“È già trascorso mezzo secolo da quando, a causa della sovrappopolazione, parte dell’umanità fu costretta a trasferirsi su gigantesche isole spaziali che ruotano come tanti satelliti intorno alla Terra. Queste isole sono diventate ormai la seconda patria per queste popolazioni che vivono, lavorano, procreano, conducono insomma la stessa vita alla quale erano abituati sulla Madre Terra.”

Mobile Suit Gundam; 1979

Così si apre la prima serie dello storico anime giapponese Mobile Suite Gundam, del 1979. Le ‘isole spaziali’ immaginate nell’opera sono dei grandi cilindri abitati sulla loro superficie interna, messi in rotazione per simulare la gravità.

È un’idea che viene abbozzata già nel 1941 dallo scrittore e ingegnere Robert Heinlein e si ripresenta con regolarità nella fantascienza. Negli anni ’70, tuttavia, Gerard K. O’Neill, docente di fisica alla Stanford University, pubblica i risultati di un progetto didattico portato avanti con i suoi studenti: l’idea dei cilindri in rotazione è ingegneristicamente plausibile. Da allora, quel tipo di stazione spaziale è noto come Cilindro di O’Neill. Ma nonostante le conferme scientifiche, nel 1979 il regista di Mobile Suite Gundam, Yoshiyuki Tomino preferì comunque collocare quell’idea visionaria in un futuro ancora indefinito.

Sono passati quarant’anni da quella data e i cilindri di O’Neill continuano ad essere considerati plausibili, a dimostrazione di come la ricerca possa a volte trasformare in realtà ciò che nasce come visione fantascientifica.

Dunque, la domanda che oggi possiamo porci è: cosa potrebbe riservarci la scienza nei prossimi decenni? Lo abbiamo chiesto a cinque esperti, che operano in settori destinati ad avere un impatto rilevante sulla società.

OGM il cibo del futuro? Non siamo ancora pronti

Quando si parla di cibo del futuro l’immaginazione porta subito a pensare a qualcosa come cibi con i super poteri: la cioccolata che non fa ingrassare, gli spinaci di Popeye  o la carota che rende gli occhi azzurri. Ma va ricordato che viviamo sul pianeta Terra e che ogni meccanismo è regolato dalle leggi della scienza, che non sempre soddisfano la nostra fantasia.

Per questo, abbiamo chiesto alla professoressa Elena Maestri, presidente del corso di laurea di Biotecnologie, di sciogliere alcuni dubbi riguardo agli OGM o come ci suggerisce la stessa, organismi transgenici.

Anche se il nome potrebbe far pensare a qualche essere mostruoso, non sono altro che organismi vegetali o animali ai quali è stato modificato parte del patrimonio genetico. “Non è credibile pensare che siano il cibo del futuro perché attualmente non rispondono del tutto alle esigenze dell’agricoltura del futuro, che deve andare verso sostenibilità, minore impatto ambientale e qualità”.

La domanda che sorge spontanea è: ma è sicuro? Non sono pochi infatti i pregiudizi attorno agli OGM, a causa della scarsa conoscenza sull’argomento. Come infatti conferma la docente: “I primi organismi transgenici sono stati prodotti senza considerare l’opinione pubblica, senza spiegare e senza valutare le possibili conseguenze. E’ difficile adesso cambiare l’attitudine del pubblico, se non con organismi che si rivelino davvero utili”.

Quello di accettare i nuovi organismi nella nostra quotidianità dovrebbe rappresentare una grande svolta poiché – come spiega la docente – in futuro potranno risolvere grandi problemi nel settore agricolo e di allevamento; nella resistenza ai cambiamenti climatici, fino alle malattie. Migliore potere nutritivo degli alimenti e maggiore sostenibilità, con una importante riduzione dei processi inquinanti. 

Dimentichiamoci quindi per adesso i cibi con i super poteri, lo scopo di questi organismi transgenici è di gran lunga migliore: rendere la Terra un pianeta sostenibile.

Vaccino Covid-19: impiegata la tecnologia mRNA. Di cosa si tratta?

Un piccolo assaggio di quello che potrebbe aspettarci nel futuro lo abbiamo avuto con la creazione del nuovo vaccino per il Covid-19. Abbiamo dunque chiesto a Stefano Bertacchi, biotecnologo industriale e divulgatore scientifico dell’Università degli studi di Milano-Bicocca, di spiegarci meglio la tecnologia impiegata.

