Salireste su un aereo così veloce da coprire in meno di tre ore la distanza tra l’Europa e l’Australia? No? E se vi dicessero che è alimentato a idrogeno e capace di volare a oltre 30.000 metri d’altezza (contro i 9.000 – 12.000 metri dell’attuale altitudine di crociera dei velivoli di linea), cambiereste idea? In un futuro non lontanissimo, questa scelta potrebbe diventare reale. E permetterebbe non solo di ridurre di un ordine di grandezza i tempi dei voli, ma anche di abbattere l’inquinamento e le emissioni di rumore, aumentare la sicurezza e diminuire i costi.

È solo uno dei molti progetti che il Politecnico di Torino ha portato all’EXPO 2025 di Osaka: STRATOFLY (Stratospheric Flying Opportunities for High-Speed ​​Propulsion Concepts) è un progetto internazionale coordinato dall’Ateneo torinese, che guida un'iniziativa europea finanziata nell'ambito di Horizon 2020.
Punta a realizzare il concept di un velivolo civile ipersonico in grado di volare a Mach 8 (ovvero otto volte la velocità del suono, circa 9.800 km/h), concentrandosi su tecnologie propulsive e strutturali avanzate. L’attenzione alla sostenibilità ambientale si concretizza nell’uso di combustibili alternativi, come l'idrogeno liquido, e soluzioni aerodinamiche innovative. Per una Terra sempre più connessa, in cui gli antipodi sono raggiungibili in poche ore.
“Connecting lives”, non a caso, è proprio uno dei temi dell’EXPO: realizzare un velivolo simile è ancora un obiettivo a lungo termine, certo, ma grazie al progresso tecnologico e alla collaborazione internazionale sempre più fattibile.

«Il Politecnico è da sempre all’avanguardia nella ricerca aerospaziale», spiega Giuliana Mattiazzo, docente al dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale del Politecnico e vicerettrice per l’Innovazione scientifico-tecnologica, con cui parliamo della presenza del Politecnico all’EXPO di Osaka. «La nostra è principalmente una ricerca applicata: siamo ingegneri e quindi il nostro principale ambito d’azione è quello del servizio alle imprese. In questo campo, l’aerospazio ha un’importanza fondamentale, per cui si prevedono grandi sviluppi, ed è uno di quelli in cui siamo più forti. A Osaka portiamo i nostri progetti più avanzati, per così dire i gioielli di famiglia. Negli ultimi anni, anche grazie ai finanziamenti PNRR, il settore aerospazio ha avuto un forte impulso: basti pensare che il Politecnico di Torino coordina lo spoke sulla mobilità aerea (oltre a quello sui veicoli su strada) del Centro nazionale per la mobilità sostenibile - MOST, e guida il partenariato esteso Space it up, finanziato dall’Agenzia spaziale italiana e dal Ministero dell’università e della ricerca, che riunisce 37 partner. Solo la nostra solida esperienza e competenza scientifica consente di gestire progetti così importanti e articolati».

STRATOFLY non è l’unico progetto che si occupa di voli a velocità super e ipersonica (ovvero superiore alla velocità del suono, nel secondo caso di più di cinque volte): a Osaka viene presentato anche More&Less, che esplora la possibile reintroduzione del volo supersonico civile in modo sostenibile, riducendo i botti generati dalla velocità supersonica, le emissioni chimiche e il rumore al decollo.

Otto dei progetti del Politecnico ospitati al Padiglione Italia di Osaka si occupano di un altro aspetto della mobilità aerea: quella che si può definire “la rivoluzione dei droni”.
Questi piccoli aerovelivoli – ne esistono di dimensioni molto diverse – sono destinati nel futuro prossimo a moltiplicarsi nei nostri cieli, utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni. Integrarli nel tessuto urbano ed extraurbano richiede di creare modelli dedicati, di studiare nuove normative, di progettare interfacce intelligenti.
A Osaka il Politecnico espone alcuni dei suoi progetti di punta sui droni, che prevedono funzioni diverse: dalla consegna di medicinali al trasporto di organi, dal monitoraggio delle coltivazioni all'intervento in situazioni di emergenza.

Due progetti sono dedicati all’agricoltura, e uniscono così a questa pratica antichissima le tecnologie oggi più avanzate:

• Agri.Q è una piattaforma robotica sviluppata dal team di ricerca del DIMEAS – Politecnico di Torino, che integra un rover autonomo a otto ruote con un sistema di droni dedicato. Il rover è in grado di muoversi su terreni agricoli complessi, raccogliendo dati ambientali e supportando il monitoraggio delle colture, mentre il drone, lanciato e recuperato direttamente dalla piattaforma mobile, è dotato di un sistema di irrorazione per la distribuzione mirata di prodotti fitosanitari. Si tratta di un passo verso un ecosistema agricolo più intelligente, più ecologico e più autonomo.
• DROPLY, sviluppato anche in questo caso dal DIMEAS PoliTO con MAVTech srl. si propone invece di offrire soluzioni innovative basate su droni per l'agricoltura di precisione. In particolare, il prodotto di punta di DROPLY è un sistema di irrorazione basato su droni per l'irrorazione mirata e precisa di prodotti fitosanitari.

