La Cina costruisce una "stazione spaziale terrestre" per simulare l'ambiente spaziale

di Fang Yuan, Quotidiano del Popolo

La foto mostra un'unità di simulazione dell'infrastruttura di ricerca e simulazione dell'ambiente spaziale. (Foto/Li Liyun)

All'interno della Harbin Science and Technology Innovation City, ad Harbin, capitale della provincia di Heilongjiang, nella Cina nord-orientale, sorge un complesso di edifici bianchi che occupa un'area grande all'incirca quanto 50 campi da calcio.

Il complesso ospita uno dei principali progetti infrastrutturali scientifici e tecnologici nazionali cinesi nel settore aerospaziale: lo Space Environment Simulation and Research Infrastructure (SESRI), spesso definito "stazione spaziale terrestre", sviluppato congiuntamente dall'Harbin Institute of Technology (HIT) e dalla China Aerospace Science and Technology Corporation. Il progetto ha richiesto quasi due decenni di ricerca e ingegneria prima di ottenere l'approvazione nazionale nel 2024.

SESRI possiede la capacità unica di replicare nove principali tipologie di condizioni spaziali estreme, tra cui vuoto, radiazioni, campi magnetici deboli e plasma, portando sulla Terra l'ostile ambiente cosmico per fornire una verifica a terra indispensabile per una serie di importanti missioni spaziali.

"Mentre la maggior parte delle strutture di simulazione a terra nel mondo si concentra su un singolo fattore, l'ambiente reale dello spazio esterno di solito implica l'interazione di molteplici fattori", ha affermato Li Liyi, direttore del SESRI presso l'HIT. "Lo scopo della costruzione della 'stazione spaziale a terra' è quello di simulare le reali condizioni dello spazio nel modo più fedele possibile."

La foto mostra un acceleratore di protoni e ioni pesanti da 300 MeV dell'infrastruttura di simulazione e ricerca sull'ambiente spaziale. (Foto/Li Liyun)

Anziché essere una semplice collezione di laboratori separati, la struttura è in grado di riprodurre interazioni complesse, come l'accoppiamento tra radiazioni e temperature ultra-basse, o le interazioni tra diverse sorgenti di radiazioni, all'interno dello stesso spazio fisico, creando una simulazione più realistica dell'ambiente spaziale.

La struttura supporta un ampio spettro di ricerche scientifiche. È in grado di simulare l'impatto di polveri spaziali a velocità fino a 70 chilometri al secondo, contribuendo così alla progettazione di schermature protettive per i veicoli spaziali. All'interno di un'enorme camera a vuoto, gli ingegneri possono superare differenze di pressione atmosferica che si avvicinano alle 10 tonnellate per metro quadrato, mantenendo al contempo una precisione di posizionamento millimetrica per le apparecchiature chiave. Il sistema può anche ricreare ambienti di polvere lunare ionizzata per testare la resistenza dei materiali delle tute spaziali.

Il team di ricerca ha superato 15 sfide tecnologiche chiave durante la fase di sviluppo. La struttura ha già supportato lo sviluppo di oltre 2.000 componenti aerospaziali e ha contribuito alla convalida e alla certificazione di oltre 10 importanti modelli di missioni spaziali.

Fin dalla sua entrata in funzione, la "stazione spaziale terrestre" ha attratto scienziati provenienti dalla Cina e dall'estero grazie alle sue potenti capacità di simulazione ed è diventata un'importante piattaforma per la ricerca all'avanguardia.

"In passato, potevamo condurre esperimenti solo con dispositivi di poche decine di centimetri. Qui, le apparecchiature sono decine di volte più grandi, il che ci permette di studiare processi fisici molto più complessi", ha affermato Lu Quanming, professore presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina.

Nel marzo 2025, il team di Lu ha collaborato con i ricercatori dell'HIT per realizzare la prima simulazione e conferma in laboratorio dei processi di riconnessione magnetica nella configurazione della magnetopausa terrestre.

L'attività del SESRI è cresciuta di pari passo con la rapida espansione del settore spaziale commerciale cinese. "Nel 2023, gli esperimenti di volo spaziale commerciale rappresentavano solo il 36% di tutte le missioni condotte qui. Entro la seconda metà del 2025, tale quota era salita al 67%", ha affermato Li. La struttura ora fornisce test e verifiche a terra per i sistemi elettronici utilizzati nella maggior parte dei satelliti di diverse costellazioni satellitari cinesi, contribuendo ad accelerare la diffusione delle reti di costellazioni satellitari cinesi in orbita terrestre bassa.

SESRI è aperto non solo agli utenti nazionali, ma anche ai partner internazionali. Attraverso iniziative come il Global Open Program, lanciato tramite l'Organizzazione per la Cooperazione Spaziale Asia-Pacifico (APOC), la struttura ha stretto collaborazioni con otto paesi e 15 istituti di ricerca, promuovendo la ricerca congiunta, la condivisione dei dati e la formazione di talenti. La cooperazione scientifica in molteplici settori chiave contribuisce a costruire ponti per la collaborazione transfrontaliera attraverso lo scambio tecnologico.

Fin dalla sua inaugurazione, la struttura ha supportato importanti missioni strategiche ed esplorazioni scientifiche di frontiera in settori quali i voli spaziali con equipaggio, i voli spaziali commerciali, l'esplorazione dello spazio profondo, l'assistenza sanitaria, la selezione agricola, i nuovi materiali e le nuove energie. Ha servito oltre 200 organizzazioni utenti, tra cui la China Aerospace Science and Technology Corporation, e oltre 400 team di ricerca, fornendo più di 60.000 ore di servizi di test.

La foto mostra un sistema di simulazione e ricerca sull'ambiente del plasma spaziale presso l'infrastruttura di simulazione e ricerca sull'ambiente spaziale. (Foto/Li Liyun)

"Guardando al futuro, lo sviluppo della 'stazione spaziale terrestre' si orienterà verso una maggiore precisione, applicazioni più ampie e ricerche più approfondite", ha affermato Li.

Dal punto di vista tecnologico, SESRI continuerà a sviluppare capacità di simulazione ambientale ad alta precisione per soddisfare le esigenze di settori quali l'aerospaziale, i chip a semiconduttore e i materiali avanzati. In termini di servizi, estenderà il suo supporto alle industrie emergenti e future, tra cui l'esplorazione dello spazio profondo, la tecnologia quantistica e le nuove energie. Nell'ambito della cooperazione internazionale, fornirà condizioni di test uniche per team di ricerca globali, in particolare in settori quali i materiali resistenti alle radiazioni per le missioni nello spazio profondo e la verifica dell'affidabilità dei veicoli spaziali.

"Utilizzeremo questa struttura per accelerare l'attuazione del Programma Globale Aperto", ha affermato Li. "Riunendo le principali università, gli istituti di ricerca e i migliori scienziati di tutto il mondo, puntiamo a lanciare congiuntamente importanti programmi scientifici internazionali e a condurre esplorazioni di frontiera."

Oltre a essere una delle principali infrastrutture scientifiche cinesi, la "stazione spaziale terrestre" rappresenta anche un avamposto di frontiera per l'esplorazione umana dell'universo. In prospettiva, continuerà a fornire un supporto terrestre essenziale per le missioni future, tra cui gli allunaggi con equipaggio, il ritorno di campioni da Marte e l'esplorazione del sistema solare esterno.