StazioneScienza 101 | Ricerca sulla microgravità: più alta, più veloce, più lunga

StazioneScienza 101 | Ricerca sulla microgravità: più alta, più veloce, più lunga
StazioneScienza 101 | Ricerca sulla microgravità: più alta, più veloce, più lunga
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La Stazione Spaziale Internazionale offre caratteristiche uniche che consentono ricerche innovative, tra cui la microgravità, l’esposizione allo spazio, un’orbita unica e il funzionamento pratico da parte dei membri dell’equipaggio.

La stazione spaziale fornisce un accesso coerente e a lungo termine alla microgravità. L’eliminazione degli effetti della gravità terrestre sugli esperimenti rappresenta un punto di svolta in molte discipline, inclusa la ricerca sugli esseri viventi e sui processi fisici e chimici. Ad esempio, senza gravità l’aria calda non sale, quindi le fiamme diventano sferiche e si comportano diversamente. La rimozione delle forze della tensione superficiale e del movimento capillare consente agli scienziati di esaminare più da vicino il comportamento dei fluidi.

La velocità, lo schema e l’altitudine dell’orbita della stazione spaziale offrono vantaggi unici. Viaggiando a 17.500 miglia all’ora, fa il giro del pianeta ogni 90 minuti, passando sopra la maggior parte delle terre emerse e dei centri abitati della Terra sia alla luce del giorno che al buio. La sua altitudine di 250 miglia è sufficientemente bassa per l’osservazione dettagliata di caratteristiche, fenomeni atmosferici e disastri naturali da diverse angolazioni e con condizioni di illuminazione variabili. Allo stesso tempo, la stazione è abbastanza alta da poter studiare come le radiazioni spaziali influiscono sulla durabilità dei materiali e come gli organismi si adattano ed esaminano fenomeni come le stelle di neutroni e i buchi neri. La navicella spaziale colloca anche gli strumenti di osservazione al di fuori dell’atmosfera terrestre e del campo magnetico, che possono interferire con le osservazioni da terra.

Altri satelliti in orbita contengono esperimenti scientifici e conducono osservazioni della Terra, ma la stazione spaziale ha a bordo anche membri dell’equipaggio per gestire e mantenere le attività scientifiche. Gli operatori umani possono rispondere e valutare gli eventi in tempo reale, scambiare campioni sperimentali, risolvere problemi e osservare i risultati in prima persona. I membri dell’equipaggio imballano anche i campioni degli esperimenti e li rimandano a terra per un’analisi dettagliata.

Grazie alla longevità della stazione spaziale, gli esperimenti possono continuare per mesi o addirittura anni. Gli scienziati possono progettare studi di follow-up basati sui risultati precedenti e ogni spedizione offre la possibilità di espandere il numero di soggetti per la ricerca umana.

Un’area di ricerca umana a lungo termine riguarda i cambiamenti nella vista, osservati per la prima volta quando gli astronauti iniziarono a trascorrere mesi di seguito nello spazio. Gli scienziati si chiedevano se i fluidi che si spostano dalla parte inferiore a quella superiore del corpo in condizioni di microgravità causassero un aumento della pressione all’interno della testa che cambiasse la forma degli occhi. Tè Cambiamenti fluidi l’indagine è iniziata nel 2015 e ha continuato a misurare l’entità degli spostamenti di fluidi in più astronauti fino al 2020.1

Che lo studio originale sia lungo o breve, possono volerci anni prima che la ricerca passi dal laboratorio alle applicazioni pratiche. Sono necessari molti passaggi, alcuni dei quali lunghi. Innanzitutto, i ricercatori devono formulare una domanda e una possibile risposta, o ipotesi. Ad esempio, Fluid Shifts si è chiesto cosa stesse causando i cambiamenti visivi e una possibile risposta era l’aumento della pressione del fluido nella testa. Gli scienziati devono quindi progettare un esperimento per verificare l’ipotesi, determinando quali dati raccogliere e come farlo.

