Nuova costruzione per il ricercatore del sistema solare Max-Planck

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

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(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

Da maggio 2014, Rosetta, la prima sonda cometaria della ricerca spaziale, invierà le sue osservazioni a 800 milioni di chilometri attraverso lo spazio verso la Terra. Per l'analisi dei dati, l'Istituto Max-Planck per la Ricerca sul Sistema Solare ha preso possesso di un nuovo edificio di ricerca a gennaio. Solo grazie a un'isolamento ottimale dalle vibrazioni, questa costruzione high-tech può ospitare laboratori altamente sensibili per lo sviluppo e la produzione di sistemi ottici e banchi di prova vibratori molto sensibili, in cui vengono simulate le condizioni operative delle apparecchiature spaziali. La particolarità: la data di insediamento era già fissata in modo ineluttabile all'inizio della pianificazione quattro anni fa. Infatti, questo oggetto di ricerca — in viaggio nello spazio da dieci anni — non tiene conto delle difficoltà di programmazione sulla Terra.

Il nucleo del cometa Tschurjumow-Gerasimenko misura solo tre volte cinque chilometri. Tuttavia, gli scienziati spaziali dell'ESA sono molto interessati a lui. La sua composizione dovrebbe permettere di trarre conclusioni sulla formazione e lo sviluppo del nostro sistema solare. Per questo motivo, da marzo 2004, la sonda Rosetta — chiamata anche cacciatrice di comete dal Centro Aerospaziale Tedesco (DLR) — è in viaggio verso di lui e a maggio entrerà in orbita intorno al cometa. Alla fine dell'anno, è prevista per la prima volta l'atterraggio sulla superficie. I preparativi sono in corso sia nello spazio che sulla Terra. Quasi contemporaneamente al risveglio della sonda dal suo sonno prolungato di risparmio energetico a gennaio, gli scienziati dell'Istituto Max-Planck per la Ricerca sul Sistema Solare (MPS) si sono trasferiti in un edificio di ricerca appositamente costruito nel campus Nord dell'Università Georg-August di Göttingen.

“Il 29 gennaio 2014 era la data di insediamento stabilita fin dall'inizio del progetto, a giugno 2010”, ricorda Ralf Walter, responsabile del progetto presso il pianificatore generale incaricato Carpus+Partner. Anche con anni di esperienza in grandi progetti, una scadenza del genere rappresenta già una sfida: “È stato necessario coinvolgere tutte le parti interessate — pianificatori, architetti e tutti i settori — e convincerli sulla data. Abbiamo messo in moto tutte le leve possibili qui sotto. Perché possiamo ancora influenzare la traiettoria di un cometa”, afferma Walter.

Inusuale: né il committente, la Società Max-Planck per la promozione della scienza, né il pianificatore generale hanno previsto penali contrattuali in caso di ritardo, cosa abbastanza comune in progetti con scadenze critiche. Invece, hanno lavorato insieme e in modo paritario. “Una grande sfida è stato il lungo inverno della primavera 2013. Siamo stati costretti a far fermare il cantiere della struttura portante per quattro settimane”, ricorda Heinz-Peter Frantzen con sentimenti contrastanti; era responsabile dell'esecuzione dei lavori in loco presso Carpus+Partner. “Il ritardo è stato recuperato solo attraverso un lavoro a turni con un programma estremamente serrato nelle settimane successive.”

Il valore del lavoro svolto si evidenzia guardando dietro la facciata lucente del nuovo edificio. La struttura accessibile ospita su circa 20.000 metri quadrati, oltre a laboratori di ricerca e uffici, una biblioteca, aree di soggiorno e comunicazione, una caffetteria, un foyer espandibile per eventi, un asilo nido, un giardino sul tetto e camere per gli ospiti dell'istituto.

Laboratori di ambiente sterile con isolamento dalle vibrazioni

Fondamentali per l'analisi dei segnali di Rosetta, così come per lo sviluppo, la produzione e il collaudo dei dispositivi ottici e dei moduli dell'istituto, sono soprattutto una protezione duratura dalle vibrazioni e condizioni di ambiente sterile nelle rispettive aree di ricerca dell'edificio. Vibrazioni o contaminazioni da particelle disturberebbero gli strumenti di misura altamente sensibili e falserebbero i dati della sonda cometaria.

