La permanenza nello Spazio esercita sul corpo umano una serie di effetti dannosi, che possono essere in parte contrastati sulla Stazione Spaziale Internazionale, ma che porranno seri problemi nelle missioni spaziali di più lunga durata. Tuttavia, se molto si è studiato sull'apparato muscolo-scheletrico, sul cervello o sugli effetti cancerogeni dei raggi cosmici, le ricerche sul sistema immunitario hanno dato finora risultati incerti: alcune cellule coinvolte sembrano diventare, nello Spazio, meno attive, altre iperattive.
Appena arrivati nello spazio, corpo e cervello hanno bisogno di adattarsi alle nuove condizioni ambientali. In questa fase, che solitamente dura qualche giorno, gli astronauti possono andare incontro a problemi di equilibrio e coordinazione che possono compromettere il loro lavoro. Le stesse sensazioni spesso si manifestano anche al rientro sulla Terra, in condizioni di normale gravità.
Tra i sintomi più spiacevoli c'è la nausea spaziale, una sorta di mal di mare cosmico, che può colpire gli astronauti a volte in modo grave. Questo malessere viene scherzosamente classificato dai cosmonauti in base alla scala Garn, dal nome di Jake Garn, che in un volo sullo Shuttle, nel 1985, patì il più violento attaco di nausea della storia dell’esplorazione dello spazio.
Nella foto: un astronauta durante un controllo medico di routine per la misura di pressione, battito cardiaco e saturazione.
Foto: © © NASA
Vivere in un ambiente estremo come quello spaziale per lunghi periodi di tempo crea non pochi problemi al nostro organismo, adattato dall'evoluzione a condizioni ben più confortevoli. Anche se negli ultimi anni la medicina spaziale si è evoluta e oggi è in grado di garantire agli astronauti condizioni di relativa sicurezza, la permanenza tra le stelle non è affatto indolore. Ecco nel dettaglio cosa succede al corpo umano quando non è più sul suo pianeta. A differenza di quanto si potrebbe pensare, vivere per lunghi periodi di tempo in assenza di gravità non fa bene al nostro apparato scheletrico: le ossa si assottigliano e si indeboliscono, le probabilità di fratture una volta tornati a Terra aumentano ed è più facile avere problemi di calcoli renali. Gli studi della NASA evidenziano come la perdita di massa ossea (che prosegue anche dopo il ritentro a Terra) dopo un mese di permanenza nello spazio sia dell'1-1,5% del totale, la stessa che subisce in un anno una donna in menopausa.
Foto: © © NASA
A provocare il generale indebolimento dell’apparato scheletrico degli astronauti è l’assenza di gravità: sulla Terra i nostri muscoli, anche se non ce ne accorgiamo, effettuano continue contrazioni per farci mantenere la posizione eretta e contrastare così la forza di gravità. Questi movimenti, insieme a quelli volontari che compiamo durante la giornata, favoriscono il costante deposito di calcio e fosforo nelle ossa e la normale sostituzione della materia ossea vecchia con quella nuova.
Nello spazio questi movimenti sono del tutto assenti: non essendo necessario contrastare la forza di gravità il nostro corpo entra in modalità “riposo”, ma così facendo il calcio, anziché depositarsi sulle ossa, viene eliminato dall’apparato urinario. E così, mentre lo scheletro si assottiglia, aumentano le probabilità di sviluppare calcoli renali.
Per contrastare questi problemi gli astronauti affrontano quotidiane sedute di allenamento con macchine speciali, come questa ciyclette che simula la forza di gravità.
VEDI ANCHE
VIDEO Chris Hadfield: vita quotidiana a bordo della ISS
Foto: © © NASA
La forzata inattività nel cosmo, dove si galleggia nel vuoto e ci si sposta senza fatica appoggiandosi a oggetti e superfici, è poco sana anche per i muscoli, che essendo poco utilizzati tendono ad atrofizzarsi e ridursi di volume, anche del 40% durante le missioni di maggior durata.
A soffrire maggiormente sono gli arti inferiori, solitamente molto sollecitati perché sostengono l’intero peso del corpo.
L’indebolimento muscolare influisce anche sul coordinamento motorio, con il risultato che a volte, dopo lunghi periodi passati nello spazio, anche il portare a termine operazioni banali può per gli astronauti diventare un problema.
Ancora una volta, per contrastare questi spiacevoli effetti e mantenersi efficienti, gli astronauti seguono, durante le missioni, uno speciale e intenso programma di allenamento.
