Abbiamo immaginato di inviare persone su Marte da molto prima del primo volo spaziale di Gagarin. Wernher von Braun, larchitetto principale del lanciatore Saturn V che ha consegnato Neil Armstrong e Buzz Aldrin sulla Luna, ha previsto il 1965 come la data in cui i primi umani potrebbero arrivare su Marte. Da allora, sono stati condotti più di mille studi tecnici diversi, la maggior parte dei quali partendo dal presupposto che Marte giaceva a poco più di 20 anni nel futuro.
Ma è qui che Marte è rimasto: sempre nel nostro futuro.
Lo spazio non è una singola destinazione. Lorbita terrestre, la Luna e Marte comportano viaggi e sfide molto diversi. Poiché i pericoli erano più immediati e drammatici per le missioni precedenti – esplosioni catastrofiche a cui nessuno poteva sperare di sopravvivere – la capacità del corpo umano di adattarsi agli estremi degli ambienti terrestri era in gran parte irrilevante.
Marte, tuttavia, presenta una sfida di dimensioni e carattere diversi: è più una maratona di uno sprint. Qui lassenza di carico gravitazionale assume una nuova dimensione, trasformandosi da novità in minaccia strisciante, perché la vita sulla Terra si è evoluta negli ultimi tre miliardi e mezzo di anni in un campo gravitazionale immutabile. In quel contesto, non dovrebbe essere una sorpresa che gran parte della nostra fisiologia sembri essere definita dalla gravità, o dipendere da essa.
Togli la gravità e i nostri corpi diventano praticamente estranei per noi .
Questo è il tuo corpo. Questo è il tuo corpo su Marte
Nella nostra vita quotidiana, la gravità è quella forza fisica pedonale che ci tiene incollati al suolo. Devi fare di tutto – arrampicarti su una scogliera o saltare da un aereo – prima che inizi a richiedere la tua attenzione.
Ma noi percepiamo costantemente gli effetti della gravità e lavoriamo contro di loro, in gran parte inconsciamente.
#### Kevin Fong
##### Informazioni
(https://twitter.com/Kevin_Fong) è un dottore in medicina, laureato anche in astrofisica e ingegneria. È docente onorario senior di fisiologia presso lUniversity College di Londra, nonché fondatore e co-direttore del suo Center for Altitude, Space, and Extreme Environment medicine. Fong ha collaborato con lUfficio per ladattamento e le contromisure umane della NASA al Johnson Space Center di Houston e con il Medical Operations Group del Kennedy Space Center di Cape Canaveral.
Senza quadricipiti, glutei, polpacci ed erettori spinali che circondano la colonna vertebrale e la mantengono alta, la forza di gravità farebbe collassare il corpo umano in una palla fetale e lo lascerebbe rannicchiato vicino al pavimento. Questi gruppi muscolari sono scolpiti dalla forza di gravità, in uno stato di esercizio costante, perennemente caricati e scaricati durante la nostra vita quotidiana. Ecco perché la massa di carne che costituisce la maggior parte delle nostre cosce e lavora per estendere e raddrizzare il ginocchio è il gruppo che consuma più velocemente del corpo.
Negli esperimenti che hanno tracciato i cambiamenti nei quadricipiti di ratti volati nello spazio, più di un terzo della massa muscolare totale è stata persa entro nove giorni.
Anche le nostre ossa sono modellate dalla forza di gravità. Tendiamo a pensare al nostro scheletro come piuttosto inerte – poco più che unimpalcatura su cui appendere la carne o un sistema di armature biologiche. Ma a livello microscopico, è molto più dinamico: altera costantemente la sua struttura per far fronte alle forze gravitazionali che subisce, tessendo unarchitettura che protegge al meglio losso dalle sollecitazioni. Prive del carico gravitazionale, le ossa cadono preda di una sorta di osteoporosi indotta dal volo spaziale. E poiché il 99 percento del calcio del nostro corpo è immagazzinato nello scheletro, mentre si spreca, quel calcio trova la sua strada i al flusso sanguigno, causando ancora più problemi dalla stitichezza ai calcoli renali alla depressione psicotica.
Gli studenti di medicina ricordano questo elenco come: “ossa, pietre, gemiti addominali e gemiti psichici”.
Gli adattamenti biologici alla gravità non si fermano qui. Quando siamo in piedi, il nostro cuore, esso stesso una pompa muscolare, deve lavorare contro la gravità, spingendo il sangue verticalmente nelle arterie carotidi che si allontanano dal nostro cuore verso il nostro cervello. Quando vengono privati della necessità di lavorare contro la forza di gravità, il cuore e il suo sistema di vasi si decondizionano, prendendo lentamente gli atleti e trasformandoli in pantofolai.
Il sistema di accelerometri nel nostro orecchio interno, gli otoliti e i canali semicircolari, sono progettati per fornire i minimi dettagli sul movimento, condividendo i loro input e output con gli occhi, il cuore, articolazioni e muscoli. Questi organi non sono considerati “vitali” nel senso che non sono necessari per mantenere in vita il corpo umano.Di conseguenza, il ruolo essenziale che svolgono nel fornire un senso di movimento finemente calibrato viene spesso trascurato.
