La conferenza Health from Space si svolge il 4 e 5 marzo a Cannes, in Francia, in presenza dall’ESA, dall'Agenzia spaziale francese (CNES) e di Thales Alenia Space. Lo spazio non è solo esplorazione dell'universo o missioni di monitoraggio ambientale: il suo ambiente serve anche la vita sulla Terra permettendo di condurre esperimenti scientifici e contribuendo a importanti progressi in campo medico.

Lo spazio, un ambiente dalle caratteristiche uniche

Lo spazio è un ambiente unico, un fantastico laboratorio per la sperimentazione scientifica. Le sue caratteristiche, quasi impossibili da replicare sulla Terra, aprono nuovi orizzonti con un enorme potenziale per la ricerca. L'esposizione alla microgravità per lunghi periodi, ad esempio, consente agli scienziati di studiare fenomeni che non esistono sulla Terra, dove la gravità influenza la maggior parte dei processi biologici.

Grazie alla microgravità, i ricercatori possono osservare il comportamento di fluidi, gas e particelle al di fuori dell'ambiente terrestre. Tali studi contribuiscono a una migliore comprensione del trasferimento di calore e della combustione. Peraltro, una volta sottoposti alla microgravità, i materiali si solidificano in modo più uniforme, limitando la comparsa di difetti. Ciò consente ai ricercatori di studiare nuovi materiali, destinati a un utilizzo nel settore aerospaziale, dell'elettronica o della medicina. Lo spazio offre inoltre un punto di vista unico per lo studio dei raggi cosmici, della meteorologia spaziale e delle radiazioni solari. La comprensione e lo studio di questi fenomeni sono essenziali per proteggere la vita e i sistemi vulnerabili sulla Terra, nonché gli astronauti nel corso delle missioni di lunga durata.

Gli esperimenti spaziali costituiscono una risorsa preziosa per esplorare questioni scientifiche fondamentali, far progredire la tecnologia e migliorare la nostra comprensione della vita sulla Terra.

© ESA/NASA

Importanti progressi in campo medico

Le ricerche condotte dallo spazio hanno portato a numerosi progressi medici di cui beneficiamo oggi.

Il contributo degli esperimenti spaziali allo sviluppo della medicina rigenerativa è particolarmente degno di nota. Alcuni ricercatori hanno inviato cellule epiteliali umane vive sulla Stazione spaziale internazionale (ISS) per comprendere gli effetti dell'esposizione all'ambiente spaziale sulla salute umana e la riparazione dei tessuti. Gli scienziati hanno scoperto che le condizioni di microgravità nello spazio possono migliorare notevolmente la funzione delle cellule staminali rispetto a quelle coltivate sulla Terra. Queste scoperte sono molto promettenti per i progressi delle terapie a base di cellule staminali e per la medicina rigenerativa.

Lo spazio offre anche un ambiente ideale per la crescita di cristalli di proteine di alta qualità, che contribuiscono a determinare le strutture tridimensionali delle proteine. Il loro studio, essenziale per lo sviluppo di farmaci e il trattamento delle malattie, consente di mettere a punto terapie più mirate. Sulla Terra i cristalli di proteine presentano spesso imperfezioni provocate da effetti di convezione. In microgravità, tali effetti sono ridotti al minimo: le molecole di proteine formano cristalli più ordinati, di migliore qualità. Questi ultimi forniscono immagini più chiare per l'analisi ai raggi X, aiutando i ricercatori a capire la funzione e le interazioni delle proteine. La crescita dei cristalli di proteine in microgravità rappresenta una risorsa unica per far progredire la biologia strutturale e lo sviluppo di farmaci.

La ricerca in microgravità ha anche favorito lo sviluppo di vaccini e antibiotici. Sono in corso esperimenti relativi all'oncologia, all'osteoporosi, alla longevità, all'invecchiamento e alla perdita di massa muscolare. La perdita di densità ossea, l'atrofia muscolare e le modifiche del sistema immunitario riscontrate negli astronauti a causa della microgravità possono in effetti essere studiate, consentendo lo sviluppo di terapie mediche e di misure preventive.

Lo spazio è quindi un luogo d'innovazione, che offre un sostegno concreto alla ricerca medica terrestre e sarà sicuramente un pilastro della medicina del futuro.

Notevole miglioramento della qualità della vita per gli astronauti nello spazio

International Space Station © NASA

Negli ultimi anni la qualità della vita e la sicurezza degli astronauti sono diventate componenti essenziali dell'innovazione spaziale. Gli habitat spaziali progettati per le missioni di lunga durata in orbita bassa terrestre, come la Stazione spaziale internazionale, sono stati ingranditi e comprendono ormai dispositivi che garantiscono il comfort e la sicurezza degli astronauti a bordo.

