Samantha Cristoforetti, prima donna italiana nello spazio. Tra esperimenti e alimentazione

Samantha Cristoforetti, prima donna italiana nello spazio. Tra esperimenti e alimentazione

isspresso lavazza asi argotec caffe spazioLuca Parmitano aveva espresso tante volte il desiderio di una tazzina di caffè da gustare a bordo della Stazione spaziale internazionale. Come lui tutti gli astronauti italiani che negli ultimi 13 anni si sono avvicendati in orbita. Finora, però, nessuno di loro ha potuto godere del più tipico gusto made in Italy osservando la Terra da lontano. Ma le cose stanno per cambiare. Potrebbe essere Samantha Cristoforetti la prima astronauta a sorseggiare una tazzina di caffè tra le stelle.
La partenza della missione Futura è fissata a novembre 2014 e per allora i tecnici stanno lavorando per mettere a punto l’oggetto del desiderio: la prima macchina espresso a capsule in grado di lavorare nelle condizioni estreme dello spazio. E’ un gioiellino tecnologico e ingegneristico e la stanno realizzando Lavazza, la nota azienda produttrice di caffè, e Argotec, l’azienda ingegneristica italiana specializzata nella progettazione di sistemi aerospaziali. Ma non solo. Argotec è anche la leader europea nella preparazione di alimenti da consumare nello spazio. Non bisogna dimenticare che il regime degli astronauti deve essere tenuto sotto stretto controllo e tutto ciò che finisce sulla Stazione spaziale internazionale deve rispettare precisi parametri e rispettare regole severe. Sarà così anche per la macchina delle meraviglie, battezzata ISSpresso.


La pausa caffè spaziale sarà un po’ come quella del bar: davanti a una tazzina di espresso (o anche di caffè lungo, the e persino brodo, come prevede il prototipo) ruoterà una parte importante della socializzazione di bordo. Il sistema a capsule è attualmente alla prova dei controlli e della sicurezza nei laboratori di Argotec.

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Ma l’importanza di ISSpresso va oltre la semplice possibilità di concedere una pausa gustosa agli astronauti. Grazie agli studi per la realizzazione della macchina, gli scienziati hanno migliorato la loro conoscenza sulla gestione in un ambiente spaziale di liquidi ad alta pressione e alta temperatura. Alcune delle soluzioni adottate hanno portato a brevetti internazionali, che potranno essere utili sia per le successive missioni spaziali, sia per un utilizzo terrestre. Diamo qualche dettaglio tecnico per capire come è la macchina. Il tubicino per portare acqua dentro la macchina da espresso, che sulla Terra è di plastica, sulla Stazione è fatto di acciaio e resiste a una pressione di oltre 400 bar. La macchina pesa ben venti chili: tutte le componenti più critiche sono doppiate per assicurare che non ci siano intoppi, come imposto dall’Agenzia spaziale italiana. E’ un nuovo concetto di macchina per il caffè, sicura per gli astronauti e in grado di funzionare in condizioni di microgravità, spiegano da Argotec.


L’Asi porterà la macchina del caffè nello spazio grazie agli accordi bilaterali con la Nasa, nell’ottica di migliorare sempre di più il periodo in orbita degli astronauti, pensando anche a viaggi sempre più duraturi.

ROSETTA, L’AIUTO ARRIVA DA TERRA
La corsa di Rosetta verso la ‘sua’ cometa è inarrestabile. Intanto, sia astronomi che astrofili tengono gli occhi puntati su 67P/C-G, osservandola passo passo. La campagna professionale di osservazione coinvolge oltre 70 astronomi e utilizza i principali telescopi terrestri per scattare immagini e capire quali siano esattamente le dimensioni della cometa e quali le sue attività. Ma c’è anche un’altra campagna, ed è riservata agli amatori. Per il momento la cometa è visibile solo dall’emisfero Sud: nei nostri cieli la potremo ammirare solo a partire dal prossimo anno. L’Esa ha attivato un canale social per raccogliere gli avvistamenti: per saperne di più potete scrivere all’indirizzo Twitter @ProAmAstronomy

ALLA RICERCA DI ACQUA SU CARONTE
Gli oceani sotterranei sono una caratteristica di molti corpi celesti e attirano sempre l’attenzione perché, naturalmente, l’acqua è uno degli elementi cardine per la vita. L’ultima teoria riguarda Caronte, una delle lune di Plutone, il pianeta ai confini del Sistema Solare. Secondo uno studio pubblicato sul sito della rivista Icarus, Caronte avrebbe potuto avere, in passato, un oceano di acqua allo stato liquido sotto la sua crosta ghiacciata. E’ questo uno dei temi intorno a cui si svilupperà l’esplorazione di New Horizons, la sonda della Nasa in viaggio da dieci anni verso Plutone e le sue lune. Il suo compito, in questo caso, sarà quello di rilevare eventuali fratture sulla crosta e capire se queste sono riferibili alla presenza di acque sotterranee.

