti dalla Terra e consente di ottenere schermature più efficaci contro radiazioni e micrometeoriti. Alcuni studi stanno anche esplorando soluzioni bio-based, come la coltivazione di mycelium, una rete fungina in grado di generare materiali da costruzione leggeri, rigenerativi e isolanti, aprendo la strada a habitat spaziali più autonomi, sostenibili e adattabili agli ambienti ostili. In prospettiva, la combinazione di questi tre approcci, prefabbricazione terrestre, gonfiaggio in loco e costruzione da risorse locali, sarà essenziale per progettare architetture capaci di adattarsi alle diverse fasi dell’esplorazione umana nello spazio: dal primo insediamento temporaneo alla realizzazione di vere e proprie basi permanenti.
- Il punto di vista da cui si guarda la vita dell’essere umano nello spazio è cambiato. Oggi si progettano soluzioni sostenibili improntate non solo alla sopravvivenza in ambienti ostili degli esploratori spaziali ma anche al loro benessere psico-fisico. Come è possibile garantire tutte queste caratteristiche?
I progetti e le future missioni spaziali devono essere affrontati con un approccio multidisciplinare e su scale differenti, senza mai dimenticare la componente umana. Penso nuovamente al Moon Village, i cui interni dei moduli abitativi sono stati esibiti alla Biennale di Architettura di Venezia nel 2021, come risposta alla domanda: cosa è davvero essenziale per l’essere umano durante una permanenza nello spazio? L’obiettivo era quello di immaginare una vita non solo funzionale ma anche produttiva, armoniosa e psicologicamente sostenibile, soprattutto all’interno degli spazi condivisi. In quell’occasione, abbiamo voluto sottolineare che progettare una base lunare significa anche immaginare nuove forme di comunità. Considerare la vita quotidiana, negli spazi privati come in quelli comuni, ha portato alla realizzazione di un progetto olistico, frutto di contributi provenienti da varie discipline: dalla psicologia all’ingegneria spaziale, dall’arte alla medicina. Guardando oggi alla ISS ci rendiamo conto che i moduli abitativi sono sostanzialmente delle case-laboratorio: ambienti funzionali, ottimizzati quasi esclusivamente per le attività di lavoro, con pochissimi spazi dedicati alla socialità, al tempo libero o alla privacy. Gli ambienti sono piccoli, spesso affollati, e non offrono occasioni di ritiro o di relazione spontanea. Il Moon Village, invece, propone un cambio di paradigma: i suoi spazi sono più ampi, più umani e arricchiti dalla presenza di piante. L’ambito lavorativo resta centrale, ma vengono integrati anche ambienti comuni come aree living con grandi tavoli, cucine condivise, serre e spazi privati pensati per momenti di intimità o di connessione da remoto con i propri cari. Mi piace ricordare che la presenza della natura ha un impatto fortissimo a livello psicologico: è un elemento capace di generare calma, concentrazione e benessere. Un progetto che ho sviluppato in questa direzione è il “Tidmarsh Living Observatory Portal”[12], realizzato in collaborazione con il NASA TRISH[13]. Si tratta di un portale multisensoriale immersivo, che consente all’astronauta di vivere l’esperienza di una camminata nel verde attraverso la proiezione in tempo reale di immagini, suoni e profumi di un ecosistema naturale. Non è un video registrato: l’esperienza è trasmessa in live streaming da un paesaggio reale sulla Terra, amplificando così il senso di connessione. Un altro esempio riguarda, con il progetto Mars Garden[14], la scelta di utilizzare all’interno delle serre idroponiche[15] un sistema di irrigazione che simula la pioggia invece di impiegare tubazioni convenzionali. Questo consente agli astronauti di sentire il suono e l’odore della pioggia, un’esperienza impossibile in ambienti come la Luna o Marte, ma che può diventare un potente strumento di riconnessione sensoriale ed emotiva.
- Sarà fattibile produrre localmente cibo e acqua senza dover contare esclusivamente sui rifornimenti dalla Terra?
