Paolo Nespoli a bordo della ISS: gli 11 esperimenti della missione VITA

APPROFONDIMENTO – Venerdì 28 luglio alle 17.41 ora italiana la sonda Soyuz è partita alla volta della Stazione Spaziale Internazionale. Dalla base russa di Baikonur, in Kazakhstan, Paolo Nespoli insieme ai colleghi Sergey Ryazansky e Randy Bresnik della Expedition 53 sono arrivati nello spazio poco dopo le 2 del mattino del 29 luglio e il viaggio è andato come programmato. Nessun intoppo dunque per l’inizio della missione VITA, acronimo di Vitalità, Innovazione, Tecnologia e Abilità, nata dalla collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Italiana, ASI, e l’agenzia americana NASA. La terza missione spaziale di Nespoli è iniziata e l’obiettivo è ambizioso: condurre oltre 200 esperimenti per capire come la vita di tutti i giorni funziona nello spazio e preparare nuove tecniche e protocolli che i futuri equipaggi utilizzeranno nell’esplorazione di altri pianeti, come Marte, e per i lunghi viaggi alla scoperta del nostro Sistema Solare.

Che lavoro fa un astronauta?

Dopo il lancio, anche per gli astronauti del gruppo di Nespoli inizia il weekend, come ha spiegato il responsabile della missione VITA per l’ASI, Claudio Sollazzo. Gli astronauti infatti lavoreranno 8,45 ore al giorno, 5 giorni alla settimana e avranno i weekend liberi, a meno che qualcuno non si offra di lavorare. Un lavoro che è una vera e propria missione, scandito da una rigida routine spaziale per i prossimi 174 giorni di permanenza in orbita: prima i controlli medici per verificare che il corpo si sia ambientato allo spazio, poi tra una o due settimane si entrerà nel vivo degli esperimenti.

Gli undici esperimenti che parlano italiano.

La missione VITA mette in programma ben 200 esperimenti, progettati da scienziati americani ed europei, e in particolare Nespoli si impegnerà con 11 esperimenti progettati dall’ASI. L’obiettivo della missione è lo studio delle scienze biologiche in orbita: per esempio, si indagherà l’effetto della gravità sui muscoli e sugli occhi degli astronauti, e la crescita delle radici in una pianta in condizione di microgravità. Inoltre, si testeranno soluzioni per la vita nello spazio, come il giubbetto ad acqua progettato per difendere il corpo umano dalle radiazioni cosmiche e pensato proprio per l’arrivo degli esseri umani su Marte e sulla Luna.

Ecco una rassegna degli esperimenti italiani.

CORM – Università di Firenze

L’esperimento nasce per studiare l’efficacia del coenzima Q10 nel contrastare i danni alle cellule della retina dell’occhio indotti da microgravità nella ISS e dalle radiazioni. Si tratta di un problema comune gli astronauti che lavorano per lunghi periodi nello spazio e al rientro a Terra rischiano di incorrere in cecità e glaucoma.

Le radiazioni e la microgravità infatti inducono la produzione di radicali liberi che attaccano il DNA e alterano l’espressione genica, con il rischio di morte cellulare per apoptosi, e proprio l’occhio e la retina sono i più sensibili a questa tipologia di danni. I risultati dell’esperimento permetteranno di valutare il danno esercitato dall’ambiente della ISS su campioni di tessuto retinico e il possibile ruolo protettivo svolto dal coenzima Q10, che potrebbe avere implicazioni non solo per gli astronauti ma anche sulla Terra.

NANOROS – Istituto Italiano di Tecnologia

La lunga permanenza in orbita comporta per gli astronauti uno stress ossidativo che può causare l’ipotrofia muscolare, cioè un indebolimento di muscoli e dei tessuti muscolari. Gli scienziati dell’IIT di Genova hanno messo a punto nanoparticelle di ossido di cerio, dette nanoceria, e l’obiettivo è verificarne le proprietà antiossidanti e la capacità di contrastare l’insorgenza di radicali liberi.