Due progetti sono dedicati al trasporto, e offrono una soluzione a due problemi molto diversi.

• INDOOR, guidato dalla Fondazione Donazione organi e trapianti in collaborazione con PIC4SeR (Centro interdipartimentale di robotica di servizio del Politecnico di Torino) e la startup ABzero, propone soluzioni per la movimentazione di organi e campioni biologici per trapianti tramite droni. Questo potrà portare a maggior velocità e sicurezza, nonché a un abbassamento dei costi, a fronte di una maggiore efficienza nel soddisfare il numero di richieste anche nelle aree meno raggiungibili del Paese.
• Il progetto “Isole minori”, attivo nel contesto del MOST, in collaborazione con Leonardo e Poste italiane, ha l’obiettivo di testare un sistema di trasporto merci giornaliero, utilizzando droni in grado di trasportare carichi fino a 40 chilogrammi. Prevede l’impiego di droni cargo, forniti e pilotati a distanza dalla società FlyingBasket, che decollano da Bagnoli (Napoli) e atterrano con il loro carico sull’isola di Procida. Tutte le operazioni sono gestite da una stazione di controllo operante in modalità Beyond Visual Line Of Sight (BVLOS), in cui il pilota non ha la linea di vista diretta con l'aeromobile, ma utilizza tecnologie come GPS, telemetria, sensori e sistemi di visione FPV (First Person View). 

Due progetti presentati a Osaka sono dedicati in particolare al decollo e atterraggio verticale, una caratteristica dei droni che li rende particolarmente adatti all’uso nelle grandi città.

• Il simulatore di volo eVTOL (Electric Vertical Take-Off and Landing), progettato nel contest di MOST, funge da banco di prova per la progettazione e la validazione di interfacce uomo-macchina avanzate, con particolare attenzione al passeggero. Simula infatti l’esperienza di viaggio, dal decollo all'atterraggio, includendo la coesistenza del traffico aereo, molteplici condizioni meteorologiche e di visibilità ed eventi stressanti insoliti. In questo modo ricercatrici e ricercatori possono analizzare le interazioni, testare nuovi concetti di interfaccia e raccogliere dati rilevanti per creare sistemi intuitivi e confortevoli che migliorino l'esperienza di bordo complessiva.
• Il progetto ThrustPod, una soluzione brevettata dal Politecnico di Torino (DIMEAS), utilizza propulsori estraibili per generare una spinta verticale che consente anche a un velivolo ad ala fissa di decollare e atterrare verticalmente. Il sistema è progettato in modo autonomo: la sua struttura include motori elettrici, eliche intubate, schede di controllo e batterie necessarie per le fasi di volo stazionario. Il brevetto è ora in fase di implementazione da parte di SUPAIR.

Due progetti sui droni tra quelli presentati a Osaka sono stati realizzati da team studenteschi, un elemento particolarmente stimolante nella didattica del Politecnico, che consente alla comunità studentesca di operare in autonomia, attraverso una multidisciplinarietà e multiculturalità che li prepara al futuro.

• Il team di studenti DRAFT PoliTO è dedicato alla ricerca e allo sviluppo di soluzioni che migliorino l'autonomia degli attuali sistemi di droni, basate sull'intelligenza artificiale. Integrando algoritmi di apprendimento automatico e sistemi di controllo avanzati, DRAFT PoliTo punta ad ampliare i confini di ciò che i droni possono realizzare senza l'intervento umano. Da sottolineare che proprio quello dell’autonomia dei droni è uno dei problemi per cui urgono nuove soluzioni.
• Nel progetto HERA (High Efficiency Replica Aircraft), a cura del Team studentesco S55, passato e futuro dell'aviazione si intrecciano: il progetto ha infatti ricostruito, utilizzando materiali e tecnologie all'avanguardia, una versione elettrica in scala 1:8 del celebre idrovolante Savoia Marchetti S55 X. Passo successivo è sviluppare il primo idrovolante ad alto raggio alimentato a idrogeno al mondo, in grado di replicare in scala i voli storici del leggendario S55 X.

