Fascino dell'universo - Matrimonio in camera bianca

Fascino dello spazio - Matrimonio in camera bianca

L'astronauta Prof. Dr. Ulrich Walter è Key Note Speaker al Congresso Cleanzone

Ha visto la Terra dallo spazio, oggi invia la prossima generazione nello spazio: il Dr. Ulrich Walter, astronauta e professore di tecnologia aeronautica e spaziale, è il Key Note Speaker al Congresso Cleanzone a Francoforte sul Meno. La nuova piattaforma di conoscenza viene lanciata in parallelo con Cleanzone, la fiera internazionale per la tecnologia delle camere bianche, il 24 e 25 ottobre 2012.

Nel suo discorso di apertura "Clean Room, Clean Space – Tecnologia delle camere bianche nelle missioni spaziali" nel primo giorno del congresso, il Prof. Dr. Walter parlerà del lavoro nello spazio, delle nozze in camera bianca e dell'importanza vitale della pulizia in laboratorio: "La purezza è il punto centrale per il successo nello spazio. Questo vale sia per i risultati scientifici sia per la sopravvivenza sulla stazione spaziale", afferma l'esperto astronauta. Nel 1993 ha volato nello spazio come specialista di carico utile con la missione D2. Oggi fa ricerca e insegna alla TU Monaco e costruisce satelliti per progetti attuali nel settore spaziale.

Nozze e protezione contro l'infiltrazione di spie in camera bianca: intervista con il Prof. Dr. Ulrich Walter

Lei parlerà come Key Note Speaker al Congresso Cleanzone. Qual è il suo tema a Francoforte?
La tecnologia delle camere bianche svolge un ruolo centrale nell'esplorazione spaziale, sia umana che non. Nel spazio tutto deve essere al 100% pulito, altrimenti si rischiano vite e missione. Perciò parlerò delle applicazioni concrete delle camere bianche nello spazio e delle loro esigenze particolari – e naturalmente anche della fascinazione dello spazio.

In quali settori la tecnologia delle camere bianche interessa l'esplorazione spaziale?
In linea di principio in tutti, perché la stazione spaziale è semplicemente una grande camera bianca. Dalla vite più piccola all'arredamento interno completo, tutte le componenti devono essere almeno a livello di particelle, se non sterili. In base alle diverse esigenze, lavoriamo in camere bianche di tutte le classi. Particolarmente elevati sono i requisiti nell'ottica. Anche il telescopio spaziale Hubble, ad esempio, ha dovuto mantenere prive di particelle le lenti e i contenitori durante produzione, montaggio e funzionamento, a causa della sua elevata risoluzione, il che rappresentava una grande sfida a causa delle dimensioni del telescopio.

In ricerca, le camere bianche hanno una seconda funzione molto importante: il controllo degli accessi. Non solo si controlla e si registra con precisione chi entra nel laboratorio, ma si applicano anche restrizioni molto severe sui permessi di accesso. In questo modo si evita che persone non autorizzate abbiano accesso a informazioni segrete. Le camere bianche rappresentano quindi anche uno strumento di protezione contro lo spionaggio.

Quale ruolo ha avuto la tecnologia delle camere bianche quando nel 1993 ha lavorato come astronauta scientifico con la missione D2 nello spazio?
Ero responsabile del payload, cioè del laboratorio spaziale Spacelab, all’interno del compartimento di carico dello Space Shuttle. Probabilmente ho trascorso più tempo in camere bianche durante gli anni di preparazione che fuori, perché le apparecchiature sperimentali e lo stesso Spacelab, con cui abbiamo dovuto esercitarci, venivano costruite e conservate in camere bianche prima della missione. Lo Spacelab era presso EADS Astrium a Brema, ancora noto come DASA. Le apparecchiature sperimentali installate nel Spacelab sono state costruite e testate presso vari istituti di ricerca internazionali. Di solito mi allenavo con loro sul posto. Prima del volo, tutte le apparecchiature sperimentali venivano portate a Brema e lì "sposate", cioè integrate, con il laboratorio spaziale. Importante: in tutto questo processo – dalla costruzione, ai test, al trasporto, fino al matrimonio – le singole componenti devono sempre essere mantenute in condizioni di camera bianca.