Se le nanoparticelle si riveleranno un successo, gli scienziati saranno in grado di mettere a punto integratori antiossidanti che potranno essere utilizzati non solo dagli astronauti, ma anche da persone a Terra per contrastare le atrofie della massa muscolare causate da patologie a carico del sistema muscolare, sia di origine genetica che acquisita, e neuromuscolari.

MYOGRAVITY – Università G. d’Annunzio di Pescara

Anche questo esperimento si occupa dell’effetto dell’assenza di gravità sui muscoli scheletrici, che vanno incontro ad atrofia muscolare. L’obiettivo è conoscere e comprendere i meccanismi molecolari alla base di questa condizione clinica in modo da mantenere l’omeostasi, cioè l’equilibrio chimico-fisico dei muscoli. Questo equilibrio dipende in gran parte dalle cellule satellite, ovvero cellule staminali adulte quiescenti che si trovano proprio nel tessuto muscolare e che una volta attivate sono in grado di produrre nuove fibre muscolari o riparare quelle danneggiate.

Studiando l’alterazione nei meccanismi di funzionamento delle cellule satellite in microgravità, spiegano gli scienziati che hanno progettato l’esperimento, sarà possibile individuare interventi nutrizionali e farmacologici per mantenere la massa muscolare durante i lunghi viaggi spaziali e favorirne la crescita.

SERISM – Campus BioMedico di Roma

Se da un lato abbiamo parlato finora di problemi muscolari, anche le ossa degli astronauti si indeboliscono nello spazio, col rischio di osteoporosi per gli astronauti. L’esperimento vuole verificare il ruolo degli endocannabinoidi, dei nuovi lipidi bioattivi che sono prodotti dai neuroni nelle alterazioni del metabolismo osseo, per cercare marcatori terapeutici dei processi degenerativi e possibili cure attraverso un nuovo modello di cellula staminale umana derivata dal sangue, la Blood Derived Stem Cell (BDSC).

Queste cellule sono totipotenti e possono specializzarsi in molte tipologie cellulari. Identificando i marcatori biomolecolari, gli scienziati saranno in grado di fare passi avanti nella medicina degenerativa e di contrastare la perdita di massa ossea degli astronauti. Le scoperte potrebbero anche favorire lo studio di tutte le patologie associate all’osteogenesi che avvengono a Terra, come l’osteoporosi che affligge persone anziane e donne in menopausa.

IN-SITO – Università di Bologna

L’esperimento prevede la progettazione e realizzazione di un dispositivo in grado di mirare i biomarcatori di interesse nella saliva degli astronauti, come per esempio i livelli di stress attraverso la presenza di cortisolo. Lo strumento in futuro potrà essere utilizzato per analizzare anche biomarcatori di interesse in diversi campioni biologici. Un vantaggio di questo sistema è la sua rapidità: l’analisi delle molecole è infatti immediata, in modo che gli astronauti possano monitorare in tempo reale il proprio stato di salute.

Attualmente infatti i campioni biologici degli astronauti vengono prelevati, congelati e analizzati in laboratorio solo una volta che sono rientrati sulla Terra, uno scenario che non è compatibile con le future missioni a lungo raggio, dove è richiesta una diagnosi tempestiva, soprattutto in caso di problemi a bordo. Si tratta di uno strumento pratico, che potrà essere utilizzato anche in ambulanza e negli studi medici, e che offre rapidi test e diagnosi anche in situazioni di emergenza.

ARAMIS – Thales Alenia Space

L’obiettivo dell’esperimento è lo sviluppo di un’app per iPad in grado di ottimizzare il “tempo persona”, cioè il tempo richiesto per l’esecuzione delle varie attività, attraverso la Realtà Aumentata. Fornendo informazioni e istruzioni dettagliate si vuole risparmiare il “tempo persona” necessario per eseguire le operazioni a bordo che non siano prettamente di ricerca e permettendo così il massimo sfruttamento del tempo a disposizione per gli esperimenti. L’app inoltre permetterebbe anche di portare a termine un addestramento aggiuntivo a bordo della ISS, anche se progettato a terra.