Innanzitutto è comprensibile pensare a questo vaccino come la soluzione al problema, ma come spiega Bertacchi: “Non conosciamo ancora l’efficacia sul lungo periodo dato che chiaramente questo virus è nuovo e lo è ancor di più il vaccino”

Ma una cosa è particolarmente interessante da evidenziare: la nuova tecnologia impiegata. “Quella dell’mRNA è una tecnologia che in futuro potrebbe trovare spazio per lo sviluppo di altri vaccini, anche alternativi a quelli già presenti per altre malattie. Uno dei vantaggi è legato alla scalabilità della produzione, in quanto per la sintesi dell’mRNA non è necessario avere cellule che lo producano, ma è possibile fare tutto in vitro. Saranno direttamente le nostre cellule a produrre la proteina del virus e ad attivare la risposta e la successiva memoria immunitaria”.

Ma esattamente cos’è l’mRNA?

L’mRNA, sigla che sta per ‘RNA messaggero’ è la copia di una porzione del patrimonio genetico – in questo caso del patrimonio genetico del virus – che viene introdotto nell’organismo umano per scatenare una reazione. Nonostante le incertezze attorno all’efficacia del vaccino, lo sviluppo di questa tecnologia rappresenta comunque una grande speranza nell’innovazione farmaceutica del domani.

Spazio: il futuro è nell’estrazione delle risorse

Il 30 maggio 2020, gli astronauti Bob Behnken e Doug Hurley sono partiti da Cape Canaveral, in Florida, per raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale. A prima vista non sembra neppure una notizia, ma il viaggio è avvenuto a bordo di una capsula (Crew Dragon) di costruzione privata, sollevata da un razzo vettore (Falcon 9) anch’esso di costruzione privata. È stata la prima volta nella storia.

La SpaceX di Elon Musk non è però la sola azienda privata in gara per lo spazio e dovrà presto fare i conti con i colossi Boeing, Virgin Galactic e Blue Origin. Non solo. Le startup interessate allo spazio sembrano essere tante, come l’europea Asteroid Mining Corporation, che si propone di fare esattamente quello che dice il nome: estrarre materie prime direttamente nello spazio.

Sì, perché sollevare dal pianeta Terra fino all’orbita ogni grammo di ferro, vetro e plastica necessari ad abitare lo spazio è inefficiente, soprattutto se si pensa che le materie prime nel sistema solare non mancano.

Per saperne qualcosa in più abbiamo chiesto ad Adrian Fartade di Link4Universe, appassionato divulgatore di tutto ciò che riguarda lo spazio. È vero infatti che la presenza umana nello spazio continua ininterrottamente da vent’anni, ma anziché abitarci, sembra ci si porti piuttosto tutto da casa.

“Quello dell’utilizzo delle risorse da asteroidi e comete – spiega Adrian – è un traguardo molto importante sul lungo termine, ma al momento siamo nella fase di sviluppo di quelle che saranno le basi tecnologiche per farlo”. Però già si intravede una possibile strada: “Stiamo costruendo telescopi migliori per mappare velocemente la composizione mineralogica dei milioni di oggetti che abbiamo nelle vicinanze dell’orbita terrestre. Nel frattempo stiamo pensando anche ai modi più veloci di estrazione”. A tal proposito, Adrian cita la HoneyBee Robotics, un’azienda aerospaziale che sta lavorando a un sistema che prevede di catturare piccoli asteroidi per fonderli interamente.

Estrarre risorse richiede grandi quantità di energia. Nello spazio non c’è ossigeno per bruciare combustibili, ma ci sono altre opzioni. Adrian ci ricorda anzitutto l’energia solare, che abbonda nelle parti interne del sistema solare. “Mentre ci servirà sempre di più il nucleare man mano che ci allontaneremo verso Marte, Giove ed oltre”.

Lo sviluppo di pannelli solari sempre più leggeri, duraturi ed efficienti è già una priorità anche qui sulla Terra. “Sul versante nucleare ci sono numerosi progetti in fase di lavorazione, incluso uno chiamato Kilopower: un reattore piccolo e molto sicuro, al momento in fase di test in New Mexico. Uno o più piccoli reattori del genere potrebbero fornire sufficiente energia per una base umana, sia di giorno che di notte”.

