La strada per Marte è lastricata di pericoli.
Gli astronauti in missione sul Pianeta Rosso dovranno affrontare le radiazioni dello spazio profondo, gli effetti della microgravità e lo stress del confinamento e dell’isolamento, tutto allo stesso tempo e per un tratto lungo e continuo. Attualmente ci vogliono almeno sei mesi per andare su Marte, dopo tutto, e altrettanto tempo per tornare indietro.
E i membri dell’equipaggio dovranno superare questa prova in buone condizioni, sia fisiologicamente che psicologicamente.
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Il veicolo spaziale su cui questi astronauti vengono lanciati “dovrà fornire loro tutto ciò di cui hanno bisogno per la sopravvivenza di base, ma anche di più, perché ci aspettiamo che siano in grado di fare un lavoro – un lavoro che ha esigenze cognitive, un lavoro che ha esigenze fisiche,” Jennifer Fogarty, lo scienziato capo del Programma di ricerca umana della NASA (HRP), ha detto all’inizio di questo mese durante una presentazione con il gruppo di lavoro Future In-Space Operations dell’agenzia.
Molti fattori di stress
L’HRP ha il compito di caratterizzare gli effetti del volo spaziale sugli astronauti e sviluppare strategie di mitigazione. Il programma riconosce cinque classi di “stressor” che possono influenzare significativamente la salute umana e le prestazioni nelle missioni nello spazio profondo, ha detto Fogarty. Questi sono campi di gravità alterati, ambienti chiusi ostili, radiazioni, isolamento/confinamento e distanza dalla Terra (il che significa che l’aiuto è molto lontano).
Scienziati HRP e altri ricercatori in tutto il mondo stanno cercando di ottenere una maniglia su tutti questi fattori di stress, eseguendo esperimenti qui sulla Terra e monitorando attentamente la salute mentale e fisica degli astronauti che vivono sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
L’obiettivo a lungo termine di questo lavoro è quello di aiutare a consentire missioni con equipaggio su Marte, che la NASA vuole realizzare prima della fine degli anni 2030. Infatti, alcuni anni fa, l’astronauta della NASA Scott Kelly e il cosmonauta Mikhail Kornienko sono rimasti a bordo della ISS per 11 mesi – circa il doppio del tempo abituale – per aiutare i ricercatori a valutare l’impatto di missioni spaziali molto lunghe, come il viaggio di andata e ritorno verso Marte.
È difficile caratterizzare con precisione il pedaggio che un tale viaggio avrà su un astronauta, tuttavia. Questo perché l’effetto cumulativo dei fattori di stress del volo spaziale potrebbe essere additivo o sinergico, ha detto Fogarty, e mettere tutti i rischi insieme in un ambiente sperimentale è quasi impossibile.
Per esempio, gli scienziati eseguono studi sulle radiazioni sugli animali da laboratorio qui sulla Terra. Ma la microgravità non fa parte di quel quadro sperimentale, e aggiungerla al mix non è fattibile al momento. (La ISS non può fornire dati sulle radiazioni nello spazio profondo, perché orbita all’interno della magnetosfera protettiva della Terra. E l’installazione di attrezzi che emettono radiazioni a bordo del laboratorio orbitante non sembra una grande idea.)
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Le maggiori preoccupazioni
Alcuni dei fattori di stress sono più preoccupanti di altri. Per esempio, i ricercatori e i funzionari della NASA hanno ripetutamente citato le radiazioni come uno dei maggiori pericoli della missione su Marte.
L’elevata esposizione alle radiazioni aumenta il rischio degli astronauti di sviluppare il cancro più avanti nella vita, ma ci sono anche preoccupazioni più immediate. Per esempio, un recente studio ha determinato che i membri dell’equipaggio in una missione sul Pianeta Rosso probabilmente riceveranno dosi cumulative abbastanza alte da danneggiare il loro sistema nervoso centrale. L’umore degli astronauti, la memoria e la capacità di apprendimento possono essere compromessi come risultato, lo studio ha trovato.
Fogarty ha menzionato un altro problema che richiede l’attenzione della ricerca – la sindrome neuro-oculare associata al volo spaziale (SANS), nota anche come compromissione visiva / pressione intracranica (VIIP). La SANS descrive i problemi di visione potenzialmente significativi e duraturi che il volo spaziale può indurre negli astronauti, probabilmente a causa degli spostamenti di fluido che aumentano la pressione all’interno del cranio.
La SANS “in questo momento in orbita terrestre bassa è molto, molto gestibile e recuperabile, ma non conosciamo il sistema abbastanza bene per prevedere se rimarrà così per qualcosa come una missione di esplorazione”, ha detto Fogarty. “Quindi, questa è una delle nostre aree fisiologiche a più alta priorità che stiamo studiando in questo momento.”
La luna come terreno di prova
NASA non sta progettando di andare direttamente su Marte. L’agenzia mira a far atterrare due astronauti vicino al polo sud lunare entro il 2024, per poi stabilire una presenza sostenibile a lungo termine sulla luna e intorno ad essa poco dopo.
Infatti, l’obiettivo principale di queste attività, che la NASA condurrà attraverso un programma chiamato Artemis, è quello di imparare le competenze e le tecniche necessarie per inviare astronauti su Marte, hanno detto i funzionari dell’agenzia.
Uno dei pezzi chiave dell’infrastruttura di Artemis è una piccola stazione spaziale in orbita sulla luna chiamata Gateway, che servirà come hub per le attività di superficie. Per esempio, i lander, sia robotici che con equipaggio, scenderanno verso la superficie lunare da Gateway, e gli astronauti a bordo dell’avamposto probabilmente opereranno i rover anche da lassù, hanno detto i funzionari della NASA.
Anche una grande quantità di ricerca sarà condotta su Gateway, e molta di essa studierà la salute e le prestazioni degli astronauti in un vero ambiente di spazio profondo. Fogarty ha menzionato una strategia di ricerca che può essere particolarmente utile ai pianificatori che tracciano il percorso verso Marte: studiare piccoli campioni di tessuto umano a bordo dell’avamposto in orbita attorno alla luna.
Questo lavoro aiuterà i ricercatori ad aggirare uno dei maggiori problemi che riguardano gli studi che utilizzano roditori e altri animali non umani come organismi modello, ha detto Fogarty, quello della “traducibilità”. Perché non è direttamente applicabile, e questo affligge anche la medicina e la ricerca terrestre”, ha detto.
“Ma con l’invenzione di, e la continua convalida di, organi e tessuti su un chip – questi sono tessuti umani reali, e si possono collegare, ed essenzialmente è possibile ricapitolare aspetti molto sofisticati di un umano utilizzando questi chip”, ha aggiunto Fogarty. “Penso che possiamo fare progressi significativi nella comprensione dell’ambiente complesso utilizzando lo scenario del chip come organismo modello per interpretare davvero dove stiamo andando con il limite umano.”
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Il libro di Mike Wall sulla ricerca di vita aliena, “Out There” (Grand Central Publishing, 2018; illustrato da Karl Tate), è uscito ora. Seguilo su Twitter @michaeldwall. Seguici su Twitter @Spacedotcom o su Facebook.
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