Il corpo umano è una macchina complessa che è stata messa a punto, attraverso milioni di anni di evoluzione, per funzionare qui sulla Terra. Allora cosa succede a quella macchina quando la metti in una scatola e la scagli ben oltre la sicurezza dell’atmosfera del nostro pianeta?
Questa, in termini estremamente semplificati, è la domanda che i ricercatori biomedici della NASA si pongono da decenni. Questi scienziati studiano gli impatti sulla salute del volo spaziale per sviluppare metodi che proteggano il corpo e la mente degli astronauti, utilizzando strutture di ricerca a terra, ambienti analogici e la Stazione Spaziale Internazionale per condurre studi all’avanguardia.
Ora che la NASA sta finalmente rimandando gli esseri umani sulla Luna, questi scienziati si stanno preparando per l’opportunità di ricerca di una vita.
La missione Artemis 2 invierà gli astronauti della NASA Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch e l’astronauta dell’Agenzia spaziale canadese Jeremy Hansen più lontano dalla Terra di quanto qualsiasi essere umano sia mai andato prima. Durante il loro volo di 10 giorni attorno alla Luna, incontreranno alti livelli di radiazioni spaziali e raggiungeranno una distanza massima di 250.000 miglia dalla Terra. La missione è attualmente sulla buona strada per essere lanciata già nella prima settimana di febbraio.
“Parlo spesso del fatto che il sistema più complicato di questo veicolo sarà quello umano”, ha detto a Gizmodo Steven Platts, capo scienziato del programma di ricerca umana presso il Johnson Area Middle della NASA. “Dobbiamo capire esattamente cosa accadrà per evitare che accada qualcosa di brutto e mantenerli sani e salvi.”
I rischi del volo spaziale profondo
Se Platts e i suoi colleghi hanno imparato qualcosa dai loro decenni di ricerca, è che il volo spaziale mette a dura prova il corpo umano. Ha spiegato che ci sono cinque rischi principali per la salute associati al volo spaziale: radiazioni, isolamento e confinamento, distanza dalla Terra, gravità (o la sua mancanza) e ambienti ostili e confinati.
Questi pericoli si manifestano in modo diverso a seconda del profilo della missione, ha detto Platts. Advert esempio, l’equipaggio di Artemis 2 trascorrerà un periodo di tempo in microgravità molto più breve rispetto agli astronauti delle missioni normal sulla ISS. Tuttavia, 10 giorni sono sufficienti per innescare alcuni cambiamenti fisiologici, come spostamenti di liquidi e disturbi vestibolari.
Per quanto riguarda le radiazioni, gli astronauti dell’Artemis 2 riceveranno una dose giornaliera molto più elevata rispetto a quelli a bordo della ISS. Viaggeranno attraverso le cinture di Van Allen – due zone di radiazione particellare a forma di ciambella intrappolate all’interno del campo magnetico terrestre – per poi entrare nell’ambiente galattico di radiazione cosmica oltre il campo magnetico.
La navicella spaziale Orion, che trasporterà gli astronauti di Artemis 2 in questo viaggio, è progettata per proteggere il suo equipaggio dalla maggior parte di queste radiazioni, ma misurare la quantità di radiazioni che riesce a penetrare e il modo in cui le cellule umane e il DNA rispondono advert esse è fondamentale.
La radiazione cosmica galattica può essere particolarmente dannosa. Osservando le singole cellule che sono state esposte a queste particelle advert alta energia, “puoi letteralmente vedere le tracce lasciate dalla radiazione attraverso la cellula e il danno che crea”, ha detto Platts.
Orion è dotato di migliaia di sensori che misureranno i livelli di radiazione all’interno della navicella. Ogni membro dell’equipaggio porterà in tasca anche un sensore chiamato Crew Lively Dosimeter per monitorare da vicino i propri livelli di esposizione.
Comprendere come il corpo umano risponde ai rischi specifici dell’ambiente dello spazio profondo sarà essenziale per i futuri sbarchi sulla Luna e le missioni su Marte. Artemis 2 investigherà questo aspetto in diversi modi.
