Con Artemis II conclusa nell'aprile 2026 e il primo atterraggio lunare fissato al 2028, la NASA ha inaugurato la strategia "Moon to Mars", con l'obiettivo di usare il polo sud lunare come laboratorio per le tecnologie di sopravvivenza autonoma necessarie a Marte. Testare sul suolo lunare riduce il rischio del viaggio successivo, ma solo se si tiene conto di quanto i due ambienti divergano in gravità, ciclo giorno-notte e polvere atmosferica.

Tre giorni contro sette mesi

Il 1° aprile 2026, quattro astronauti a bordo della capsula Orion hanno compiuto il primo volo con equipaggio attorno alla Luna degli ultimi cinquant'anni, superando la faccia nascosta del satellite e raggiungendo la distanza più grande mai percorsa da esseri umani. La missione Artemis II, attesa da anni e ritardata due volte, prima per una perdita di idrogeno liquido e poi per un problema al flusso di elio nel secondo stadio dell'SLS, era la prima tappa di un progetto dichiaratamente orientato a Marte.

La NASA chiama questa strategia "Moon to Mars", partendo dall'assunzione che mandare persone su Marte per un viaggio di due o tre anni senza prima aver testato la sopravvivenza autonoma altrove sarebbe rischio non trascurabile. La Luna, a soli tre giorni di viaggio, è l'unico corpo celeste dove questa formazione può avvenire con un margine di sicurezza ragionevole. Secondo stime dell'Office of Inspector General della NASA, il programma Artemis ha già superato i 93 miliardi di dollari di spesa complessiva, ed è stato spesso criticato per ritardi e costi fuori controllo. Tuttavia, ogni tecnologia validata nel laboratorio lunare riduce il rischio di una missione marziana che, per sua natura, non permetterà nessun intervento da Terra.

Il punto di partenza di tutta la logica lunare è quindi la distanza, poiché Terra e Luna distano in media circa 384.000 km, un viaggio di tre giorni con le tecnologie attuali, mentre Marte si trova tra 54 e 400 milioni di km a seconda della posizione orbitale, con tempi di trasferimento che variano dai sei ai nove mesi. Sulla Luna un rientro in caso di emergenza medica grave è teoricamente possibile in pochi giorni, mentre su Marte non esisterebbe alcuna opzione di evacuazione rapida, poiché la comunicazione radio introduce già un ritardo fino a 24 minuti per tratta.

Il piano attuale fissa al 2028 il primo atterraggio lunare con l'equipaggio di Artemis IV. Il progetto Lunar Gateway, la stazione orbitale che avrebbe dovuto servire da hub intermedio, è stato sospeso nel marzo 2026, dopo che la NASA ha preso la decisione di puntare direttamente sulle infrastrutture di superficie.

Perché il polo sud? ghiaccio, ossigeno e carburante

Uno dei motivi per cui il polo sud lunare è stato scelto come destinazione prioritaria è la concentrazione di zone in ombra permanente dove il ghiaccio d'acqua può sopravvivere. Nel 2018 diversi studi hanno confermato la presenza di ghiaccio in zone polari multiple, e dati successivi del Lunar Reconnaissance Orbiter hanno dimostrato che i depositi sono più estesi del previsto, rilevabili almeno fino a 77 gradi di latitudine sud. Le regioni in ombra permanente vicino al polo sud, crateri dove la luce solare non arriva da miliardi di anni e le temperature scendono fino a -250°C, contengono depositi di ghiaccio mescolato al regolite.

L'acqua di questi ghiacciai lunari, una volta estratta e purificata, può essere usata direttamente per il consumo umano e per l'irrigazione di colture sperimentali. Attraverso il processo di elettrolisi può essere inoltre scissa in idrogeno e ossigeno, producendo sia aria respirabile sia propellente per il rientro. L'ossigeno può inoltre essere estratto dagli ossidi di ferro presenti nel regolite attraverso la riduzione idrogenica, un processo attualmente in sviluppo presso il Glenn Research Center della NASA. L'insieme di queste tecniche prende il nome di ISRU (In-Situ Resource Utilization), ovvero l'utilizzo delle risorse locali per evitare la necessità di rifornimenti terrestri. Secondo alcune stime, un sistema ISRU ottimizzato potrebbe produrre oltre 2.500 kg di propellente per anno.

Se questa tecnologia confermerà di essere affidabile sulla Luna, le competenze operative ed i protocolli sviluppati potranno essere adattati a Marte, dove l'atmosfera di CO₂ consente processi di scissione analoghi. L'esperimento MOXIE del rover Perseverance ha già dimostrato che è possibile produrre ossigeno dall'atmosfera marziana, ma non è ancora chiara la scalabilità di questa metodologia. Un sistema in grado di supportare una missione umana richiederebbe, infatti, un impianto circa duecento volte più grande, una fonte di energia nucleare dedicata e migliaia di ore di funzionamento continuo che non è ancora stato possibile testare.