Foto: © © NASA
Nello spazio non esistono malesseri di poco conto: anche un banale attacco di nausea, in assenza di gravità, può trasformarsi in un rischio mortale e soffocare gli astronauti. Ecco perché, prima di ogni "passeggiata", per precauzione gli astronauti assumono una dose di antiemetici.
VEDI ANCHE
La seconda sfortunata passeggiata spaziale di Luca Parmitano
Foto: © © NASA
Nello spazio la vista può diventare meno acuta: il 30% degli astronauti, anche dopo missioni di breve durata, ha riferito di un calo della capacità visiva.
Le cause di questo fenomeno non sono ancora del tutto chiare, ma secondo i medici potrebbero essere scatenate, ancora una volta, dall’assenza di gravità che fa concentrare i fluidi corporei negli arti inferiori e nella testa. Qui premerebbero in maniera eccessiva sul nervo ottico causando una sindrome nota come papilledema, che nei casi più gravi può portare alla cecità.
Nella foto, l'astronauta italiano Luca Parmitano durante un esame della vista a bordo della ISS.
VEDI ANCHE
La Terra vista dalla ISS
Foto: © NASA
Nel cosmo, l’assenza di gravità fa sì che il sangue si distribuisca nel corpo in modo diverso da quanto succede sulla Terra, concentrandosi principalmente nella parte alta dell’organismo, tra testa e polmoni.
Questo fenomeno non è di per sé un problema fino a quando chi ne è colpito torna in condizioni di gravità strandard: durante il rientro sulla Terra, l’aumento di gravità fa defluire rapidamente il sangue dal cervello verso gli arti inferiori e questo può portare a una perdita, breve e temporanea, delle funzioni cerebrali.
VEDI ANCHE
I cosmonauti perduti
Foto: © © 3d4Medical.com/Corbis
L’accumulo di liquidi nella parte alta del corpo può provocare, una volta giunti nello spazio, altri fastidiosi malesseri come una forte congestione nasale e una generica difficoltà respiratoria. Questi sintomi solitamente si risolvono nel giro di qualche giorno grazie al naturale processo di adattamento.
Foto: © © NASA
La Stazione Spaziale, per quanto lontana dalla Terra, non è comunque immune a virus e batteri portati dagli astronauti e perfettamente in grado di sopravvivere nel microclima di bordo. Non si tratta ovviamente di microbi pericolosi, ma pur sempre in grado di dare problemi, come congiuntiviti e infezioni dentali. Malanni banali sulla Terra ma un po’ meno nello spazio, dove gli antibiotici si sono dimostrati meno efficaci e devono essere assunti in dosi maggiori.
VEDI ANCHE
Virus di cristallo
Foto: © © NASA
Tra i rischi maggiori che gli astronauti si trovano ad affrontare c’è sicuramente quello radioattivo: i brillamenti solari emettono infatti grandi quantità di particelle elettricamente cariche che possono investire gli astronauti e i loro veicoli.
La NASA ha stimato che per contenere sotto il 3% il rischio dei cosmonauti di contrarre tumori innescati dalle radiazioni, occorre limitare rispettivamente a 268 e 159 giorni la permanenza nello spazio di uomini e donne.
Uno studio presentato qualche mese fa al meeting annuale della American Association for Cancer Research dagli scienziati del Georgetown Lombardi Comprehensive Cancer Center ha evidenziato come nei topi l’esposizione alle radiazioni spaziali diminuisca sensibilmente la capacità dell’intestino di eliminare le proteine oncogeniche, quelle cioè responsabili dello sviluppo di tumori.
Foto: © © NASA
Vivere per lungo tempo in spazi angusti e a stretto contatto con i colleghi, con poca privacy e lontano dalle famiglie, per gli astronauti può essere un'esperienza stressante.
Durante le missioni i ritmi di lavoro sono molto intensi e non mancano clamorosi momenti di protesta da parte degli astronauti: nel 1973 l'equipaggio della stazione spaziale americana Skylab decise autonomente di prendersi una giornata libera per riposarsi dopo i massacranti turni di lavoro imposti nei giorni precedenti dalla direzione di volo. Fu il primo, e per ora unico, caso di sciopero spaziale.
Foto: © © NASA
Sempre efficienti. Ora un nuovo studio che ha monitorato a lungo il sangue di 23 astronauti rivela che i voli spaziali hanno un effetto limitato sui linfociti B, le cellule del sistema immunitario incaricate di produrre anticorpi in risposta a minacce esterne. Rispetto alle ricerche precedenti, quella pubblicata sul Journal of of Applied Physiology si distingue per la durata estesa: ai partecipanti sono stati prelevati campioni di sangue prima della missione, durante la permanenza di sei mesi in orbita (all'inizio, a metà e alla fine della spedizione) nonché dopo il rientro a Terra, dopo diversi intervalli di recupero.
