I quattro esperimenti di Paolo Nespoli in assenza di gravità

A sessant'anni compiuti, Paolo Nespoli vola ancora nello spazio per dedicarsi alla ricerca biomedica.

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lug 28 2017, 1:05pm

Paolo Nespoli nel laboratorio Destiny della ISS. L'immagine è stata scattata a marzo 2011, durante la scorsa missione cui Nespoli ha preso parte. Immagine via ESA, copyright NASA

A sessant'anni compiuti, Paolo Nespoli si appresta a viaggiare sulla Soyuz che lo porterà per la terza volta sulla Stazione Spaziale Internazionale. Lassù, insieme ai suoi compagni di viaggio — il russo Sergei Ryanzansky e lo statunitense Randy Bresnik — resterà per sei mesi.

La missione ASI a cui Nespoli fa capo si chiama Vitality Innovation Technology Ability, parole evidentemente scelte per costruire l'acronimo VITA. A prescindere, il nome è piuttosto descrittivo: per conto dell'Agenzia Spaziale Italiana, Nespoli si occuperà di undici esperimenti, la maggior parte dei quali di natura biomedica, ma anche sperimentazioni tecnologiche e didattiche.

Proprio di natura biomedica sono i quattro progetti inclusi in ASI Biomission. MYOGRAVITY, progetto dell'Università di Chieti, serve per studiare la reazione delle cellule staminali muscolari in situazioni di microgravità. Come è noto, in assenza di gravità i muscoli tendono ad atrofizzarsi: confrontando la degenerazione cellulare degli astronauti e di cellule da pazienti sani spediti in orbita con cellule sane l'esperimento conta così di comprendere meglio le cause dell'atrofia, tanto negli astronauti quanto nei pazienti a terra.

Una seconda problematica comune cui vanno incontro gli astronauti è l'osteoporosi da assenza di gravità: l'esperimento SERiSM, del campus biomedico di Roma e dell'Università di Teramo, cercherà di indurre alcune cellule staminali derivate dal sangue a diventare osteoblasti, cioè cellule in grado di formare tessuto osseo. Individuare i segnali che causano questa trasformazione potrebbe essere un modo per proteggere tanto gli astronauti dell'ISS quanto chi soffre di osteoporosi sul pianeta.

Il terzo fenomeno osservato in particolare sugli astronauti — ma non solo su di essi — è l'apoptosi delle cellule della retina. Detto volgarmente "suicidio cellulare programmato", è un tipo specifico e altamente regolato di morte cellulare, legato alla combinazione di microgravità e radiazioni. L'esperimento CORM dell'Università di Firenze mira a testare se il Coenzima Q10, una molecola che ha un ruolo nel prevenire l'apoptosi, sia in grado di prevenire i danni alle cellule della retina, cosa utile non solo per gli astronauti ma anche per chi soffre di malattie come la degenerazione maculare sulla Terra.

Individuare i segnali che causano questa trasformazione potrebbe essere un modo per proteggere tanto gli astronauti dell'ISS quanto chi soffre di osteoporosi sul pianeta.

L'ultimo esperimento del pacchetto Biomission si chiama NANOROS: ne è responsabile l'Istituto Italiano di Tecnologia, e testerà la potenziale capacità delle nanoparticelle di ossido di cerio nel funzionare come antiossidanti nanotecnologici — impedendo, cioè, la degenerazione delle cellule cardiache. Se la strategia funzionasse, potrebbe essere naturalmente utilizzata sulla Terra per alcune patologie che causano un aumento di stress ossidativo anche senza raggi cosmici.

Oltre ad eseguire le operazioni per esperimenti cellulari di Biomission, Nespoli farà da cavia per altri esperimenti biomedici: In-SITU, uno strumento portatile dell'Università di Bologna, permette il monitoraggio da remoto della salute degli astronauti tramite un tampone orale. Lo strumento è in grado di analizzare 9 differenti parametri sulla base del contenuto della saliva, con particolare attenzione per il cortisolo, un ormone che funziona come generale indicatore di stress (ma anche di appetito).