Gli ingegneri hanno dovuto creare sistemi di controllo della pressione, della temperatura e dell'umidità nelle navette spaziali, che sono sottoposte a fluttuazioni estreme della temperatura. In parallelo, la gestione della qualità dell'aria garantisce una filtrazione efficace, il controllo dell'umidità e l'eliminazione del diossido di carbonio, tutti parametri essenziali per la salute degli astronauti. In Thales Alenia Space i nostri ingegneri hanno realizzato gran parte del volume pressurizzato dell'ISS, comprese, solo per fare qualche esempio, l'iconica Cupola, il sistema di controllo ambientale e la struttura del laboratorio Columbus, dove sono effettuate la maggior parte delle esperienze scientifiche, nonché i Nodes, dotati di alloggi per l'equipaggio e di sistemi di supporto vitale rigenerativi. Abbiamo prodotto tutti i moduli cargo pressurizzati destinati ai veicoli di rifornimento Cygnus. Due volte all'anno i veicoli spaziali Cygnus consegnano tonnellate di prodotti alimentari, acqua, ossigeno, carburante, riparazioni spaziali ed esperimenti scientifici ai vari equipaggi della Stazione spaziale internazionale. Forte di questa esperienza unica, la nostra società è diventata il leader mondiale nel settore dei moduli pressurizzati. Siamo quindi ormai un partner industriale di spicco per il Lunar Gateway, una stazione spaziale di 40 tonnellate metriche per cui forniremo i moduli pressurizzati ESPRIT e I-HAB, sviluppati per l’ESA, e il modulo HALO, per Northrop Grumman. Siamo inoltre stati selezionati per realizzare due moduli pressurizzati per la stazione spaziale commerciale di Axiom Space, per cui Philippe Starck ha progettato l'arredamento. In quanto industriali, il nostro scopo è realizzare moduli pressurizzati in cui gli astronauti si sentano in sicurezza, in particolare durante le missioni di lunga durata. Il loro comfort e la loro sicurezza sono importanti per noi: devono poter vivere nello spazio come se fossero a casa loro.

Lunar Gateway © Thales Alenia Space

Gli astronauti beneficiano oggi di servizi di telemedicina e sostegno psicologico, dato che le missioni di lunga durata possono essere molto ardue. Per il mantenimento della forma fisica, dispongono di esercizi personalizzati proposti per aiutare a contrastare l'atrofia muscolare e la perdita di densità ossea. In parallelo, la qualità nutrizionale dell'alimentazione degli astronauti è stata notevolmente migliorata. Anche la qualità del sonno è essenziale: le navicelle spaziali moderne dispongono di comode cabine per dormire con illuminazione regolabile e dispositivi di riduzione del rumore.

Benessere e salute: criteri essenziali nella progettazione delle future infrastrutture spaziali

La progettazione delle infrastrutture spaziali è in continua evoluzione, allo scopo di migliorare il comfort degli astronauti durante le missioni. I veicoli spaziali e gli habitat, che continueranno a moltiplicarsi, privilegiano ormai i bisogni umani, prendendo in considerazione fattori come i ritmi circadiani, la privacy e il comfort psicologico. Grazie alla progettazione incentrata sugli esseri umani, le infrastrutture, dotate di aree per il relax e spazi verdi, garantiranno un ambiente più piacevole per gli astronauti.

Le future navicelle spaziali integreranno tecnologie e spazi intelligenti per ottimizzare l'uso dello spazio e accrescere il comfort: saranno installati illuminazione adattiva, mobilio regolabile e ambienti personalizzati. Le nuove tecnologie rappresenteranno alleati importanti: l'automazione assistita dall'IA si occuperà dei compiti di routine, consentendo ai membri dell'equipaggio di concentrarsi sulle attività essenziali per la missione. La realtà virtuale, aumentata e mista offrirà esperienze immersive che faciliteranno la manutenzione e l'allenamento e ridurranno il senso di isolamento.

Sempre con il comfort come priorità, le tute spaziali di nuova generazione saranno più flessibili, più leggere e adattate ad ogni astronauta. Il benessere degli astronauti sarà quindi una considerazione centrale nella progettazione delle future navicelle spaziali.

Il monitoraggio della salute degli astronauti è un'altra considerazione importante. I parametri vitali, i ritmi sonno-veglia e i livelli di stress degli astronauti saranno monitorati grazie a dispositivi indossabili. Il feedback in tempo reale li aiuterà ad adattare il loro comportamento e a mantenere condizioni di salute ottimali.

È stato dimostrato che il corpo umano è sottoposto a una sorta di invecchiamento accelerato nello spazio. In alcuni studi recenti, gli scienziati cercano un modo per invertire questo invecchiamento cellulare. Questi progressi non contribuiscono solo al miglioramento delle condizioni di vita degli astronauti, ma anche alla nostra comprensione della rigenerazione cellulare e della longevità, sia sulla Terra che nello spazio.

Infine, dei materiali schermanti leggeri proteggeranno gli astronauti dalle radiazioni ionizzanti durante le missioni di lunga durata nello spazio profondo. Le previsioni delle tempeste solari diventeranno più accurate, consentendo agli astronauti di mettersi al riparo in caso di necessità e di indossare tute di protezione individuali. Il connubio della tecnologia spaziale e della scienza offre ormai agli astronauti le migliori condizioni di viaggio possibili.

© ESA/Thales Alenia Space