Una caratteristica tipica di questi progetti, come si può notare, è che sono quasi sempre realizzati in collaborazione con aziende e altri enti esterni. Come ci racconta ancora Giuliana Mattiazzo: «A Torino stiamo creando un polo internazionale dell’aerospazio basato sulla collaborazione con grandi aziende, come Avio, Leonardo, Thales, ma attrattivo anche per le PMI: una “Città dell’aerospazio” dove il Politecnico sposterà di fatto tutta la ricerca nel settore aeronautico e nel settore spaziale, a fianco di laboratori gestiti da grandi aziende e PMI che vi si trasferiranno».

Ad Osaka il Politecnico porta anche sei progetti incentrati sulla sostenibilità. Un tema, precisa Mattiazzo, che peraltro oggi interessa qualsiasi progetto dell’Ateneo: «È un tema core: se un tempo quando si iniziava un progetto si puntava a ottenere il massimo delle prestazioni, ora si guarda sempre in primo luogo alla sostenibilità. Poi si spera anche di ottenere il massimo delle prestazioni, certo, ma la sostenibilità è prioritaria. D'altra parte oggi anche buona parte della ricerca sull'intelligenza artificiale è volta a renderla più sostenibile».

Al Politecnico la ricerca sulla sostenibilità in campo aerospaziale si declina su molti fronti: nuovi materiali ultraleggeri e ad alte prestazioni di nuova generazione, per rendere i velivoli del futuro più leggeri, riciclabili ed efficienti, sono abbinati ad avanzati sistemi di propulsione e accumulo; il Politecnico tra le altre cose è leader internazionale nella ricerca all'avanguardia sulle batterie di ultima generazione.

Spiega ancora Mattiazzo: «Un aspetto importante per la ricerca sulla sostenibilità è sicuramente quello dei biocarburanti, con il cambio del fluido di potenza, che diventa l’idrogeno. In realtà il contesto non è dissimile da quanto sta avvenendo nel campo dell’automotive, con la grande differenza che nel campo dell’auto ci si possono permettere batterie più pesanti, che rappresentano comunque un peso insignificante rispetto alla massa spostata da un veicolo. Nell’aeronautica le masse, le velocità, le potenze sono diverse e per questo ci vuole molta ricerca per rendere sostenibile la mobilità aerea: alleggerisci il materiale, cambi il fluido… Ed è una ricerca per noi fondamentale».

Per quanto riguarda il tema dei biocarburanti, è presentato all’EXPO di Osaka il ruolo del Politecnico di Torino nel presiedere la Piattaforma Biofuture, un'iniziativa multilaterale nell'ambito del Clean Energy Ministerial (CEM), forum globale di alto livello che riunisce governi (23 i Paesi membri), aziende e organizzazioni internazionali per promuovere politiche e tecnologie relative all'energia pulita. È la prima volta che la presidenza è ricoperta da un'istituzione accademica e da un Paese europeo.

La rivoluzione verde nell'aviazione richiede anche un radicale ripensamento delle infrastrutture: aeroporti attrezzati, sistemi di stoccaggio e reti efficienti di distribuzione per carburanti puliti. È l’oggetto del progetto H2Mobility, una delle tre iniziative di punta di Spoke 1 Aerospace and Sustainable Mobility nell'ambito dell’iniziativa NODES (Nord Ovest Digitale e Sostenibile), un progetto NextGenerationEU, che rappresenta un'iniziativa strategica per accelerare la transizione verso i trasporti alimentati a idrogeno. Coordinato dal Politecnico di Torino, il progetto ha trovato posto nel Padiglione Italia di Osaka: si concentra sullo sviluppo di tecnologie e infrastrutture a supporto dell'uso dell'idrogeno verde, in particolare nei settori ad alta domanda energetica come i veicoli pesanti e il trasporto a lungo raggio, comprese le applicazioni aerospaziali.

A Osaka sono presentati diversi altri progetti di punta del Politecnico che investono il tema della sostenibilità, tra cui un prototipo di velivolo elettrico realizzato da uno student team.

• Realizzato a cura del team studentesco ICARUS, è esposto a Osaka il prototipo del progetto RA (Record Aircraft), un velivolo completamente elettrico, alimentato a energia solare e con autonomia estesa. Concepito per operare ininterrottamente a zero emissioni di carbonio, è dotato di ali ad alto allungamento, dotate di celle solari ad alta efficienza, che ricaricano le batterie di bordo. La struttura leggera in composito di fibra di carbonio garantisce resistenza e durata, mentre il sistema di propulsione è ottimizzato per crociere a bassa velocità ed efficienza energetica.

Due progetti riguardano la ricerca sulle batterie.

• BATTERY2030+ è un importante programma di ricerca europeo nell'ambito di Horizon 2020, che mira a sviluppare le tecnologie sostenibili per le batterie del futuro. Riunisce 23 importanti università e centri di ricerca in tutta Europa per progettare batterie che non siano solo ad alte prestazioni, ma anche riciclabili ed ecocompatibili.
• Il progetto GIGAGREEN, guidato dal Politecnico di Torino e finanziato nell'ambito di Horizon Europe, mira a trasformare la produzione di batterie agli ioni di litio attraverso processi sostenibili, scalabili ed economicamente vantaggiosi. 

