Quando il Professor Fabio Gramazio ha cominciato a costruire un modello in scala della sua torre nel cielo con l’aiuto di una flotta di droni quadrirotori intelligenti e interconnessi, il suo sogno era quello di creare un avamposto utopico che si librasse nel cielo, racconta.

Cofondatore di Gramazio Kohler Research, uno dei più importanti laboratori di robotica per l’architettura presso il Politecnico federale di Zurigo (in tedesco Eidgenössische Technische Hochschule, o ETH), Gramazio ricorda di aver avuto un’epifania non appena la NASA ha dato il via alle prove di volo del drone-elicottero Ingenuity sulle dune arancioni di Marte: un giorno, i suoi robot aerei potrebbero contribuire alla creazione dei primi insediamenti umani sul Pianeta Rosso.

La struttura celeste costruita dai droni quadrirotori di Gramazio e le scoperte fatte dal drone-elicottero durante i voli su Marte rappresentano dei grandi passi in avanti in termine di “radicali speculazioni tecnologiche”, dice, e in futuro potrebbero interagire tra di loro.

L’architetto, programmatore informatico ed esperto di robotica Gramazio ha incantato il mondo dell’architettura durante l’undicesima Biennale di Venezia, quando il suo robot-artigiano R-O-B ha costruito un ondulato labirinto di mattoni, la cui geometria surreale e sinuosa ricorda i grafici di Einstein sulla curvatura dello spazio-tempo determinata dalla forza di gravità. Quest’anno, il suo team del laboratorio svizzero torna a Venezia per presentare DFAB House, un’eterea e luminosa struttura a tre piani interamente costruita da robot.

Gramazio aggiunge inoltre che i droni aerei offrono ancora più possibilità nel campo dell’architettura rispetto ai loro cugini di terra. Quando si tratta di cantieri all’avanguardia, dei droni volanti che possono volare e atterrare con la precisione di un colibrì potrebbero surclassare non solo i robot terrestri, ma anche i più abili costruttori umani, i quali necessitano di impalcature e reti di sicurezza durante la costruzione di grattacieli.

Il Professor Gramazio ha recentemente presentato la sua torre celeste in Giappone, durante la mostra “Future and the Arts: AI, Robotics, Cities, Life – How Humanity Will Live Tomorrow” al Mori Art Museum. Il museo, una vetrina globale per l’arte sperimentale, l’architettura, l’intelligenza artificiale, la realtà virtuale e la cibernetica, puntava a mettere in luce le ipertecnologie che stanno trasformando il pianeta in vista delle Olimpiadi di Tokyo. Ancora prima di questo, Gramazio ha schierato la sua flotta alata per costruire un prototipo di torre tra le nuvole per l’installazione “Flight Assembled Architecture” presso il FRAC Centre in Francia.

Un sofisticato modello della struttura è stato creato digitalmente dal team di Gramazio grazie al software Rhino, che è poi stato perfezionato affinché potesse inviare “cianografie” e intricate istruzioni per la costruzione agli elicotteri che collaboravano alla realizzazione del progetto.

Il professor Raffaello D’Andrea, l’ingegnere e inventore italo-svizzero dell’ETH che ha collaborato con Gramazio per perfezionare l’esperimento di costruzione aerea, ha ideato un ingegnoso sistema di controllo del traffico aereo in un “aerodromo” costruito all’interno del suo laboratorio.

Un sistema di motion capture – costituito da una grande quantità di telecamere Vicon che sorvegliavano l’eliporto in miniatura, i droni e la torre in espansione – inviava aggiornamenti al modello in costruzione. Ogni drone quadrirotore, mentre trasportava avanti e indietro moduli di 30 centimetri secondo gli ordini del caposquadra digitale, registrava la scena con la propria videocamera, trasmettendo flussi di immagini che avrebbero poi accolto i visitatori all’entrata della mostra.

I robot volanti hanno assemblato la torre – la cui forma ricorda una tromba d’aria sospesa nel tempo – in maniera quasi impeccabile, e Gramazio dice che punta, un giorno, a costruire una versione gigantesca dello stesso progetto che si stagli nel cielo per più di mezzo chilometro.

La conquista dell’aerospazio da parte degli architetti, riflette Gramazio, è un sogno che risale almeno ai tempi di Leonardo da Vinci, i cui progetti di futuristiche macchine volanti, automi cavalieri e città sull’acqua hanno ispirato i visionari di tutti i tempi.

Questa schiera di progettisti sognatori è cresciuta esponenzialmente nell’ultimo secolo, dice Gramazio, con inventori come Buckminster Fuller e le sue cupole geodetiche che hanno ispirato numerosi adepti a proporre la costruzione su altri pianeti di città protette da grandi cupole.

Gli scienziati della NASA e dell’Università di Harvard hanno condotto numerosi esperimenti sulla progettazione di rifugi sicuri per l’essere umano su Marte, e hanno scoperto che, utilizzando materiali schermanti simili a serre e strati di aerogel di silice, sarebbe possibile costruire delle oasi sicure per la vita umana nei deserti congelati della zona equatoriale del Pianeta Rosso.