Trasformare gli astronauti in esperimenti di scienze viventi
Durante questa missione, i membri dell’equipaggio agiranno sia come ricercatori che come soggetti dei take a look at, raccogliendo dati che aiuteranno la NASA a costruire interventi, protocolli e misure preventive per proteggere la salute degli astronauti. Uno studio, chiamato ARCHeR (Artemis Analysis for Crew Well being and Readiness), indagherà in che modo l’ambiente dello spazio profondo influisce sul sonno, sullo stress, sulla cognizione e sul lavoro di squadra, tutti elementi fondamentali per la salute e le prestazioni degli astronauti.
I membri dell’equipaggio partecipanti indosseranno braccialetti che monitoreranno continuamente i loro movimenti e il loro sonno durante tutta la missione. Questi dati supporteranno il monitoraggio sanitario in tempo reale e le valutazioni della sicurezza, mentre le valutazioni pre e publish volo forniranno informazioni su eventuali cambiamenti cognitivi, comportamentali e della qualità del sonno.
Gli astronauti dell’Artemis 2 forniranno anche campioni di saliva bagnata prima e dopo la missione, nonché campioni di saliva secca durante la missione. Durante il volo, asciugheranno la loro saliva su un tipo speciale di carta in opuscoli tascabili, eliminando la necessità di un sistema di refrigerazione a campione umido a bordo della navicella spaziale Orion.
La saliva è un eccellente indicatore della salute umana, in quanto contiene una ricca miscela di biomarcatori che segnalano la funzione del sistema immunitario. “Possiamo vedere gli ormoni, possiamo vedere i virus, possiamo vedere altre sostanze chimiche nel sangue… E con questa tecnica possiamo vedere i cambiamenti nel cortisolo”, ha detto Platts. Misurare come questo ormone dello stress fluttua nel corso della missione sarà fondamentale, poiché lo stress è collegato a molti degli esiti avversi sulla salute del volo spaziale, ha spiegato.
Questi non sono gli unici campioni biologici che la NASA raccoglierà dall’equipaggio dell’Artemis 2. Saranno i primi astronauti nello spazio profondo a partecipare allo studio Spaceflight Customary Measures, che dal 2018 raccoglie campioni di sangue, urina e saliva dagli astronauti a bordo della ISS e altrove. Questi campioni aiutano i ricercatori a valutare lo stato nutrizionale degli astronauti, la salute cardiovascolare e la funzione immunologica.
Poi c’è AVATAR, lo studio biomedico più innovativo che vola a bordo di Artemis 2. Abbreviazione di “A Digital Astronaut Tissue Analog Response”, AVATAR implica dimensioni USB “frammenti d’organo” che contengono cellule umane viventi coltivate all’interno di canali microscopici pieni di liquido. Questi chip sono progettati per simulare la struttura, la funzione e le risposte fisiologiche degli organi umani.
Per realizzarli, gli astronauti dell’Artemis 2 hanno prima donato piastrine al sistema sanitario locale. Le cellule rimanenti dai loro campioni contenevano una piccola quantità di cellule staminali derivate dal midollo osseo, che i ricercatori della NASA hanno poi purificato e inserito nei chip accanto alle cellule dei vasi sanguigni e advert altre cellule di supporto.
“Il chip funzionerà essenzialmente come fa il nostro midollo osseo”, ha spiegato Platts. Far volare questi chip nella missione Artemis 2, insieme agli astronauti che li hanno creati, consentirà agli scienziati della NASA di confrontare i cambiamenti nel chip con i cambiamenti nel midollo osseo degli astronauti.
“Immagina i voli futuri”, ha detto Platts. “Se tra due anni volerò, [NASA] possono far volare in anticipo un frammento di tessuto di me, il mio avatar, e poi riportarlo indietro e vedere cosa succederà in modo che possano progettare le contromisure per me, per il mio uso personale. Artemis 2 sarà la prima missione a volare con questa biotecnologia.
Insieme, questi studi produrranno una grande quantità di dati, contribuendo a spianare la strada al ritorno della NASA sulla superficie lunare e advert estendere la portata dell’umanità più in profondità nel sistema solare. “È semplicemente incredibile quante cose saremo in grado di scoprire solo da questa missione”, ha detto Platts.
