Radiazioni nello spazio, un super materiale del MIT proteggerà gli astronauti

Sviluppata una nuova generazione di compositi nanostrutturati. Le minacce dello spazio profondo fanno meno paura. Si aprono nuove prospettive per i futuri viaggi verso Marte

Portare esseri umani nello spazio profondo significa affrontare sfide tecnologiche e biologiche di enorme portata. Le missioni con equipaggio verso la Luna e, soprattutto, verso Marte pongono una questione centrale: come proteggere il corpo umano dall’ambiente ostile che esiste oltre l’atmosfera terrestre. Una delle minacce più studiate riguarda le radiazioni cosmiche, un flusso continuo di particelle ad alta energia che attraversa lo spazio e che, in assenza dello scudo naturale del nostro pianeta, colpisce direttamente veicoli e astronauti. Nei laboratori del Massachusetts Institute of Technology, questo problema è diventato oggetto di una ricerca avanzata che coinvolge materiali innovativi e tecnologie nanoscopiche. L’obiettivo è chiaro: creare barriere leggere, resistenti e capaci di attenuare la radiazione ionizzante. Se le future missioni umane dovranno restare nello spazio per mesi o anni, il tema della protezione biologica diventerà cruciale quanto quello della propulsione o della navigazione. Ed è proprio su questo fronte che una giovane ricercatrice del MIT sta sviluppando una soluzione promettente, basata su materiali finora poco utilizzati nella costruzione delle navicelle spaziali.

Nanotubi e materiali compositi: la ricerca del MIT

La ricerca è guidata da Palak Patel, dottoranda al sesto anno al MIT, che sta studiando una classe di materiali nanostrutturati capaci di cambiare il modo in cui si progettano i veicoli spaziali. Il lavoro si concentra in particolare sui nanotubi di nitruro di boro, minuscoli cilindri cavi invisibili a occhio nudo ma dotati di proprietà fisiche estremamente interessanti per l’industria aerospaziale.

Perché l’alluminio non basta nello spazio

Oggi gran parte delle strutture delle navicelle spaziali utilizza l’alluminio. Si tratta di un materiale leggero, resistente e relativamente facile da lavorare. Tuttavia presenta un limite importante: offre una protezione molto limitata contro le radiazioni cosmiche. Le particelle ad alta energia che attraversano lo spazio sono particelle ionizzanti, capaci di interagire direttamente con il DNA delle cellule umane. Il danno biologico può accumularsi nel tempo, aumentando il rischio di mutazioni e patologie.

C’è anche un secondo problema. Quando queste particelle colpiscono superfici metalliche, possono generare neutroni secondari, che a loro volta penetrano nei tessuti biologici. In alcuni casi il fenomeno amplifica l’effetto della radiazione iniziale. Per missioni brevi il rischio rimane gestibile. Per viaggi di lunga durata, come quelli verso Marte, diventa una variabile critica nella progettazione delle missioni.

Il super materiale nanostrutturato del MIT

I nanotubi di nitruro di boro rappresentano una soluzione interessante perché possono essere integrati all’interno di materiali compositi progettati per attenuare la radiazione spaziale. Gli studi condotti al MIT hanno portato a un miglioramento significativo di un parametro chiave: la densità di nanotubi incorporati nel materiale. In passato questi elementi potevano essere inseriti nei compositi aerospaziali solo in quantità limitate, attorno al 10% in peso. Con il nuovo metodo sviluppato nei laboratori del MIT la concentrazione è arrivata fino al 50%, un salto notevole. Questo significa che la struttura risultante resta leggera, una qualità essenziale per l’ingegneria spaziale, ma offre una barriera molto più efficace contro le radiazioni.

Superfici più resistenti per Luna e Marte

I vantaggi del nuovo materiale non si fermano alla protezione dalle radiazioni. Le proprietà dei nanotubi di nitruro di boro permettono infatti di ottenere superfici con caratteristiche molto utili per l’esplorazione spaziale. Tra queste c’è la riduzione della formazione di ghiaccio sulle superfici esterne delle strutture. In ambienti estremi questo fenomeno può compromettere sensori e componenti meccanici.

Un altro aspetto riguarda la resistenza alla regolite lunare, una polvere abrasiva composta da minuscoli frammenti di roccia. Chi ha lavorato alle missioni lunari conosce bene quanto questa polvere possa danneggiare strumenti, tute e superfici metalliche. Materiali più resistenti e meno vulnerabili all’abrasione possono quindi aumentare la durata dei componenti e ridurre la manutenzione nelle missioni future.

Esperimenti in microgravità e sulla ISS

Il progetto del MIT ha già superato la fase puramente teorica. Nel maggio del 2025 Palak Patel ha partecipato a un volo parabolico, un tipo di missione utilizzata per simulare brevi periodi di microgravità. Durante questi test la ricercatrice ha verificato se i nanotubi di nitruro di boro potessero essere prodotti anche in condizioni simili a quelle dello spazio.

L’esperimento è proseguito con una fase ancora più ambiziosa: alcuni campioni sono stati inviati sulla Stazione Spaziale Internazionale. In orbita i materiali continuano a essere analizzati per capire come reagiscono alla microgravità e alle condizioni reali dell’ambiente spaziale.

Verso missioni umane più sicure

Le missioni umane verso Marte rappresentano uno degli obiettivi più ambiziosi dell’esplorazione spaziale del XXI secolo. Un viaggio completo potrebbe durare oltre due anni, includendo andata, permanenza e ritorno. In un arco di tempo così lungo la protezione dalle radiazioni cosmiche diventa un elemento essenziale della sicurezza degli astronauti.

Materiali innovativi come quelli sviluppati al MIT potrebbero contribuire a costruire navicelle più sicure, habitat lunari più resistenti e infrastrutture spaziali più durature.

La ricerca è ancora in corso, ma i risultati ottenuti finora indicano una direzione chiara: la prossima generazione di veicoli spaziali potrebbe nascere proprio dall’incontro tra nanotecnologie e ingegneria aerospaziale.

A cura della Redazione GTNews