Oltre a masticare pezzetti di cotone, Nespoli seguirà un programma di allenamento personalizzato sviluppato dall' IRCCS San Raffaele Pisana di Roma che si chiama Orthostatic Tolerance, il cui scopo è prevenire i disturbi che riguardano il mantenimento della posizione eretta e che colpiscono gli astronauti dopo i viaggi nello spazio, soprattutto se di lunga durata.

L'esperimento PERSEO dell'Università di Pavia sta al confine tra gli esperimenti biologici e quelli tecnologici: si tratta di un prototipo di indumento protettivo contro le radiazioni spaziali. Sostanzialmente, è una giacca munita di contenitori che, utilizzando l'acqua della stazione spaziale, fungono da schermo, riducendo l'esposizione dei tessuti sensibili del corpo umano alle radiazioni. Non solo: una volta riportata sulla Terra, l'acqua sarà analizzata per verificare che mantenga le sue qualità, nell'ottica di sviluppare in futuro un indumento che funzioni sia come schermatura, che come sistema per immagazzinare acqua potabile.

Infografica della missione VITA. Immagine via ESA

Parlando di radiazioni, il rilevatore LIDAL (Light Ion Detector for Altea), sviluppato dall'Università di Tor Vergata e l'INFN, servirà a misurare il flusso di certi tipi di radiazioni cosmiche che investiranno la Stazione Spaziale Internazionale durante la permanenza di Nespoli, consentendo lo studio in dettaglio della radiazione all'interno dell'ISS con una precisione senza precedenti.

Per aiutare Nespoli, alcuni esperimenti della missione VITA serviranno per ridurre il carico del lavoro e migliorare la qualità della vita durante la difficile permanenza nello spazio. In quest'ottica si include ARAMIS, una app di realtà aumentata per i tablet di bordo, il cui l'obiettivo è ottimizzare il tempo che gli astronauti dedicano alla manutenzione e alla gestione del cargo. Ovviamente non mancherà ISSpresso, la macchina del caffè multifunzione sviluppata da Argotec che, oltre a essere utilizzata per studiare il comportamento di fluidi e miscele in microgravità, è in grado di reidratare alimenti e soprattutto servire bevande calde, incluso l'espresso, per gli astronauti. Perché il lunedì mattina è pesante anche a 400 km di altitudine in microgravità.

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L'esperimento ARTE, di Argotec e Politecnico di Torino, porterà sulla stazione degli scambiatori di calore con 4 diversi fluidi atossici, in grado di regolare passivamente senza intervento umano la temperatura di ambienti e fluidi senza bisogno di manutenzione. Le applicazioni future potrebbero essere molteplici, sia in ottica di riscaldamento per le prossime missioni con equipaggio umano verso la Luna, ma anche per applicazioni industriali e aeronautiche sulla Terra.

Infine, MULTI-TROP è un esperimento dimostrativo/didattico di biologia vegetale dell'Università di Federico II di Napoli finalizzato allo studio dello sviluppo radicale in assenza di gravità. Sulla Terra, le radici sono direzionate sulla base di gravità, presenza di acqua e presenza di nutrienti. L'esperimento — che esclude per forza di cose la gravità — mostra come gli altri due fattori interagiscano e in che modo si possano manipolare per evitare che le radici crescano in tutte le direzioni a caso. In un certo senso, questo progetto è un po' il discendente spirituale degli esperimenti di Darwin su fototropismo e gravitotropismo.

E questi sono solo gli esperimenti italiani che fanno parte della missione VITA: l'intera Expedition 52/53 include più di 200 esperimenti e attività tecniche, programmate nei minimi dettagli. Per fortuna, Nespoli avrà ogni tanto anche qualche ora libera, da poter dedicare al suo passatempo preferito: l'astrofotografia. Che è probabilmente l'hobby ideale quando sei già nello spazio.