Sarebbe comunque un errore pensare che queste tecnologie siano in qualche modo alternative tra loro. Come fa notare l’espero “Probabilmente vedremo l’uso del nucleare insieme al solare, perché se uno dovesse smettere di funzionare l’altro farebbe da riserva.”

I computer quantistici riscrivono le regole del tempo

La storia dei computer quantistici comincia alla fine degli anni ’70, quando il fisico Paul Benioff si rese conto che era possibile utilizzare le caratteristiche quantistiche delle particelle come se fossero i bit dei computer, per svolgere operazioni. Pochi anni più tardi i fisici Richard Feynman e Yuri Manin fecero notare che i computer quantistici sarebbero stati potenzialmente in grado di svolgere con relativa semplicità operazioni che con i computer convenzionali richiedono capacità elaborative e tempi da fantascienza.

Questo è dovuto al fatto che i computer quantistici sono costruiti su un elemento diverso dal bit che conosciamo tutti.”Nei computer classici l’unità di informazione è il bit, che può essere 0 o 1″ spiega il Fausto Pagani, matematico del team della rete informatica Università di Parma. “Nei computer quantistici l’unità di informazione è invece il quantum bit, abbreviato qbit, che ha proprietà che derivano dalla meccanica quantistica”. Il fatto che ogni singolo qbit possa avere molti ‘valori’, e altre proprietà particolari, permette ai computer quantistici di affrontare le operazione logico-matematiche in modi che in alcuni casi offrono vantaggi sorprendenti. Vantaggi che, come spiega ancora Pagani “vanno dalla crittografia ai modelli economici, farmacologici e chimici”.

I computer quantistici sono rimasti a lungo poco più di una curiosità teorica, fino a un anno fa, quando Google ha annunciato di essere riuscita a eseguire in pochi minuti un calcolo che avrebbe richiesto ad un computer ‘normale’ tempi e risorse enormi: è il traguardo che i tecnici hanno definito supremazia quantistica.

La strada è però in salita e questa rivoluzione non sembra essere dietro l’angolo: “Scrivere programmi adatti ai computer quantistici è assai complesso e difficoltoso – spiega Pagani – così come mantenere le bassissime temperature necessarie al loro funzionamento”.

Inoltre la crittografia non sembra essere qualcosa che usiamo tutti i giorni. O sì? Chi fa uso di algoritmi di criptazione che potrebbero essere facilmente forzati dai computer quantistici? “Un sacco di gente, in realtà.” ci spiega Lorenzo Rossi, informatico esperto di crittografia e presidente di Italia Unita per la Scienza. “Ad esempio Internet utilizza anche algoritmi sensibili a questo tipo di attacchi. Ma sono anche molto usati in ambito bancario”.

Tuttavia non sembra ancora giunto il momento di convertire i conti correnti in oro. “Nessuno di noi – continua Rossi – almeno per ora, dovrà muovere un dito per rimediare. Non solo la ricerca in questo campo [Crittografia Post-Quantistica] è avviata da almeno 15 anni, ma esistono anche numerosi sistemi già sicuri di fronte ai computer quantistici”. Sistemi che sostituiranno progressivamente quelli vulnerabili senza conseguenze visibili per noi semplici utenti.

“Probabilmente ci sarà da cambiare qualche chiavetta o telecomando, ma nulla di catastrofico.” conclude Rossi. A parte un corposo incremento del consumo di caffè da parte del settore IT, agli occhi dei comuni cittadini questa rivoluzione (quando ci sarà) avverrà dunque dietro le quinte.

Se poi la promessa dei computer quantistici di simulare con efficienza e precisione il comportamento di atomi e molecole verrà mantenuta, vedremo migliorare molti prodotti grazie a nuovi materiali. Anche le biotecnologie e la ricerca biomedica ne trarranno vantaggio, con la produzione di farmaci più precisi ed efficienti.

Sarà però difficile scorgere in queste ‘accelerazioni’ la mano della computazione quantistica, che sembra destinata ad agire soprattutto a livello di modelli e simulazioni: le fasi iniziali della ricerca.

Intanto, mentre qui si aspetta il futuro, a metà settembre nel porto di Yokohama (Giappone) un Gundam ‘a grandezza naturale’ ha mosso i suoi primi passi.

 

di Giovanni Perini e Silvia Giordano