Tempo di bilanci anche per la Stazione spaziale internazionale (Iss), che a circa 400 chilometri dalla superficie terrestre continua a ospitare astronauti dal 2000. Proprio così: chi ha compiuto 21 anni non ha passato un solo giorno della sua vita senza avere qualcuno in orbita sopra alla sua testa. Gli studi che si effettuano sulla Iss coprono molteplici discipline e l’impatto della ricerca in microgravità continua a crescere, senza sosta. I mesi tra novembre 2020 e novembre 2021 hanno visto la pubblicazione di oltre 400 articoli scientifici basati su studi condotti a bordo del laboratorio orbitante. Ve ne proponiamo alcuni.
L’astronauta della Nasa Peggy Whitson conduce le operazioni per lo studio sulle cellule staminali cardiache. Crediti: Nasa
Il progetto Cardiac Stem Cells della Nasa ha approfondito il modo in cui la microgravità influisce sulle cellule staminali cardiache e sui cambiamenti fisici e molecolari che regolano la loro attività. Sulla terra, le cellule staminali cardiovascolari possono dividersi continuamente per produrre più cellule dello stesso tipo o svilupparsi in altri tipi di cellule specializzate. Nei neonati, queste cellule si sviluppano in una maggiore varietà di tipi di cellule cardiovascolari e producono un numero più alto di cellule rispetto alle stesse cellule del cuore adulto. Questa capacità suggerisce che le cellule cardiache neonatali abbiano il potenziale per essere utilizzate per riparare e sostituire i tessuti cardiaci usurati o danneggiati. Secondo un recente studio pubblicato sull’International Journal of Molecular Sciences, il volo spaziale conferisce alle cellule adulte e neonatali più “staminalità”, che può migliorare la loro rigenerazione, sopravvivenza e proliferazione. Capire come innescare questa maggiore staminalità potrebbe avere enormi benefici nel campo della medicina rigenerativa, che utilizza cellule staminali e l’ingegneria dei tessuti per far ricrescere, riparare o sostituire cellule, organi e tessuti danneggiati o malati.
Questa immagine mostra ExHam collegato al tavolo scorrevole del modulo sperimentale giapponese Airlock (Jemal), utilizzato per spostare la struttura all’esterno della stazione spaziale. I campioni di materiale sono visibili ai lati della struttura. Crediti: Nasa
ExHam-Radiation Shielding della Jaxa ha valutato come l’ambiente spaziale influenzi i materiali che potrebbero essere utilizzati per schermare i futuri veicoli spaziali dai raggi cosmici e da altri tipi di radiazioni ionizzanti. In particolare, i ricercatori hanno scoperto che l’aggiunta del minerale colemanite (un tipo di borace che si forma quando le acque alcaline evaporano) a un polimero riduce la quantità di radiazioni assorbite dal materiale stesso. I campioni esposti alle radiazioni spaziali non hanno mostrato differenze significative rispetto a quelli che non sono stati sottoposti a queste dure condizioni. Il composto potrebbe fornire una migliore protezione dalle radiazioni per tecnologie satellitari, le stazioni in orbita terrestre bassa e gli aerei ad alta quota, oltre che avere potenziali applicazioni anche in ambienti difficili sulla Terra.
Questa immagine preflight mostra un biofilm di un microbo, lo Spingomonas desiccabilis, che cresce sopra e dentro la superficie di basalto per l’esperimento Biorock, che ha esaminato gli effetti della gravità alterata sulle interazioni tra roccia, microbi e liquido. Crediti: Esa
L’industria dell’elettronica e della produzione di leghe utilizza i microrganismi per estrarre dalle rocce elementi economicamente rilevanti. I risultati di Biorock dell’Esa suggeriscono che questa tecnica, nota come biomining, potrebbe essere altrettanto o addirittura più efficace sulla Luna e su Marte di quanto lo sia sulla terra. L’indagine ha infatti dimostrato che i microbi possono estrarre terre rare dal basalto, comune sia sulla Luna che su Marte, nello spazio. In particolare, in un recente articolo è riportato che i microbi possono avere prestazioni ancora migliori in condizioni di microgravità, riportando un aumento fino al 283 per cento nella bioestrazione del vanadio sulla Stazione spaziale.
Gli astronauti della Nasa Anne McClain e Serena Auñón-Chancellor durante le operazioni per l’esperimento Mics, che ha studiato la solidificazione del cemento in microgravità. Crediti: Nasa
Gli esseri umani che andranno sulla Luna o su Marte per restarci, dovranno essere in grado di costruire luoghi sicuri in cui vivere e lavorare. Il calcestruzzo, il materiale da costruzione più utilizzato sulla Terra, è abbastanza forte e durevole da fornire protezione dalle radiazioni cosmiche e dai meteoriti, e potrebbe essere possibile realizzarlo utilizzando i materiali disponibili su questi corpi celesti. L’indagine Mics ha miscelato polveri di cemento con vari additivi e quantità di acqua per esaminare la chimica e le strutture microscopiche coinvolte nel processo di solidificazione e determinare se i cambiamenti di gravità potrebbero influenzarlo. Un articolo pubblicato sulla rivista Construction and Building Materials riporta i risultati di alcuni di questi test, che potrebbero contribuire allo sviluppo di nuovi materiali per la costruzione di habitat extraterrestri. Obiettivo analogo per Redwire Regolith Print, un’altra indagine attualmente in corso sulla Iss, che testa l’utilizzo di un materiale che simula la regolite per creare oggetti tramite la stampa 3D con la Made In Space Additive Manufacturing Facility della stazione.
