Per il professor Giacomo Cao lo spazio rappresenta oggi il punto d’incontro di competenze costruite in quasi quarant’anni di attività scientifica e tecnologica. L’ingegneria chimica da cui è partito, lo studio dei materiali, la bioingegneria e il trasferimento tecnologico hanno finito per convergere in ricerche che guardano alla Luna e soprattutto a Marte. Temi apparentemente lontani dalla vita quotidiana, che in realtà pongono problemi molto concreti: come costruire lontano dalla Terra, come utilizzare ciò che si trova su un altro pianeta, come rendere più autonome missioni destinate a durare mesi o anni.
Il professor Cao è responsabile scientifico del programma Small Mission to Mars e del progetto Space manufacturing in-situ recentemente concluso, strettamente legati tra loro. Il secondo si è occupato delle tecnologie necessarie a produrre direttamente nello spazio materiali e componenti che oggi dovrebbero essere trasportati dalla Terra. Sono stati sviluppati sistemi destinati all’atterraggio sulla superficie marziana e sperimentate soluzioni per realizzare elementi strutturali utilizzando materiali che riproducono le caratteristiche del terreno lunare e marziano.
Dietro queste ricerche c’è un principio facile da comprendere anche fuori dagli ambienti scientifici: più una missione si allontana dalla Terra, meno può permettersi di portare con sé tutto ciò di cui avrà bisogno. Imparare a sfruttare le risorse disponibili sul posto diventa quindi fondamentale. Il professor Cao lavora da anni proprio su questo tema, studiando come risorse materiali presenti sulla Luna o su Marte possano essere trasformate e utilizzate direttamente dagli astronauti.
Il programma Small Mission to Mars porta questo lavoro verso un obiettivo ancora più ambizioso: guarda infatti al prossimo decennio come possibile orizzonte per una missione italiana verso il pianeta rosso, nasce con l’intenzione di mettere alla prova tecnologie sviluppate nel nostro Paese e di costruire attorno alla missione competenze scientifiche, industriali e ingegneristiche diverse. Nel lavoro del professor Cao, Marte diventa così il terreno sul quale verificare concretamente idee maturate durante molti anni di ricerca.
Lo studio dello spazio ha incontrato negli ultimi tempi anche l’astrobiologia, disciplina che cerca di capire in quali condizioni la vita possa svilupparsi o essere sostenuta fuori dalla Terra. Una delle attività alle quali il professor Cao ha partecipato riguarda, per esempio, le
microalghe e in particolare la spirulina. Un brevetto sviluppato insieme ad altri partner scientifici sardi studia il comportamento di questi organismi in condizioni che simulano quelle marziane.
Per riprodurre in laboratorio alcuni effetti dell’ambiente di Marte viene utilizzato anche un particolare apparato capace di simulare una gravità ridotta e condizioni atmosferiche differenti da quelle terrestri. L’interesse per la spirulina nasce dalle sue possibili applicazioni nelle missioni di lunga durata: potrebbe contribuire alla produzione di ossigeno e, allo stesso tempo, rappresentare una risorsa alimentare. Il brevetto ha già ottenuto la concessione in Giappone e Russia ed è al vaglio anche in altri Paesi.
Sono ricerche che mostrano quanto l’aerospazio sia diventato centrale nell’attività del professor Cao. Da tredici anni presiede il Distretto AeroSpaziale della Sardegna, il DASS, realtà nata per mettere in comunicazione università, centri di ricerca, imprese e istituzioni impegnate nel settore. Il professor Cao ne è alla guida dal 2013 ed è stato confermato anche per il triennio 2025-2028.
In questi anni il Distretto è cresciuto sia per il numero di realtà coinvolte sia per l’importanza dei progetti sviluppati, attraendo nel contempo investimenti pubblici e privati per oltre sessanta milioni di euro. Sotto la presidenza del professor Cao sono nate collaborazioni con grandi operatori internazionali, sono state sviluppate attività dedicate ai velivoli senza pilota e sono cresciuti i programmi legati ai sistemi di propulsione e all’esplorazione dello spazio profondo. Tra le infrastrutture e le iniziative che hanno segnato questa stagione rientrano il Sardinia UAV Test Range, dedicato alla sperimentazione dei droni, e le attività legate al poligono tecnologico di Perdasdefogu sulla base di specifico accordo tra il DASS e il Ministero della Difesa.
Il distretto ha progressivamente costruito attorno all’aerospazio una rete nella quale la Sardegna può mettere a disposizione competenze molto diverse: ingegneria, materiali, informatica, biotecnologie e sistemi avanzati. Il ruolo del professor Cao è stato anche quello di tenere insieme questi mondi, facendo dialogare la ricerca universitaria con le esigenze delle aziende e con i grandi programmi nazionali.
Prima che Marte e l’aerospazio assumessero un peso così importante, un’altra esperienza aveva accompagnato per molti anni la carriera del professor Cao: quella con il CRS4, il Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna. Il suo rapporto con il Centro attraversa oltre due decenni. Per diciassette anni vi lavora come consulente, occupandosi soprattutto di processi chimici, materiali e bioingegneria; nel 2020 ne assume poi la guida come amministratore unico, ruolo mantenuto fino al 2025.
Cinque anni nei quali il professor Cao accompagna il CRS4 in una fase di sviluppo che interessa aree molto diverse della ricerca. Il Centro rafforza le infrastrutture dedicate al calcolo ad alte prestazioni e porta avanti attività nell’intelligenza artificiale, nella genomica, nella robotica e nelle tecnologie quantistiche. Cresce, allo stesso tempo, l’attenzione verso
brevetti, software e proprietà intellettuale, con l’intento di evitare che il risultato di anni di ricerca rimanga confinato nei laboratori.