Quali requisiti particolari devono avere le camere bianche oggi per l’applicazione pratica nello spazio?
Il laboratorio di ricerca nello spazio di oggi è la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Sarà operativa almeno fino al 2020, quindi per oltre 20 anni. Durante questo periodo, non si spolvera né dietro gli strumenti né nei rack. L’atmosfera sulla ISS deve essere così pulita che la pulizia sia superflua. Inoltre, poiché anche l’astronauta, come ogni persona, emette umidità e quindi composti organici, c’è il rischio di muffa. Perciò le stazioni spaziali devono essere non solo prive di polvere, ma anche sterili. Se ciò non fosse garantito, diventerebbero inutilizzabili in breve tempo.

Come si differenzia la camera bianca nello spazio da quella sulla Terra?
Le camere bianche utilizzate nell’esplorazione spaziale non differiscono sostanzialmente da quelle di altre industrie – forse solo per due fattori: innanzitutto, la stazione spaziale è un sistema chiuso. Ciò significa che non può essere continuamente rifornita di aria fresca filtrata come sulla Terra. Di conseguenza, i materiali usati sulla ISS non devono emettere gas né sviluppare odori in alcuna forma. Questo renderebbe il lavoro degli astronauti insopportabile. Per esempio, sulla ISS si trovano molte più superfici in metallo che in plastica. In secondo luogo, i satelliti, lunghi fino a dieci metri, devono essere costruiti completamente e in posizione verticale in camere bianche sulla Terra. L’altezza della camera rappresenta una certa sfida in questo caso.

Qual è la più grande sfida per le persone che lavorano nello spazio?
Uno dei problemi più grandi che affrontano gli astronauti è lo stress psicologico. Lavorano per mesi in un ambiente completamente sterile, altamente tecnico, in uno spazio molto ristretto, senza piante e senza varietà. Ciò provoca stress. Per questo i cosmonauti vengono scelti non solo per formazione, conoscenza e condizione fisica, ma anche in base alle loro caratteristiche personali e stabilità psicologica.

Quali misure vengono adottate per garantire l’igiene nello Shuttle?
Poiché l’intera stazione spaziale, dal dormitorio all’area di lavoro, è dotata di un sistema di camere bianche, tutto è estremamente organizzato e perfezionato: dall’abbigliamento sterilizzato e confezionato con precisione, al cibo pre-cotto e sigillato. Alcune aree sono più facili da controllare, altre meno. Per esempio, l’uso dell’acqua è rischioso, perché le gocce che fluttuano non devono entrare nell’elettronica degli strumenti e dei rack. Anche attività quotidiane come la rasatura rappresentano una sfida. A questo scopo sono stati sviluppati rasoi speciali che aspirano direttamente i peli superflui.

Lei lavora alla TU Monaco nella ricerca e costruisce satelliti con i suoi studenti. Quali classi di camere bianche utilizzate?
Poiché costruiamo satelliti senza strumenti ottici sensibili, utilizziamo una camera bianca di classe ISO 6.

Come è cambiato il ruolo delle camere bianche dal suo volo spaziale del 1993?
Ho avuto contatti con la tecnologia delle camere bianche per 25 anni, ma il principio è rimasto invariato. Le innovazioni sono più nei dettagli. Ad esempio, oggi si presta maggiore attenzione alla pressione interna aumentata nei laboratori per evitare contaminazioni esterne e alla prevenzione di scariche elettrostatiche sui componenti elettronici tramite umidificazione dell’aria, materiali conduttivi per il pavimento e messa a terra diretta del corpo.

Quali sfide dovrà affrontare in futuro la tecnologia delle camere bianche?
Le camere bianche sono già oggi di altissimo livello, e possiamo lavorarci in modo perfetto. Naturalmente ci sono sempre possibilità di ottimizzazione – ad esempio in termini di comfort. Perché, se un astronauta deve lavorare per mesi in uno spazio ristretto senza verde e aria fresca, anche il più piccolo miglioramento vale oro.