Le richieste di riduzione delle vibrazioni sono molto più alte rispetto ai progetti tradizionali. Durante i calcoli e le simulazioni nella fase di progettazione, si è visto che queste possono essere realizzate solo con misure combinate e approfondite. È stato necessario, oltre a schermare le fonti di disturbo esterne come traffico stradale o pale eoliche, separare strutturalmente le aree interne che emettono vibrazioni da quelle sensibili. Per evitare trasmissioni, ad esempio, i banchi di prova, il reparto officina interno e gli impianti delle strutture tecniche sono sospesi su lastre di fondazione con supporti in Sylomer e sono separati tramite giunti di dilatazione dalle aree di laboratorio in cui si trovano i dispositivi ottici e i moduli. Questi ultimi sono dotati di lastre di fondazione autoportanti su fondazioni di ghiaia compattata e, in alcuni casi, di fondazioni singole o a strisce con supporti in Sylomer. La piattaforma di vibrazione, che genera vibrazioni molto intense per simulare sollecitazioni su sensori e dispositivi ottici, ad esempio durante il lancio di razzi, è ulteriormente isolata tramite elementi ammortizzanti a molla. Così, gli altri laboratori sono protetti dal suo influsso.

La maggior parte dei 2.500 metri quadrati complessivi di laboratori in ambiente sterile è destinata a prove fisiche, chimiche ed elettrotecniche. Un punto forte per gli scienziati del sistema solare è la cosiddetta area delle sale, con altezze fino a nove metri. Due delle quattro sale, con rispettivamente 180 e 240 metri quadrati, sono classificate come ambienti sterili di classe ISO 6 e 8. Albert Borucki, architetto presso Carpus+Partner, spiega: “Poiché qui, ad esempio, vengono montati componenti alti fino a sette metri per osservatori, che poi salgono in stratosfera a bordo di palloni ad elio per l'osservazione solare, le sale devono essere dotate di grandi portoni a rulli. Un sistema di gru continuo per il trasporto non è scontato in un ambiente sterile.” La terza, chiamata “Sala palloni”, non è un ambiente sterile, ma un'area controllata con monitoraggio delle particelle. Da qui, è possibile portare all'esterno componenti anche per test in condizioni atmosferiche. La quarta sala funge da magazzino.

Le sale in ambiente sterile sono collegate alle altre aree sterili e al corridoio centrale delle aree sterili (classe ISO 8) in modo tale da consentire di muoversi in tutto il complesso senza uscire. L'accesso avviene tramite una camera di passaggio centrale. Per mantenere la flessibilità a lungo termine, la geometria degli spazi nei laboratori è variabile, cioè le pareti possono essere facilmente spostate — anche senza modificare l'altezza del soffitto. Particolare attenzione è rivolta alle aree in cui vengono prodotti componenti per la ricerca di vita extraterrestre. È necessario evitare qualsiasi contaminazione, ad esempio con idrocarburi o molecole di origine biologica, affinché i risultati della ricerca siano affidabili. Di conseguenza, questi ambienti sono realizzati secondo gli standard GMP fino alla classe A più alta.

Architettura di comunicazione aperta negli spazi ufficio

Sull'altro lato rispetto ai laboratori si erge sopra la base dell'edificio la parte più visibile dell'edificio. La riga di uffici di tre piani con facciata in vetro si protende molto oltre il edificio sul lato sud, dando l'impressione di fluttuare. Mentre nel corpo inferiore si trovano le aree di ricerca scientifica e le zone comuni, come la caffetteria, varie sale conferenze e seminari (con pareti variabili per una maggiore flessibilità), l'atrio con esposizioni o la biblioteca, nel volume di vetro si trovano gli spazi ufficio dedicati alla ricerca e alla gestione.

Qui si evidenziano le molteplici esigenze oltre alla dotazione tecnica, che gli scienziati avevano per il loro nuovo edificio: gli spazi di lavoro sono caratterizzati da strutture aperte che favoriscono la comunicazione. Percorsi brevi e opportunità di incontro devono promuovere lo scambio interdisciplinare e il networking — integrati da spazi di rifugio. Grazie a un asilo nido con area esterna, appartamenti per ricercatori ospiti e a un giardino sul tetto di 2.000 metri quadrati, l'edificio risponde anche alle esigenze di strutture in evoluzione nella società della conoscenza odierna. Così, i ricercatori Max-Planck hanno ottenuto un nuovo edificio con un concetto architettonico di alta qualità, che crea ambienti di lavoro ottimali per le prossime generazioni di scienziati.