Esperimenti e Ricerca Scientifica

In questo quarto appuntamento con gli astronauti e la loro vita sulla Stazione Spaziale Internazionale si parlerà del motivo fondamentale per il quale oggi si va nello Spazio e si vive in un costoso laboratorio che gira a 450 km sopra le nostre teste.

Gli uomini vanno nello Spazio perché lì si possono fare ricerche ed esperimenti scientifici che sono molto difficili o, più spesso, impossibili da realizzare sul nostro pianeta. Gli aspetti principali che, tra i tanti, rendono la Stazione Spaziale interessante per la ricerca scientifica sono certamente la condizione di punto di osservazione privilegiato per Terra e Spazio, e la particolare condizione che definiamo di microgravità, cioè praticamente di assenza di forza di gravità.
In microgravità, le leggi della fisica, così come i meccanismi fisiologici che regolano il funzionamento dell’organismo umano, sono le stesse che agiscono sul pianeta Terra, ma ci appaiano da un punto di vista totalmente differente, obbligandoci a modificare la prospettiva con cui percepiamo il mondo esterno.

Fenomeni fisici invisibili sulla Terra, perché mascherati da una forza di gravità dominante, diventano evidenti e facilmente misurabili nello spazio. Tutta la cinematica, la dinamica, e la fisiologia umana si sono sviluppate in presenza della gravità; in assenza di questa forza, il corpo umano sembra allora intraprendere nuove strade evolutive.
Senza pretendere di sviluppare una trattazione completa (per chi volesse approfondire, in rete ci sono tantissimi siti che parlano degli esperimenti scientifici nello Spazio), vediamo ora un po’ più in dettaglio le principali tipologie di esperimenti che vengono eseguiti sulla ISS.
Il primo oggetto di ricerca scientifica nello Spazio è stato ovviamente l’uomo stesso. La condizione di stress psico-fisico dovuta alla permanenza in orbità, pur costituendo un elemento di rischio e, se vogliamo, di handicap per l’attività umana, si è rivelata un formidabile amplificatore delle risposte del nostro organismo. In altre parole, studiare il comportamento umano in assenza di gravità è, per molti aspetti, come studiare il nostro organismo attraverso un’enorme lente di ingrandimento.

Nello Spazio ad esempio, il nostro sistema cardio-vascolare viene messo a dura prova ed è possibile quindi osservare in maniera amplificata tanti fenomeni legati alla fisiologia e alla fisiopatologia umana (cardiologia, endocrinologia e metabolismo, funzioni respiratorie, etc.).
La condizione di stress psicofisico consentono inoltre di investigare numerosi aspetti del comportamento umano, sia dal punto di vista psicologico, sia da quello neurologico.
Nell’ambito degli esperimenti sull’uomo infine, il rapido decadimento muscolo-scheletrico che gli astronauti subiscono in orbita (sei mesi lassù valgono come dieci anni di invecchiamento a terra) ha consentito di sviluppare conoscenze di enorme valore nell’ambito dell’atrofia muscolare e dell’osteoporosi.

Un secondo importante settore di indagine a bordo della ISS è costituito dagli esperimenti di biologia cellulare e biologia molecolare. Il comportamento di cellule e microorganismi in assenza di gravità è del tutto originale e presenta numerose sorprese. Ad esempio, una cosa molto utile è stata scoprire che il comportamento “in vitro” (cioè in provetta) in assenza di gravità di alcuni tipi di cellule cancerose è praticamente identico a quello “in vivo” (cioè all’interno del corpo umano) in gravità. E’ allora possibile provare a bordo della ISS dei trattamenti di chemioterapia su cellule in provetta, prima di applicare gli stessi trattamenti ai pazienti a Terra.
Anche la chimica, la farmacologia, e la cristallografia trovano ampio spazio a bordo della Stazione Spaziale dove si producono molecole complesse che a Terra non sono realizzabili a causa della loro struttura molto “pesante” che ne impedisce l’aggregazione. Da tali esperimenti si ricava la conoscenza per produrre a Terra nuovi farmaci e nuovi prodotti chimici.
Ma è la fisica la scienza che, forse più di ogni altra, esprime il meglio di se a bordo della ISS. Senza più il fardello della forza di gravità, molti fenomeni fisici si manifestano in tutti i loro aspetti più affascinati e gli scienziati possono finalmente verificare molte teorie nell’ambito, ad esempio, della fisica dei fluidi e dei materiali in genere, dello studio delle radiazioni cosmiche e dei loro effetti, dello studio delle sospensioni colloidali, delle schiume e degli aerosol.
Un tema curioso è costituito ad esempio dal comportamento delle combustioni in assenza di gravità, perché senza gravità i gas non si mischiano a causa del calore come avviene sulla Terra (moti convettivi), per cui una fiammella, prima di tutto si sviluppa secondo una forma sferica, poi esaurisce tutto l’ossigeno intorno a se, e alla fine… si spegne da sola.
La Stazione Spaziale costituisce un eccezionale punto di osservazione della Terra e dello Spazio. Da 450 km di altezza la visone del nostro pianeta e di quello che avviene su di esso è impareggiabile. Si può osservare l’atmosfera con tutti i suoi fenomeni meteorologici e si vedono molto bene i cataclismi naturali e quelli provocati dall’uomo. Durante la guerra del Golfo Persico ad esempio, dalla ISS furono osservati gli incendi dei pozzi di petrolio, rendendo possibile una stima degli interventi di bonifica del territorio che furono poi effettuati a guerra finita.

Con questi miei racconti sugli astronauti e la loro vita nello spazio mi auguro di essere stato capace di trasmettere l’idea che la Stazione Spaziale Internazionale è sicuramente una della imprese più grandi e ambiziose mai tentate dall’uomo. Oltre a rappresentare una sfida tecnologica senza precedenti, la ISS consente di percorrere avventure scientifiche che sembravano impossibili e, soprattutto, consente all’umanità di osservare il proprio mondo e la propria civiltà da un punto di vista del tutto nuovo, aprendo così a future esplorazioni dell’Universo.
Emanuele Pensavalle