Tutti hanno dato lo stesso responso: non ci sono stati cambiamenti di rilievo né nel numero totale dei linfociti B, né nelle proporzioni delle diverse sottopopolazioni di queste cellule.
Una piacevole scoperta. Stress psicologico, esposizione alle radiazioni e alla microgravità, alterate abitudini nel sonno e nell'alimentazione mettono a dura prova il corpo degli astronauti e la sua capacità di resistere alle infezioni; era quindi ragionevole aspettarsi che anche questo "scudo" dell'organismo venisse danneggiato dalla vita in orbita. Ma per queste cellule cruciali per la risposta immunologica agli antigeni (le sostanze riconosciute come estranee dall'organismo), non sembra essere così.
Anche se ulteriori ricerche andranno effettuate sulle missioni spaziali di più lunga durata, questa è una iniziale buona notizia: significa che possiamo sperare di rimanere ben protetti da virus e batteri anche nei viaggi celesti più impegnativi; e che in linea teorica, le vaccinazioni potrebbero essere efficaci anche durante i voli spaziali, per esempio lungo il futuro tragitto verso Marte.
Asfissia. Se un astronauta finisse alla deriva nello Spazio (come accade nel film Gravity), la sua tuta per attività extraveicolari (Extravehicular Mobility Unit, EMU) gli garantirebbe ossigeno per altre otto ore e mezza. Finita anche questa riserva, esposto al vuoto dello Spazio, il cosmonauta perderebbe coscienza in 15 secondi. La morte sopraggiungerebbe subito dopo, come dimostra la tragedia occorsa nel 1971 a tre astronauti russi, di rientro sulla Terra a bordo della Sojuz 11. A 167 km dall'arrivo una valvola d'aria si ruppe, facendo fuoriuscire nello Spazio l'ossigeno presente nell'abitacolo. I tre morirono asfissiati prima di toccare Terra. Nella foto: l'astronauta USA Bruce McCandless, il primo a utilizzare una Manned Maneuvering Unit (MMU) durante una passeggiata spaziale, senza rimanere agganciato a un cavo di sicurezza.
Foto: © NASA
Depressurizzazione. Esposti al vuoto dello Spazio, gli sfortunati astronauti correrebbero anche un altro pericolo: senza la pressione atmosferica a bilanciare lo scampio gassoso con l'esterno, i loro polmoni si espanderebbero fino a lacerarsi, e l'acqua nei tessuti molli evaporerebbe, gonfiando il corpo come un pallone e portando gli organi interni ad espellere violentemente il loro contenuto. Il tutto, accadrebbe in 90 secondi, come hanno mostrato gli esperimenti, avvenuti nei primi decenni di esplorazione spaziale, su alcuni eroici astronauti animali. Nella foto, Luca Parmitano all'uscita dal modulo pressurizzato della ISS, durante la sua prima EVA.
Foto: © NASA
Ustioni solari. Senza lo strato di ozono atmosferico a filtrare la maggior parte delle radiazioni ultraviolette del Sole, la pelle degli astronauti sarebbe virtualmente esposta a tutti i pericoli del Sole: i cosmonauti riporterebbero gravissime ustioni, cancro alla pelle e invecchiamento precoce dell'epidermide. Fortunatamente tutto ciò non può accadere con la tuta, l'unica parte trasparente della quale è il casco visore, protetto da vari strati di filtri solari. In foto: il Sole davanti alla ISS, e la Terra sullo sfondo.
Foto: © STS-129 Crew, NASA
Radiazioni. Più concreto è il rischio di morire per le radiazioni spaziali, normalmente schermate dal campo magnetico terrestre. È stato calcolato che in un viaggio di 253 giorni verso Marte, un astronauta accumulerebbe una quantità di radiazioni pari a quella che riceverebbe sottoponendosi a una radiografia ogni 5-6 giorni (qui la simulazione di una missione su Marte alle isole Svalbard). Sulla ISS, molto vicina alla Terra, la quantità di radiazioni ricevuta è minore: gli astronauti sono esposti a circa 1 millisievert di radiazione ogni giorno, circa la stessa quantità che riceviamo sulla Terra in un anno, da fonti naturali.
