Cento giorni stratosferici
La NASA ha lanciato con successo il pioneristico osservatorio EUSO-SPB (Extreme Universe Space Observatory – Super-Pressure Ballon), alle 00.50 del 25 aprile (in Italia) dalla base di Wanaka, Otago, in Nuova Zelanda. A bordo del pallone stratosferico che mantiene sempre una pressione interna positiva rispetto all’ambiente nel quale sta volando, la strumentazione scientifica è prevista fluttuare per almeno 100 giorni nella stratosfera, all’altezza di 33,5 km. L’esperimento, frutto di una collaborazione internazionale alla quale partecipano 16 Paesi, tra cui l’Italia con l’INFN e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), rappresenta un test per JEM-EUSO, il futuro osservatorio spaziale di raggi cosmici di altissima energia (UHECR, Ultra High Energy Cosmic Rays), di cui dovrà verificare la tecnologia e la fattibilità. Gli UHECR sono particelle subatomiche accelerate a un’energia cinetica superiore a 1018 eV, ben oltre le capacità dei più moderni acceleratori di particelle, e sono molto rare: solo una per chilometro quadrato e per secolo incide sulla Terra alle energie più alte. Per avere più chance di rivelarle è, quindi, necessario realizzare esperimenti molto estesi. Una possibilità consiste nel costruire rivelatori a terra che coprano grandi superfici, come AUGER, che si estende per 3.000 chilometri quadrati nella pampa argentina. Ma se si vogliono coprire aree ancora più estese, l’unica soluzione è andare nello spazio e questa è, appunto, l’idea di JEM-EUSO: collocare un telescopio su satellite o sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS, International Space Station), coprendo così una vasta porzione di cielo corrispondente a una superficie sulla Terra ben maggiore di quella coperta dagli osservatori terrestri, e consentendo così di raccogliere una statistica ben superiore ad essi. Quando un UHECR si avvicina alla Terra induce una serie di interazioni nell’atmosfera terrestre che portano allo sviluppo di un grande sciame di raggi cosmici. Il telescopio EUSO-SPB, composto da un sistema di lenti di Fresnel e da una superficie focale costituita da una camera ad alta risoluzione equipaggiata con sofisticati sensori per fotoni, rivelerà di notte la luce di fluorescenza ultravioletta prodotta dall’interazione di questi sciami di particelle con le molecole di azoto dell’aria. “Per la prima volta saranno osservati dallo spazio vicino e con questa tecnica raggi cosmici di altissima energia”, spiega Piergiorgio Picozza dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata, e Principal Investigator del programma JEM-EUSO. “La loro rivelazione rappresenterà un’importante verifica della possibilità di realizzare queste misure dallo spazio e della tecnologia utilizzata.
EUSO-SPB è quindi un altro fondamentale passo verso lo sviluppo di un grande osservatorio nello spazio che rappresenta l’obiettivo finale della collaborazione JEM-EUSO”, conclude Picozza. “Otre agli aspetti scientifici, l’interesse dell’ASI in questo esperimento è legato – ricorda Simona Zoffoli dell’Unità osservazione della Terra dell’ASI – anche ad aspetti tecnologici. ASI partecipa infatti per la prima volta ad una campagna di lancio di un pallone stratosferico super-pressurizzato che potrebbe rappresentare il futuro dei voli su pallone non Artici od Antartici. Potrà quindi acquisire conoscenze e know-how che potrebbero essere ri-utilizzate per esperimenti successivi, in particolare per quanto riguarda il SW di bordo e di controllo da Terra”. La collaborazione italiana a EUSO-SPB, supportata dall’ASI, cui partecipano ricercatori dei Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) dell’INFN e delle sezioni INFN di Bari, Catania, Napoli, Roma Tor Vergata e Torino, e ha realizzato la meccanica della superficie focale, il computer di bordo e il relativo software di acquisizione e storage di dati in volo, il sistema di controllo dello strumento da terra mediante il sistema di interfaccia con la telemetria e il trigger dell’esperimento. In Italia, a Napoli, è operativo uno dei tre centri (Operative Control Center) di monitoraggio e controllo remoto dello strumento (gli altri due sono in USA e in Giappone). Nei 100 giorni di durata del volo da questo centro verrà effettuato il monitoraggio dello strumento e saranno impartiti i comandi per predisporre lo strumento all’acquisizione dei dati scientifici e la successiva trasmissione a terra.
L’astronauta americano Jack Fischer e il cosmonauta russo Fyodor Yurchikhin, partiti dal cosmodromo di Bajkonur alle 9:13 ora italiana di giovedì 20 aprile a bordo della capsula Soyuz MS-04, hanno raggiunto la stazione spaziale internazionale dopo sei ore e 5 minuti di volo. Si è trattato del primo lancio con due soli uomini a bordo. Fischer and Yurchikhin hanno portato a cinque il numero dei componenti l’equipaggio della ISS, che formano la Expedition 51, affiancando il comandante Peggy Whitson della NASA, l’ingegnere di volo Oleg Novitskiy dell’agenzia spaziale russa Roscosmos e Thomas Pesquet dell’Agenzia Spaziale Europea. I membri di equipaggio di Expedition 51 saranno impegnati nei prossimi quattro mesi in 250 esperimenti nel campo della biologia e fisiologia umana, delle scienze della terra, fisiche e in una serie di ricerche mirate allo sviluppo tecnologico dei materiali.