Robin Wordsworth, lo studioso di Harvard che ha guidato la ricerca, ha detto durante un’intervista che la creazione di cupole a doppio strato in aerogel di silice e Kevlar ad elevata resistenza sopra le basi di Marte porterebbe la temperatura all’interno di queste oasi a più di 55 gradi Celsius – quindi ben oltre il punto di fusione del ghiaccio -, lascerebbe passare abbastanza luce da provocare la fotosintesi e bloccherebbe le pericolose radiazioni ultraviolette.

Nel suo libro “The Robotic Touch: How Robots Change Architecture”, il Professor Gramazio delinea i suoi progressi nell’addestramento di agili squadre aeree che, a mezz’aria, riescano a fondere leggere barre in moduli triangolari super resistenti che potrebbero essere usati per costruire cupole geodetiche.

Le dimostrazioni tecnologiche di volo condotte tra i fantasmi dei laghi e dei canali che un tempo animavano Marte, prevede Gramazio, potrebbero spianare la strada a una nuova era di architettura interplanetaria.

Mentre elicotteri e rover sempre più autonomi vengono potenziati con intelligenza e visione artificiali, Gramazio e i suoi colleghi degli altri laboratori e centri di ricerca all’avanguardia, tra cui Foster + Partners e Hassell, immaginano sciami di robot-artigiani intelligenti che collaborano alla costruzione di cupole e abitazioni su Marte, il tutto prima dell’arrivo dei primi astronauti.

Tuttavia, le prime fasi di questa corsa ai robot-razzo capaci di costruire architetture su altri pianeti si svolgeranno in un luogo più vicino: la Luna.

Con l’Agenzia Spaziale Europea, la NASA, SpaceX, Roscosmos e la Cina che si affrettano a perfezionare i piani per inviare veicoli spaziali sulla Luna prima di spingersi verso Marte, i crateri della sfera argentea potrebbero presto essere trasformati in laboratori per testare le migliori tecniche di creazione di colonie.

L’ESA ha persino proposto di fondare un idilliaco Villaggio Lunare aperto ad astronauti e architetti, programmatori e artisti di tutto il mondo, e sta finanziando una serie di ricerche su questa prima fase del viaggio lunare. Un team dell’Istituto Federale di Tecnologia di Zurigo, Svizzera – uno dei più importanti istituti universitari politecnici del mondo – sta portando avanti lo studio dell’ESA per costruire, tramite i robot, delle cupole e piattaforme di atterraggio per veicoli spaziali usando rocce lunari e regolite accumulatesi ai bordi dei crateri in seguito all’impatto di grossi meteoriti.

Ma è solo su Marte che i robot alati si uniranno ai loro colleghi terrestri per creare rifugi per la vita umana su un nuovo mondo. Mentre gli elicotteri non riuscirebbero a volare su una luna priva di aria, “gli esperimenti di volo in elicottero su Marte dimostrano che c’è davvero abbastanza atmosfera per volare su Marte”, dice Gramazio.

Havard Grip, capo pilota di questo primo velivolo marziano e tecnologo di robotica del Jet Propulsion Lab della NASA in California, dice in un’intervista che le future generazioni di elicotteri contribuiranno a creare le condizioni per la colonizzazione di Marte.

Dotati di visione e mobilità sovrumane, i droni più avanzati andranno in avanscoperta per i primi esploratori che sbarcheranno sul nostro pianeta gemello. Questi compagni alati, aggiunge, aiuteranno anche gli astronauti nel trasporto aereo di attrezzature “dal campo base alle spedizioni sul campo”.

Fabio Gramazio afferma che i voli estremamente “cool” del drone della NASA inaugurano una nuova era per l’architettura in cui progettisti edili, esperti di robotica, ingegneri aerospaziali e inventori-sognatori uniscono le forze per creare le strutture di base per una nuova civiltà che fluttua lungo il limite esterno della zona abitabile del sistema Solare.

Gli scienziati e gli ingegneri della NASA hanno registrato i progressi e gli adattamenti apportati al velivolo extraterrestre Ingenuity, in linea con la fisica marziana, in un susseguirsi di studi – come l’affascinante “Mars Helicopter Technology Demonstrator” di cui Havard Grip è coautore.

Queste scoperte potrebbero a loro volta innescare un fiume di nuove invenzioni da tutto il mondo mirate a raggiungere Marte. Dopo aver esaminato le cronache dei voli di prova della NASA, il Professor Gramazio è certo che i suoi robot aerei e la loro IA in continua evoluzione potranno essere messi a punto per arrivare a volare e costruire sulle dune di Marte.

Sicuramente, aggiunge, i fondamenti utopici dell’architettura assemblata in volo accompagneranno questi droidi nella loro odissea orbitale verso Marte.