Ad oggi, il tema dei rifornimenti alimentari, e analogamente dei rifiuti, è cruciale e delicato. Portare approvvigionamenti alimentari sulla Luna in maniera continuativa, così come si fa con la ISS, non sarebbe sostenibile a cause della distanza e dei costi esorbitanti dei lanci da e verso la Terra necessari a tal fine. Strategia inoltre rischiosa: nel caso si perdesse la finestra di lancio, gli astronauti all’interno della base rischierebbero di non sopravvivere fino alla prossima spedizione di derrate alimentari. Il nocciolo della questione è quindi quello di rendere gli astronauti autonomi tramite la produzione di cibo effettuata localmente. È quindi necessaria la creazione di serre, gestite autonomamente dagli astronauti coadiuvati da un sistema di intelligenza artificiale. Così come per gli umani, anche le piante devono essere protette dalle radiazioni. Per cui, oltre ai moduli ad uso habitat, vanno progettati e realizzati anche moduli specifici per ospitare gli organismi vegetali e per sostenere una catena del fresco che venga gestita al meglio per garantire un menu sano e vario per soddisfare il bisogno nutrizionale degli astronauti. Per quanto riguarda il fabbisogno proteico, è in fase di studio la realizzazione di bioreattori di microalghe, come la spirulina e la clorella, le quali hanno un alto contenuto proteico e grandi proprietà medicinali. L’acqua, invece, è presente sotto forma di ghiaccio sia sulla Luna che su Marte e può essere utilizzata dopo essere stata estratta, decontaminata e desalinizzata. La tecnologia per la generazione di un ciclo dell’acqua è già una realtà. Ne deriva che il punto cruciale, almeno per le fasi iniziali dei villaggi spaziali, è il trasporto dell’acqua dalla Terra fino al successivo sviluppo di macchinari in loco per l’utilizzo ISRU dell’acqua sia sulla Luna che su Marte. Proprio in questo ambito, abbiamo sviluppato con il MIT un progetto per la NASA chiamato Hydra. Il progetto consisteva nella progettazione di una trivella speciale con il compito di estrarre l’acqua dal sottosuolo marziano, al contempo purificandola dalle contaminazioni del substrato di regolite. Nello specifico, il sistema Hydra è composto da due trivelle: la prima ha il compito di penetrare il primo strato di regolite e la seconda, penetrando più in profondità, ha la funzione di estrarre il ghiaccio. In ultima istanza si procede poi alla filtrazione e purificazione dell’acqua al fine di renderla potabile. Si tratta, invero, di un processo molto lungo, ma fattibile.
26 ottobre 2025
[1] Postura della politica estera statunitense promossa dal presidente James Monroe nel 1823. In sintesi, egli affermava che gli Stati Uniti avrebbero considerato qualsiasi intervento europeo nel continente americano come un atto ostile. L’intento era evitare ingerenze all’interno del continente da parte delle potenze imperialiste europee e mantenere l’emisfero occidentale libero da interventi esterni.
[2] Estratto del discorso di John F. Kennedy tenuto alla convention democratica del 1960 presso il Memorial Coliseum di Los Angeles. Per video e testo integrali: https://www.jfklibrary.org/learn/about-jfk/historic-speeches/acceptance-of-democratic-nomination-for-president
[3] Discorso di John F. Kennedy al Congresso tenutosi il 25.05.1961. Per video e testo integrali: https://www.jfklibrary.org/learn/about-jfk/historic-speeches/address-to-joint-session-of-congress-may-25-1961
[4] Massachusetts Institute of Technology.
[5] International Space Station: stazione spaziale collocata nell’orbita terrestre bassa la cui costruzione fu iniziata nel 1998. Collaborano al progetto le maggiori agenzie del pianeta: CSA (Canada), ESA (agenzia europea di cui fa parte anche l’Agenzia Spaziale Italiana), JAXA (Giappone), Roscosmos (Russia) e NASA (Stati Uniti).
[6] La regolite è l’insieme eterogeneo di sedimenti, polvere e frammenti di materiale, che compongono lo strato più esterno della superficie dei pianeti rocciosi, come Marte, e dei corpi celesti come le lune e gli asteroidi.
[7] Galactic Cosmic Rays e Solar Flares.
[8] https://www.media.mit.edu/projects/design-as-an-astronaut/overview/ Valentina Sumini, Cody Paige, Tommy Nilsson, Joseph Paradiso, Marta Rossi, Leonie Bensch, Ardacan Özvanlıgil, Deniz Gemici, Dava Newman, Gui Trotti, Aidan Cowley, and Lionel Ferra. Design as an Astronaut: An XR/VR Experience of the Argonaut Habitat Unit. In Advancing Human-Computer Interaction for Space Exploration (SpaceCHI 2025). Open Access Series in Informatics (OASIcs), Volume 130, pp. 9:1-9:14, Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik (2025) https://doi.org/10.4230/OASIcs.SpaceCHI.2025.9
[9] https://www.media.mit.edu/projects/moon-village/overview/
[10] In-Situ Resource Utilization.
[11] Operazione effettuata al fine di ottenere prodotti compatti a partire da materiali polverulenti.
[12] https://www.media.mit.edu/projects/tidmarsh-living-observatory-portal/overview/
[13] Translational Research Institute for Space Health.
[14] https://www.media.mit.edu/projects/marsboreal-greenhouse/overview/
[15] La coltivazione delle piante in soluzioni acquose di sali nutritizi o su materiali di esse imbevuti.