Foto: © Jake Maule
Proiettili spaziali. Quella dei detriti spaziali liberi di fluttuare nei dintorni della ISS è una minaccia reale. Nel marzo 2012, 6 astronauti della ISS dovettero raggiungere in tutta fretta le due Soyuz agganciate alla stazione spaziale per il timore che un detrito orbitale proveniente da un satellite russo andato a pezzi potesse impattare con la base orbitante. Fortunatamente l'impatto non ci fu, ma il frammento passò a soli 11 km dalla ISS. La Nasa monitora circa 500 mila rottami spaziali in orbita intorno alla Terra, ma ci sono probabilmente detriti più piccoli che non vengono visti. Qui, un relitto di razzo Ariane dell'ESA ritrovato quest'anno in Amazzonia.
Foto: © REUTERS/Tarso Sarraf
Polveri spaziali. Rispetto alle collisioni con detriti o alle radiazioni questa potrà non sembrare una grande minaccia, ma anche le polveri spaziali rappresentano un pericolo per chi è impegnato in missioni a lungo termine. In particolare, dovranno guardarsene i futuri coloni marziani: le polveri ricche di silicati che si trovano sulla superficie del Pianeta Rosso, se inalate provocherebbero patologie polmonari simili a quelle che colpiscono chi lavora in miniera, tra le polveri di carbone. Cariche di elettricità statica, si attaccherebbero alle tute spaziali, finendo per contaminare l'habitat interno delle colonie. Nella foto, un diavolo di sabbia marziano alto 20 km, fotografato dal Mars Reconnaissance Orbiter.
Foto: © NASA/JPL-Caltech/UA
Compromissione del sistema immunitario. La microgravità mette a dura prova anche la risposta immunitaria dell'organismo degli astronauti. In orbita e subito dopo il rientro a Terra si contraggono più spesso infezioni: l'assenza di peso sembrerebbe infatti interferire con l'attivazione dei linfociti T, che proteggono il corpo umano dall'attacco di patogeni. Uno studio del 2005 ha dimostrato che la microgravità "zittisce" 91 dei 99 geni che comunicano ai linfociti T di agire. Creando nel corpo degli astronauti un'immunodeficienza temporanea paragonabile a quella causata dal virus dell'HIV (nella foto).
Foto: © ScienceVU/CDC,/Visuals Unlimited/Corbis
Osteoporosi. Nelle ossa di una persona sana, osteoclasti e osteoblasti lavorano all'unisono per mantenere il tessuto osseo in vigore. Ma nello Spazio, questo equilibrio si rompe e le ossa invecchiano precocemente: è la tanto temuta osteoporosi, che provoca continue fratture anche tra gli anziani terrestri e che determina, negli astronauti, una perdita di massa ossea che può arrivare al 20%. Ecco perché nella tabella di marcia degli astronauti sono obbligatorie almeno 2 ore e mezza di esercizio al giorno: NASA ed ESA sono sempre al lavoro su programmi alimentari, ormonali e di allenamento che contrastino il processo di degradazione ossea. (Nella foto, Samantha Cristoforetti alle prese con la sua prima cyclette spaziale).
Foto: © @AstroSamantha, ESA
Perdita della vista. Il rallentamento del passaggio del sangue nei vasi sanguigni in microgravità, e il cambiamento della struttura di occhio e nervo ottico in orbita fanno sì che fino al 60% degli astronauti al lavoro sulla ISS sperimenti, prima o poi, una perdita dell'acuità visiva più o meno grave. Nel 2007 l'astronauta canadese Robert Thirsk subì un danno tale che doveva farsi aiutare a mettere a fuoco le fotocamere di bordo. Talvolta questi danni sono irreversibili, più spesso no, ma possono mettere a repentaglio la sicurezza dell'equipaggio in fase di manovra.
Foto: © NASA
Disordini mentali. Tutti questi rischi, uniti alla difficoltà di adattamento all'ambiente microgravitario, agli intensi ritmi di lavoro e alla distruzione dei ritmi circadiani possono creare negli equipaggio stress, sbalzi d'umore e disordini mentali. Gli astronauti sono reclutati anche in virtù del loro equilibrio e della capacità di resistere allo stress psicologico; finora, nessuno sulla ISS ha riportato problemi psichici seri, anche se in molti hanno registrato disturbi d'ansia o depressivi. I rischi aumentano in caso di missioni di lunga durata: ecco perché, in vista di possibili missioni su Marte, si moltiplicano gli esperimenti per mettere alla prova la tenuta emotiva degli equipaggi (nella foto, la tenuta emotiva dell'equipaggio di Mars 500, un esperimento di simulazione di una missione marziana).
Foto: © ESA