È un aspetto che ricorre spesso nella carriera del professor Cao: la conoscenza scientifica acquista valore quando riesce a trasformarsi in qualcosa che può essere utilizzato. Un brevetto, un software, una nuova tecnologia o un progetto industriale sono modi diversi di portare il lavoro dei ricercatori fuori dal circuito strettamente accademico.
Durante gli anni alla guida del CRS4 trova spazio anche un’attività molto diversa per linguaggio e destinatari, ma legata alla stessa attenzione per la cultura scientifica. Il Centro promuove un vasto programma dedicato alle discipline scientifiche e tecnologiche nelle scuole dell’infanzia e primarie della Sardegna, raggiungendo migliaia di bambini dislocati in centinaia di comuni. Esperimenti semplici e attività pratiche diventano il modo per avvicinare alla scienza anche chi ha appena iniziato il proprio percorso scolastico.
Alla base di tutte queste esperienze rimane l’università. Il professor Cao si laurea in Ingegneria Chimica all’Università di Cagliari nel 1986 con il massimo dei voti e la lode e consegue il dottorato di ricerca all’Università di Bologna nel 1990. Nei primi anni della carriera trascorre diversi periodi negli Stati Uniti, alla University of Notre Dame, prima come visiting scholar e poi come ricercatore associato.
L’attività accademica prosegue poi soprattutto a Cagliari. Il professor Cao diventa ricercatore nel 1990, professore associato due anni più tardi e successivamente professore ordinario di Principi di Ingegneria Chimica. Nel corso degli anni coordina diversi dottorati, spaziando dall’ingegneria ambientale a quella biomedica fino alle tecnologie per l’innovazione. Dal 2015 al 2021 dirige inoltre il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali.
Anche la ricerca cambia progressivamente insieme alla sua carriera. All’inizio il professor Cao si occupa soprattutto di reazioni chimiche e funzionamento dei reattori. Lo studio dei materiali diventa poi uno dei settori nei quali costruisce una riconosciuta esperienza internazionale, soprattutto attraverso le tecnologie che sfruttano reazioni ad altissima temperatura per ottenere materiali avanzati. Negli anni arriveranno la meccanochimica, le tecnologie ambientali, la bonifica dei siti contaminati, la bioingegneria e infine le applicazioni legate allo spazio.
È proprio nel campo dei materiali che arrivano due dei riconoscimenti internazionali ai quali il professor Cao attribuisce particolare rilievo. Nel 2007 viene inserito dall’ambiente scientifico legato all’Accademia Russa delle Scienze tra i cinquanta esperti mondiali di una particolare tecnologia per la sintesi di materiali ad alte temperature. Nel 2018 la University of California, Davis gli riconosce invece il contributo dato alla ricerca nel campo della scienza e della tecnologia dei materiali.
La produzione scientifica maturata nel corso degli anni è significativa: oltre 300 lavori pubblicati su riviste specializzate, otto libri e tredici brevetti, ai quali si aggiungono centinaia di partecipazioni a congressi, seminari e incontri scientifici. Nel 2016 il professor Cao entra inoltre nella lista dei Top Italian Scientists e nel 2019 viene nominato componente onorario dell’Associazione Italiana di Aeronautica e Astronautica. Seguono, tra gli altri, il Premio Navicella Sardegna, il Premio Francesco Alziator e un riconoscimento governativo dedicato all’innovazione.
Anche Google Scholar, il motore di ricerca internazionale dedicato alle pubblicazioni scientifiche, restituisce oggi le due aree che raccontano meglio l’evoluzione della sua carriera. Secondo gli ultimi dati aggiornati, figura al quarto posto nella categoria dedicata all’esplorazione spaziale e al diciassettesimo in quella dell’ingegneria delle reazioni chimiche. Da una parte, quindi, il settore dal quale è partita la sua attività scientifica; dall’altra quello verso cui una parte importante della ricerca si sta dirigendo oggi.
Guardati insieme, questi passaggi rendono più comprensibile anche l’arrivo a Marte. Le competenze sviluppate nella scienza dei materiali possono essere applicate alla costruzione fuori dalla Terra; gli studi sui processi chimici diventano utili quando bisogna trasformare risorse presenti su un altro pianeta; la bioingegneria e il lavoro sulle microalghe entrano nei sistemi che potrebbero aiutare a sostenere la vita durante missioni molto lunghe.
Il professor Giacomo Cao continua a lavorare dalla Sardegna mantenendo una rete di collaborazioni che supera ampiamente i confini dell’Isola. Università di Cagliari, CRS4 e DASS raccontano momenti diversi della stessa esperienza professionale: ricerca, formazione, gestione di strutture scientifiche e costruzione di progetti capaci di mettere insieme competenze differenti.
Il programma Small Mission to Mars raccoglie oggi molte di queste esperienze e le porta verso una sfida nuova. Arrivare sul pianeta rosso significa risolvere problemi che riguardano materiali, energia, biologia, trasporti e capacità di vivere lontano dalla Terra. È su questi problemi che il professor Cao concentra una parte importante del proprio lavoro, proseguendo una carriera che dall’ingegneria chimica si è progressivamente aperta verso campi sempre più ampi, senza perdere il gusto per la ricerca applicata e per le possibilità che possono nascere quando discipline diverse riescono davvero a lavorare insieme.
«Desidero ringraziare la rivista Eventi Culturali» sottolinea il prof. Cao «per l’attenzione rivolta alle attività portate avanti in questi decenni che non avrebbero visto la luce senza gli stimoli provenienti dai familiari più prossimi, oggetto peraltro di specifici eventi, e lo sforzo profuso da tutti gli allievi, molti dei quali sono ora diventati stimati colleghi».