Anche portare avanti la ricerca sulla stazione spaziale richiede tempo. La NASA esamina le proposte valutandone il merito scientifico e la pertinenza rispetto agli obiettivi dell’agenzia. Le indagini selezionate vengono assegnate a una missione, in genere mesi nel futuro. La NASA collabora con gli investigatori per soddisfare i loro requisiti scientifici, ottenere approvazioni, programmare l’addestramento dell’equipaggio, sviluppare procedure di volo, lanciare hardware e forniture e raccogliere tutti i dati pre-volo necessari. Una volta avviato lo studio, inizia la raccolta dei dati in volo. Quando gli scienziati completano la raccolta dei dati, hanno bisogno di tempo per analizzarli e determinarne il significato. Potrebbe volerci un anno o più.

Gli scienziati poi scrivono un articolo sui risultati – che può richiedere molti mesi – e lo sottopongono a una rivista scientifica. Le riviste inviano l’articolo ad altri esperti nello stesso campo, un processo noto come peer review. Secondo un’analisi, questa revisione richiede in media 100 giorni.2 Gli editori possono richiedere ulteriori analisi e revisioni basate su questa recensione prima della pubblicazione.

Alcuni aspetti della ricerca sulla stazione spaziale possono aggiungere più tempo al processo. In generale, maggiore è il numero dei soggetti testati, meglio è: da 100 a 1.000 soggetti per risultati statisticamente significativi per la ricerca clinica. Ma la stazione spaziale in genere ospita solo circa sei persone alla volta.

Effetti luminosi mostra come la necessità di più argomenti aggiunge tempo a uno studio. Questa indagine ha esaminato se la regolazione dell’intensità e del colore dell’illuminazione all’interno della stazione potrebbe aiutare a migliorare i ritmi circadiani, il sonno e le prestazioni cognitive dell’equipaggio. Per raccogliere dati da un numero sufficiente di membri dell’equipaggio, lo studio è stato condotto dal 2016 al 2020.

Altri studi approfonditi su come gli esseri umani si adattano alla vita nello spazio includono ricerche sulla perdita del muscolo cardiaco e una serie di studi a lungo termine sulla nutrizione, inclusa la produzione di cibo fresco nello spazio.

Per gli studi di scienze fisiche, i ricercatori possono inviare lotti di campioni alla stazione spaziale e raccogliere dati più rapidamente, ma i risultati possono creare la necessità di ulteriori ricerche. Bruciatura e rimozione dei solidi (BASSO) ha esaminato le caratteristiche di un’ampia varietà di campioni di carburante dal 2011 al 2013, e BASS-II ha continuato questo lavoro fino al 2017. Saffire una serie di dimostrazioni sulla sicurezza antincendio sono iniziate nel 2016 e si sono concluse nel 2024. I ricercatori hanno risposto a molte domande scottanti (gioco di parole), ma hanno ancora molto da imparare sulla prevenzione, rilevamento ed estinzione degli incendi nello spazio.

La tempistica per i risultati scientifici può essere lunga, soprattutto in condizioni di microgravità. Ma questi risultati possono valere la pena aspettare.

Melissa Gaskill
Gruppo di comunicazione per la ricerca sulla Stazione Spaziale Internazionale
Centro spaziale Johnson

Ricerca questa banca dati di esperimenti scientifici per saperne di più su quelli sopra menzionati.

Citazioni:

1 Macias BR, Liu JHK, Grande-Gutierrez N, Hargens AR. Pressioni intraoculari e intracraniche durante l’inclinazione della testa verso il basso con pressione negativa nella parte inferiore del corpo. Aerosp Med Hum Esegui. 2015; 86(1):3–7. https://www.ingentaconnect.com/content/asma/amhp/2015/00000086/00000001/art00004;jsessionid=31bonpcj2e8tj.x-ic-live-01

2 Powell K. Ci vuole troppo tempo per pubblicare una ricerca? Natura 530, pp. 148–151 (2016). https://www.nature.com/articles/530148a

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