Come tutte le cose migliori della vita, non apprezzi veramente ciò che hai finché non perderlo. Immagina una scena che oscilla dolcemente e che induce la nausea da cui non cè scampo. Ecco come ci si sente quando gli organi dellorecchio interno funzionano male. E questo può essere causato da malattie, farmaci, veleni e, a quanto pare, dallassenza di gravità.
Le menomazioni non si fermano qui. Ci sono altre alterazioni meno conosciute. La conta dei globuli rossi diminuisce, provocando una sorta di anemia spaziale. Limmunità soffre, la guarigione delle ferite rallenta e il sonno è cronicamente disturbato.
> Privato della necessità di lavorare contro la forza di gravità, il corpo diventa decondizionato: prendere atleti e trasformarli in pantofolai.
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Ci sono una serie di problemi formidabili che accompagnano le missioni di lunga permanenza. Il primo è il supporto vitale. Come inventiamo un sistema in grado di mantenere in vita un equipaggio di quattro persone per quasi tre anni?
Per le stazioni spaziali, lossigeno respirabile richiede lelettrolizzazione di una fornitura costante di acqua. Ma non esiste un modo semplice per rifornire una squadra in viaggio su Marte, quindi sono state proposte una serie di soluzioni ingegnose a questo problema.
Una prevede un approccio personalizzato al supporto vitale e alla nutrizione. Si scopre che se coltivi 10.000 piante di grano, puoi generare ossigeno più che sufficiente per respirare mentre rimuovi il gas di scarico umano di anidride carbonica. Meglio ancora, hai una fonte parziale di nutrimento. Per un po , il Centro spaziale ha tenuto una squadra di quattro volontari rinchiusi in un tubo ermeticamente sigillato, che sopravvivevano in modo abbastanza indipendente da questo sistema di supporto vitale auto-rigenerante e coltivato idroponicamente.
Ed è tutto fantastico – finché non si tiene conto della possibilità di un fallimento del raccolto.
Unaltra soluzione, discussa in un simposio sullesplorazione spaziale umana dellAgenzia spaziale europea, sarebbe quella di coltivare vasche di alghe (che potrebbero essere più facili da sostenere rispetto al grano e forniscono anche una fonte di proteine). Tra quello e le piante di grano, potresti arrivare a metà strada verso una dieta a base di cibo simile alla pizza – pane ricoperto di alghe aromatizzate – e ridurre massicciamente il peso e il volume del cibo e dellapparato di supporto vitale necessari per una missione su Marte. Un francese specializzato nel campo del supporto vitale rigenerativo mi ha spiegato come potrebbe funzionare, arrivando a spiegare il riciclaggio dellurina e luso delle feci come fonte di fertilizzazione.
“Vedi”, ha gridato sopra il frastuono del bar, “queste persone che andranno su Marte, mangeranno letteralmente la loro roba. “
Se questo non ti ha già scoraggiato dal viaggio, considera il rischi di radiazioni. Per quanto chiunque può dire, la radiazione di fondo a cui saremmo esposti durante il viaggio tra la Terra e Marte dovrebbe essere entro limiti di sicurezza … a meno che non ci sia un brillamento solare. Un brillamento solare è come una bomba a neutroni che esplode accanto a te. Le particelle energetiche – nuclei di elio carichi, neutroni, protoni e simili – passerebbero attraverso il nostro corpo, provocando il caos e danneggiando irreversibilmente le cellule. (Il rivestimento di piombo e altri metalli pesanti non sarebbe di aiuto quando si tratta di particelle pesanti altamente energetiche.)
Anche se troviamo un modo per negoziare le radiazioni e costruire un sistema di supporto vitale che sia almeno in parte rigenerativo, continuiamo a tornare al problema più elementare: dover fare i conti con lassenza di gravità.
Nella nostra vita quotidiana, la nostra fisiologia è mantenuta solo dallesposizione intermittente al carico gravitazionale: stare in piedi e calpestando che facciamo durante il giorno. In effetti, quando i ricercatori vogliono imitare gli effetti della microgravità qui sulla Terra, mandano semplicemente a letto un gruppo di persone.
Da questa consapevolezza è nata lidea che potremmo prescrivere la gravità come un farmaco, somministrandolo a dosi brevi ma elevate. La NASA è uscita e lha costruita. I primi risultati del progetto pilota di gravità artificiale della NASA hanno suggerito che il cuore e i muscoli potrebbero essere utilmente protetti in questo modo. Sarebbe sorprendente se anche le ossa non ne beneficiassero. Ma lorecchio interno e i suoi organi dellaccelerometria sono una storia diversa.
Purtroppo, non sembra che troveremo presto le risposte. Nel 2009, proprio mentre il progetto sulla gravità artificiale era pronto per entrare in una fase di indagine più completa, una serie di tagli al budget ha squarciato la NASA. La strategia che avrebbe visto una centrifuga a braccio corto indagata a fondo a terra e quindi preparata per il volo a bordo della stazione spaziale è stata messa a punto.