Novitskiy and Pesquet rimarranno a bordo della stazione spaziale internazionale fino a giugno; Fischer and Yurchikhin sono destinati a restare fino a settembre 2017, insieme alla Whitson, la cui permanenza a bordo della stazione è stata estesa alla Expedition 52 nel quadro di un accordo sottoscritto da NASA e Roscosmos. Nel nuovo kit di esperimenti, trasportato dal cargo Cygnus, ci sono ricerche sugli anticorpi che potrebbero aumentare l’efficacia dei farmaci chemioterapici per il trattamento del cancro e uno habitat vegetale avanzato per lo studio della fisiologia vegetale e la crescita di alimenti freschi nello spazio. Cygnus trasporta anche 38 CubeSats, molti dei quali sviluppati da studenti universitari di tutto il mondo, come parte del programma QB50, e destinati a essere rilasciati gradualmente in orbita nei prossimi mesi.
Le analisi sono state condotte sui campioni fecali dei sei membri dell’equipaggio a vari intervalli di tempo, nel corso dei 520 giorni di esperimento e fino a sei mesi dopo la conclusione. “I risultati confermano la natura dinamica e personalizzata del microbiota anche nelle condizioni di un ambiente confinato, caratterizzata da riarrangiamenti di microrganismi autoctoni”, prosegue Marco Candela del Dipartimento di farmacia e biotecnologie dell’Università di Bologna. “Nonostante questa variabilità, è comunque emerso che gli ecosistemi microbici intestinali degli astronauti divenivano gradualmente più simili tra loro all’aumentare del tempo, in particolare per gli andamenti di alcune componenti, il che suggerisce un certo grado di convergenza dell’evoluzione microbiotica in ambiente confinato”. In particolare, lo studio ha inoltre evidenziato “un aumento delle specie appartenenti al genere ‘Bacteroides’ nelle primissime fasi della missione, in concomitanza con disturbi del sonno, deficit di vigilanza o alterazioni del ritmo sonno-veglia. Non a caso ‘Bacteroides’, importante produttore di propionato, è maggiormente rappresentato in condizioni di stress”, continua Candela. “Inoltre, noti produttori di butirrato, come ‘Roseburia faecis’ e ‘Faecalibacterium prausnitzii’, appaiono estremamente variabili durante il corso della missione, il che sembra suggerire importanti oscillazioni nella produzione degli acidi grassi a corta catena, quando i dati psicologici e biochimici evidenziavano alti livelli di stress, predominanza di pensieri negativi, alti livelli salivari di cortisolo, aumento di linfociti e risposte immunitarie e positività al test della calprotectina, marker fecale di infiammazione”. In conclusione, i dati del presente studio – che ha coinvolto anche German Aerospace Center e Università dell’Arkansas – dimostrano che fattori quali isolamento e stress forzano le risposte del microbiota intestinale, con il rischio di determinare sbilanciamenti nella produzione degli acidi grassi a corta catena ed effetti sull’omeostasi metabolica ed immunologica dell’individuo. “Tutto ciò dimostra quanto sia fondamentale mantenere un equilibrio a livello della flora intestinale in risposta agli stress quotidiani. Quindi, eventuali alterazioni dovrebbero essere monitorate e corrette tempestivamente, nella vita di tutti i giorni e, in particolare durante missioni nello spazio, al fine di conservare il rapporto di simbiosi mutualistica che condividiamo con l’ecosistema microbico, importante a sua volta per preservare la salute fisica e psicologica degli astronauti”, conclude Consolandi.
Lanciata con successo un’altra navicella Cygnus, ribattezzata col nome di nome di John Glenn, uno degli astronauti della missione Mercury Seven della NASA, primo americano a entrare in orbita intorno alla Terra e scomparso nel dicembre 2016 all’età di 95 anni. La missione di rifornimento della Stazione Spaziale Internazionale è partita dal Kennedy Space Center in Florida, con il razzo vettore ATLAS. Il veicolo Cygnus è costituito dal modulo di servizio e dal modulo cargo pressurizzato (Presurized Cargo Module-PCM) realizzato da Thales Alenia Space, per conto di Orbital ATK. Si tratta della settima missione di Orbital ATK di rifornimento commerciale alla ISS. Il modulo PCM ospita un carico di circa 3000 kg comprendente rifornimenti per l’equipaggio, parti di ricambio e attrezzature scientifiche per esperimenti di astronomia, biologia e crescita dei cristalli. Il modulo trasporta, inoltre, un sistema avanzato per la coltivazione delle piante che aiuterà i ricercatori a comprenderne meglio i meccanismi di crescita nello Spazio. Raggiunta la Stazione Spaziale Internazionale, la navicella Cygnus viene catturata dal braccio robotico e agganciata alla porta Nadir del Nodo 1. Completata la sua permanenza sulla ISS e carica di materiale da distruggere, la navicella Cygnus viene sganciata dal Nodo 1 per iniziare la fase di rientro, disintegrandosi durante l’ingresso in atmosfera. Durante la fase di rientro Cygnus fornirà ancora un’altra opportunità di ricerca: l’esperimento Saffire III offrirà un ambiente unico per studiare la propagazione del fuoco in microgravità.