Il progetto MIMOSA (Multimaterial airframes based on 3D joints between AM metals and carbon-fiber composites) riguarda, infine, la ricerca su nuovi materiali: punta a trasformare la progettazione e la produzione di strutture aeronautiche sostenibili, per ridurre l'impatto ambientale, ottimizzare l'uso dei materiali e migliorare l'efficienza produttiva e la riciclabilità.

«Il settore spaziale è certamente oggi uno dei più promettenti», afferma Mattiazzo. «Lo è per le prospettive legate alla space economy. Lo sviluppo dei satelliti consente di offrire servizi di moltissimi tipi: tutti pensano alle applicazioni militari, mentre in realtà sono quelle civili che fanno più da traino nello sviluppo e nell’utilizzo delle tecnologie che sono state realizzate. C’è un doppio aspetto: quello della tecnologia, per portare e tenere i satelliti in orbita, e quello dei servizi, per analizzare e processare i dati che se ne possono ricavare. La ricaduta nell’ambito civile del settore spaziale è gigantesca: se la uniamo alla capacità di elaborazione dati dell’intelligenza artificiale e al futuro ingresso in campo del Quantum Computing possiamo prevedere che i nostri figli vivranno in un mondo molto diverso da quello in cui viviamo noi. Facciamo un esempio pratico: immaginiamo anche solo, banalmente, la possibilità di contribuire grazie ai satelliti al controllo degli incendi, attraverso sistemi fotografici che diano informazioni precise sulla situazione riprese dall’alto in tempo reale. O pensiamo al monitoraggio dei sistemi eolici off shore, con il controllo costante del contesto meteorologico e delle condizioni del mare: possiamo creare un digital twin del sistema eolico, e grazie all’osservazione satellitare tenerlo sempre sotto controllo, intervenendo con sistemi di sicurezza preventivi quando necessario».

• Tra i progetti relativi ai satelliti, il Politecnico ha portato a Osaka un prototipo realizzato dal team studentesco PoliTO CubeSat, che riprende il nome dei satelliti più iconici per il Politecnico, i CubeSat, appunto. Sono satelliti miniaturizzati, così piccoli da stare in una mano. Modulari, leggeri e convenienti, sono stati progettati per rendere lo spazio accessibile a ricercatori e studenti universitari e hanno numerose applicazioni sulla Terra: navigazione satellitare, mappatura del territorio, gestione delle emergenze e ricerca sul clima. In questo contesto, il Politecnico espone nel Padiglione Italia il progetto ELECTRA, per l'osservazione dell'alta atmosfera. Il satellite è una piattaforma compatta e modulare che integra sensori e sistemi di comunicazione avanzati, consentendo la raccolta di dati ad alta risoluzione per la ricerca ambientale e scientifica. Il progetto fa parte del programma Fly Your Satellite! Design Booster dell'Agenzia spaziale europea e mira a monitorare i fenomeni atmosferici e a contribuire alla ricerca sul clima, fungendo al contempo da banco di prova per nuove tecnologie nei sistemi spaziali miniaturizzati.

Farsi lanciare nello spazio diventerà una possibilità concreta non solo per astronauti e miliardari, ma anche per la gente comune? Il Politecnico di Torino scommette di sì ed espone a Osaka due progetti che mirano a questo obiettivo. Si tratta non solo di risolvere sfide tecniche, ma promuovere anche un cambiamento culturale, immaginando lo spazio non come una frontiera d'élite, ma come un'opportunità condivisa per l'esplorazione, l'apprendimento, la ricerca e la collaborazione globale.

• È realizzato dal team studentesco PoliTOrbital il progetto Zephyr: è un prototipo di veicolo suborbitale concettuale. Sviluppato sia per la ricerca scientifica sia per il turismo spaziale, Zephyr incarna una visione: rendere lo spazio accessibile alla gente comune. Il progetto integra competenze in aerotermodinamica, sistemi di propulsione, materiali strutturali, aspetti medici e strategie di comunicazione, riflettendo l'approccio multidisciplinare del team.
• Con Space4You, realizzato nell'ambito dell’iniziativa NODES, il Politecnico mette in mostra a Osaka un progetto che mira a creare un laboratorio distribuito per missioni di piccoli satelliti e a promuovere l'innovazione nella nuova economia spaziale. Il progetto supporta le applicazioni upstream (sviluppo della missione) e downstream (implementazione dei servizi) di micro e nanosatelliti, affrontando le sfide dell'osservazione della Terra, delle telecomunicazioni, dell'esplorazione spaziale e altro ancora.