PERSEO – Università di Pavia e Thales Alenia Space

Utilizzare materiali facilmente reperibili, come l’acqua a bordo, per realizzare un abito spaziale che sia in grado di proteggere gli astronauti dagli effetti nocivi della radiazione cosmica. La giacca sarà dotata di tasche da riempire con l’acqua a disposizione sulla ISS per schermare le radiazioni. Oltre all’abito spaziale, l’esperimento permetterà lo studio della contaminazione dell’acqua da parte delle radiazioni. Se il suo utilizzo si dimostrerà efficace sarà possibili sviluppare degli shelter, cioè dei moduli abitativi altamente schermati in caso che nelle lunghe missioni spaziali gli astronauti incontrino un intenso evento, come per esempio una violenta tempesta solare, che lo costringano a rimanere confinato. La giacca permetterebbe allora di abbandonare lo shelter per il tempo necessario a riparare eventuali danni ed eseguire brevi interventi sulla nave spaziale.

ORTHOSTATIC TOLERANCE – IRCCS San Raffaele Pisana di Roma

L’esperimento punta allo sviluppo di un allenamento speciale per gli astronauti che permetta loro di prevenire problemi di salute al rientro dal volo spaziale e in particolare l’intolleranza ortostatica, cioè la difficoltà a mantenere la postura eretta una vola tornati in ambienti dove il peso della gravità si sente decisamente. L’allenamento, che sarà personalizzato, potrà essere usato non solo per gli astronauti, ma anche per le persone che hanno patologie legate all’apparato locomotorio e che siano costrette a letto per lungo tempo, una condizione che induce gli stessi effetti della vita in ambienti a microgravità.

MULTI-TROP – Università Federico II di Napoli

L’esperimento si occupa della coltivazione di piante in condizioni di microgravità e studia soprattutto il fenomeno del tropismo. Le radici delle piante normalmente crescono seguendo un orientamento dettato dalla gravità (gravitropismo), dalla presenza di acqua (idrotropismo), e di elementi nutritivi nel substrato  (chemiotropismo). Lo scopo del progetto è osservare quale di questi sia predominante, al fine di progettare hardware per le serre a bordo della ISS e offrire agli astronauti la possibilità di produrre cibo fresco nello spazio, un fattore che è di importanza vitale per le lunghe missioni e per la loro salute.

ARTE – Argotec

L’obiettivo di questo esperimento è ampliare le conoscenze sul trasferimento di calore passivo e la progettazione di heat pipe senza il contenuto di ammoniaca – un fluido che risulta tossico se rilasciato per errore nell’ambiente – in modo da poter installare questi dispositivi non solo all’esterno della ISS per ovvi motivi di sicurezza ma in futuro anche all’interno dei moduli abitativi delle stazioni spaziali. Questi strumenti infatti hanno meccanismi passivi, non richiedono particolari addestramenti e sono di facile manutenzione. Inoltre garantiscono miglioramenti di efficienza sia per i moduli spaziali sia per applicazioni a Terra: dall’anti-icing degli aerei ad alta quota all’efficienza di tecnologie per le energie rinnovabili.

ISSpresso – Argotec

Il caffè espresso per un vero italiano non può mancare, nemmeno nello spazio, e con l’esperimento ISSpresso Paolo Nespoli promette di trasformarsi in un “barista” spaziale. La macchina realizzata dall’azienda ha un funzionamento facilitato, così come è stato migliorato il sistema di pulizia finale. Oltre al caffè espresso la macchina è stata progettata per la preparazione di tè, tisane e vari tipi di brodo che vengono utilizzati per la reidratazione degli alimenti. Oltre all’obiettivo di nutrire e dissetare gli ospiti della ISS, la macchina permette di approfondire lo studio del comportamento di fluidi e miscele in microgravità.

Il viaggio di Paolo Nespoli è iniziato e con lui la missione VITA, ora non resta che attendere e augurare buon lavoro all’equipaggio.

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