La Luna non è Marte

Se la Luna è una palestra per le future spedizioni su Marte, un allenamento efficace dovrebbe simulare almeno in parte le condizioni di gara, ma su molti parametri critici, i due ambienti divergono in modo sostanziale. La prima variabile che li separa è la gravità: sulla Luna vale un sesto di quella terrestre, su Marte circa un terzo, un aumento tutt'altro che trascurabile considerando che la progressione muscolare, i protocolli di riabilitazione, il comportamento dei fluidi corporei e l'architettura degli habitat dipendono tutti dall'intensità del campo gravitazionale del sito.

Anche il ciclo giorno-notte separa i due ambienti in modo netto, dato che su Marte una giornata dura 24 ore e 37 minuti, quasi identica a quella terrestre, mentre sulla Luna un giorno solare equivale a circa 29,5 giorni terrestri, con due settimane di luce continua seguite da due settimane di buio assoluto e temperature che nelle zone d'ombra scendono fino a -240°C. Le tecnologie termiche, i sistemi di accumulo energetico e i ritmi biologici sviluppati per sopravvivere al ciclo lunare rispondono a sollecitazioni che su Marte non esistono.

L'atmosfera è il terzo punto di separazione, poiché la Luna ne è praticamente priva, mentre Marte ne possiede una sottile, composta per il 96% di CO2 e con una pressione circa cento volte inferiore a quella terrestre, ma sufficiente a generare tempeste di polvere globali. Quella del 2018 oscurò la luce solare per mesi, ponendo fine alla missione del rover Opportunity. Le tempeste globali di questo tipo si verificano circa una volta ogni tre anni marziani, durano mesi e trasportano particelle di polvere finissima, circa 3 micrometri di diametro, composte principalmente da ossidi di ferro, che si infiltrano nei meccanismi in movimento e degradano qualsiasi superficie esposta. Un habitat lunare, in assenza di atmosfera, non è mai soggetto a nulla di lontanamente comparabile, rendendo impossibile testare sulla Luna i sistemi di filtraggio, i protocolli di manutenzione e la resistenza strutturale dei materiali.

Il regolite e le radiazioni lunari

Guardando alle missioni lunari di Artemis, tra i problemi operativi più concreti emergono la gestione della regolite lunare e l'esposizione alle radiazioni, due variabili che le missioni Apollo hanno affrontato solo in parte e che una presenza prolungata sulla superficie renderà inevitabili. La polvere lunare è composta da particelle inferiori ai 20 micrometri con spigoli vivi non levigati, poiché sulla Luna mancano i processi erosivi del vento e dell'acqua. Questa morfologia la rende altamente abrasiva e potenzialmente tossica se inalata. Gli astronauti dell'Apollo riportarono sintomi respiratori e oculari dopo ogni attività extravehicolare (irritazione alla gola, tosse, occhi arrossati), un problema definito informalmente "febbre da fieno lunare".

Il Lunar Airborne Dust Toxicity Advisory Group ha fissato un limite provvisorio di 0,3 mg/m³ per una missione di sei mesi, ma gli effetti di un'esposizione cronica e prolungata restano ancora poco documentati. Le radiazioni rappresentano un rischio altrettanto insidioso, dato che la Luna è priva di campo magnetico globale e di atmosfera densa, e la superficie è esposta direttamente ai raggi cosmici galattici e alle particelle energetiche solari. Diversi studi indicano che proteggere gli habitat permanenti richiederebbe uno strato di regolite compresso di almeno due metri sopra le strutture, una soluzione che introduce a sua volta nuovi problemi ingegneristici legati all'estrazione e alla stabilità strutturale del materiale.

La combinazione tra esposizione alle radiazioni e inalazione di polvere produce un effetto sinergico difficile da modellare, poiché le radiazioni rendono il tessuto polmonare più vulnerabile alla fibrosi polmonare, amplificando il rischio legato al regolite in modo non additivo. Non disponendo di campo magnetico globale, anche Marte condivide il problema delle radiazioni, ma la sua atmosfera sottile offre una protezione parziale contro le particelle a bassa energia.

Il valore del banco di prova lunare non sta nell'equivalenza dei due ambienti, ma nell'urgenza di sviluppare soluzioni reali che, data la distanza, su Marte non potranno essere improvvisate. Artemis II ha dimostrato che tornare sulla Luna è possibile, ma non che siamo in grado di restarci, e finché quella capacità non sarà provata, la strada per Marte rimarrà più un'intenzione che un programma.

Fonti

1. NASA
2. NASA Science
3. PNAS
4. npj Microgravity (Nature)
5. PMC / NIH — Potential Health Impacts of Martian Dust
6. Space Weather (Wiley)
7. National Geographic
8. Al Jazeera
9. Wikipedia