L’unità di Roscosmos utilizzata per l’indagine Cardio-Odnt sulla salute delle vene delle gambe. Misure pletismografiche di variazioni di volume in aree specifiche del corpo, compresi i vasi sanguigni. Crediti: Nasa
Cardio-Odnt, un’indagine dell’agenzia spaziale russa Roscosmos, ha esaminato la salute delle vene delle gambe nei membri dell’equipaggio in due missioni di volo spaziale di sei mesi. Precedenti studi avevano dimostrato che la struttura delle vene può cambiare poco dopo l’arrivo sulla Stazione spaziale, principalmente dai fianchi in giù. I risultati pubblicati mostrano che la partecipazione a due missioni non ha peggiorato la salute delle vene delle gambe fintanto che i membri dell’equipaggio hanno avuto un tempo considerevole tra i voli e una buona salute muscolare negli arti inferiori. Tali risultati suggeriscono anche che l’esercizio fisico potrebbe fornire una contromisura efficace per i problemi cardiovascolari legati allo spazio.
Raccolta preliminare dei dati sulla densità ossea dell’astronauta canadese David Saint-Jacques per lo studio TBone. Crediti: Nasa
I voli spaziali di lunga durata rappresentano un rischio anche per la salute delle ossa dei membri dell’equipaggio, in particolare di quelle portanti. I ricercatori di Biochem della Nasa e l’indagine TBone dell’Agenzia spaziale canadese (Csa) hanno esaminato i cambiamenti nella microarchitettura, la densità e la forza delle ossa nella parte inferiore della gamba e del braccio durante il volo spaziale e le relazioni tra la durata della missione, i marcatori biochimici associati al riassorbimento e alla formazione ossea, e l’esercizio fisico. Le loro scoperte, pubblicate sul British Journal of Sports Medicine, suggeriscono che la perdita ossea in alcuni astronauti potrebbe essere prevista da alcuni biomarcatori in analisi preflight. Questi risultati hanno anche rilevanza per comprendere come l’esercizio influenzi la perdita ossea sulla Terra, come quella causata da un carico meccanico ridotto a causa di lesioni, disuso o malattie.
Una fiamma accesa per Flame Design. Le macchie gialle sono ammassi di fuliggine che si illuminano quando sono caldi e diventano più grandi in condizioni di microgravità rispetto a quanto accada sulla Terra, perché la fuliggine rimane più a lungo all’interno della fiamma. Crediti: Nasa
Flame Design, parte del progetto Advanced Combustion via Microgravity Experiments (Acme), studia la produzione e il controllo della fuliggine. Poiché la fuliggine può influire negativamente sull’efficienza e sulle emissioni delle fiamme e sulla durata delle apparecchiature, i risultati potrebbero portare a progetti di bruciatori più efficienti e più puliti. L’esperimento è condotto con fiamme sferiche di combustibili gassosi nel Combustion Integrated Rack (Cir). I ricercatori hanno riportato una serie di osservazioni in un articolo pubblicato su Combustion and Flame Journal, che migliorano la comprensione del comportamento del fuoco e potrebbero aiutare a mantenere le persone più al sicuro nei veicoli spaziali e sulla Terra.
Il telescopio Mini-Euso durante il montaggio. Crediti: Jem-Euso
Mini-Euso di Roscosmos-Asi sta producendo dati con potenziali applicazioni per rispondere a domande su effetti climatici, inquinamento marino, disturbi geomagnetici, detriti spaziali e meteore. Si tratta di un telescopio multiuso progettato per funzionare di notte e fa parte di Jem-Euso, un programma più ampio che coinvolge circa 300 scienziati provenienti da 16 paesi che lavorano per migliorare l’osservazione dei raggi cosmici. Il telescopio osserva fenomeni atmosferici come eventi luminosi transitori (Transient Luminous Events, Tle), meteore, Strange Quark Matter (Sqm) e sciami di raggi cosmici. Potrebbe costituire un primo passo verso la mappatura dei detriti spaziali per una potenziale rimozione tramite laser e supporta la creazione di una mappa dinamica delle emissioni ultraviolette notturne dalla Terra. In un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal viene riportato che nei suoi sei mesi di operatività, Mini-Euso ha funzionato come previsto, misurando le variazioni del bagliore atmosferico e delle emissioni ultraviolette dalla Terra e tracciando detriti spaziali e raggi cosmici ad altissima energia.
Temporale visto dalla Stazione spaziale internazionale. Crediti: Esa/Nasa
Infine, Asim dell’Esa – una struttura osservativa all’esterno della stazione spaziale che viene utilizzata per studiare i forti temporali e il loro ruolo nell’atmosfera e nel clima della Terra – ha rivelato il meccanismo alla base della creazione dei lampi luminosi e ha aiutato i ricercatori a determinare la sequenza di eventi che produce i lampi gamma terrestri (Terrestrial Gamma-ray Flash, Tgf). I risultati sono stati pubblicati su Nature. Aiutando gli scienziati a comprendere come i temporali influenzano l’atmosfera terrestre, Asim contribuisce a migliorare i modelli atmosferici e le previsioni meteorologiche e climatologiche.