Quali sono le sfide più urgenti nell’esplorazione spaziale?
La sfida più grande attualmente è ottimizzare le risorse nei processi chiusi di una stazione spaziale. È logico, perché tutto ciò che si consuma nello spazio deve essere portato dalla Terra. Le domande sono: come posso rigenerare più efficacemente l’aria consumata? Oppure: come posso trasformare più efficacemente le acque reflue, compresa quella del water, in acqua potabile? Sono necessarie innovazioni.

A proposito di innovazioni: molte tecnologie spaziali vengono applicate in altri settori industriali. Come si presenta questa situazione per la tecnologia delle camere bianche?
In questo caso, l’industria spaziale è più utilizzatrice che innovatrice. Utilizziamo le tecnologie esistenti e dobbiamo adattarle poco. Tuttavia, ci sono alcuni settori in cui le esigenze sono così alte che la sfida può essere significativa, soprattutto nella costruzione di telescopi spaziali e di camere bianche di grandi dimensioni.

Sul sito della TU Monaco avverte nel presentare il corso di studi: "Ma attenzione: dall’esperienza, a causa di questa formazione ampia, non si può contare solo su offerte nel settore aerospaziale!" Dove vede le maggiori opportunità per i suoi laureati?
È effettivamente così: oltre la metà dei nostri laureati non lavora nel settore aerospaziale. Solo circa il 20% entra nel settore aeronautico e altrettanti rimangono nel settore spaziale. La ragione è semplice: l’aerospaziale è una tecnologia trasversale per eccellenza. Qui si applicano tutte le tecnologie e metodologie che caratterizzano i dispositivi moderni di oggi: meccatronica, sistemi embedded, software, tecnologie di misura all’avanguardia, sensori iperspettrali, strumenti ottici, hardware in the loop, gestione di progetto, ingegneria di sistema e, naturalmente, tecnologia delle camere bianche. Persone con questo spettro sono molto richieste in tutti i settori industriali e ricevono offerte molto interessanti, ad esempio dai costruttori di automobili. In Baviera del Sud, molti vanno naturalmente da BMW e Audi, dove si lavora già molto in camere bianche in ricerca e sviluppo.

Un’ultima domanda: quando partiremo per Marte?
Nel novembre 2046. La data è certa perché ogni 15 anni si presenta una finestra di volo ideale, in cui Marte e Terra sono particolarmente favorevoli tra loro. Le tecnologie necessarie sono già sostanzialmente disponibili e potremmo partire anche subito. Tuttavia, la missione sarebbe semplicemente troppo costosa e incerta, perché molte di queste tecnologie non sono ancora state testate. Il 2031 sarà troppo vicino, perché prima dobbiamo andare sulla Luna per provarle. Ma nel 2046 sarà il momento: dopo il lancio tra aprile e maggio 2046 e un viaggio di 200 giorni, raggiungeremo il pianeta rosso a novembre 2046. Promesso.

Cleanzone - Fiera e congresso di settore
Il congresso specializzato Cleanzone a Francoforte è una nuova piattaforma di conoscenza transnazionale e settoriale per la tecnologia delle camere bianche, che fornisce a utenti e produttori conoscenze scientificamente fondate e indipendenti da produttori, provenienti da esperti internazionali. Tra i relatori ci sono, tra gli altri, Koos Agricola (ICCCS Confederazione Internazionale delle Società di Controllo delle Contaminazioni), Dr. Udo Gommel (Fraunhofer IPA), Conor Murray (3dimension Cleanroom e presidente della Irish Cleanroom Society), Joachim Ludwig (Colandis), Gabriele Schmeer-Lioe (Istituto di Tecnologia Tessile e di Processo di Denkendorf) e Florian Dittel (Dittel Engineering).

Il congresso si svolge contemporaneamente a Cleanzone. La nuova fiera si rivolge a tutte le aziende e i settori che già utilizzano o pianificano di utilizzare camere bianche. I visitatori includono decisori nei settori chimico, medico, farmaceutico, alimentare, nanotecnologico, ottico e laser, microelettronico, automobilistico, aerospaziale. Come espositori si presentano produttori di sistemi e tecnologie per camere bianche, componenti edilizi e materiali di consumo, tra cui aziende come BSR, CAS Clean-Air-Service, Colandis, Decontam, Dycem, Hydroflex, Kimberly-Clark, PPS Pfennig, Weiss e WISAG.