IL RITRATTO DI LEONARDO STA PIAN PIANO SVANENDO
La celebre immagine del genio di Vinci è universalmente conosciuta: è un autoritratto di Leonardo realizzato nel 1515 con l’antica tecnica della sanguigna. Ma quel disegno si sta pian piano deteriorando: i tratti sbiadiscono e la carta si ingiallisce. Le principali cause sono luce, calore, umidità, gas inquinanti e impurità varie. Come intervenire? Il segreto è nella conservazione. I ricercatori del dipartimento di Fisica dell’Università Tor Vergata di Roma, in collaborazione con l’Istituto sistemi complessi del Cnr di Montelibretti, l’Istituto centrale per il restauro e la conservazione del patrimonio archivistico e librario e la Jagiellonian University di Cracovia, in Polonia, hanno individuato gli agenti chimici responsabili del deterioramento. Le rilevazioni saranno effettuate di nuovo tra qualche anno e potranno dire se il ritratto è ora conservato in maniera corretta o se è necessario intervenire tempestivamente.

IL GUSTO DI TITANO
Gli scienziati della Nasa hanno ricreato in laboratorio i sapori dell’atmosfera di Titano, la più grande Luna di Saturno. E’ stato possibile grazie alla sonda Cassini, che, nella foschia bruno-arancio che circonda il corpo celeste, ha individuato un materiale che non era noto, ricco di caratteri aromatici. La miscela di molecole che lo compone è stata studiata facendo reagire dei gas. Gli scienziati hanno combinato azoto e metano, elementi molto presenti su Titano, a cui sono stati aggiunti vari composti aromatici di prova. Il risultato più simile è stato ottenuto usando un composto aromatico che contenesse azoto.


samantha_cristoforett_astronauta_esaDati biografici
Nata a Milano il 26 aprile 1977. Cristoforetti ama fare escursioni a piedi, immersioni, esplorare grotte, il nuoto, la corsa, sollevamento pesi e yoga. Altri interessi includono le lingue straniere, la lettura e il ballo.  

Studi
Cristoforetti ha conseguito il diploma di Liceo Scientifico a Trento, Italy, nel 1996.
Nel 2001, si è laureata all’Università Tecnica di Monaco di Baviera, in Germania, con un master in ingegneria. Ha frequentato per quattro mesi la scuola nazionale superiore di aeronautica e dello spazio di Tolosa, in Francia, come parte degli studi (scambio programma Erasmus) e per dieci mesi l’Università Mendeleev delle Tecnologie Chimiche, a Mosca, in Russia, dove ha condotto delle ricerche per la sua tesi di laurea.
Ha inoltre portato a termine un diploma di scienze aeronautiche all’Univesità Federico II di Napoli, Italia, nel 2005.

Esperienza

Dal 2001 Cristoforetti ha frequentato l’Accademia di Pozzuoli, Italia, dell’Aeronautica Italiana, diplomandosi nel 2005. Durante la sua permanenza all’Accademia ha prestato servizio come "class leader" e le è stata assegnata la Spada d’Onore per il miglior raggiungimento accademico.
Dal 2005 al 2006 è stata alla Sheppard Air Force Base in Texas, negli Stati Uniti. Cristoforetti è diventata pilota da guerra dopo aver completato l’addestramento della Euro-NATO Joint Jet Pilot ed ha fatto parte del 132^ Squadrone, 51^ Stormo Bomber, di stanza a Istrana, Italia.
Nel 2007 Cristoforetti è stata assegnata al 212^ Squadrone, 61^ Stormo Addestramento al Volo a Galatina, Italia, dove ha completato l’addestramento ‘Introduction to Fighter Fundamentals’.
Dal 2007 al 2008, è stata pilota e Vice Capo della Sezione di Pianificazione ed Operazioni per il 51^ Stormo Bomber ad Istrana, Italia.
Nel 2008 si è unita al 101^ Squadrone, 32^ Stormo Bomber di base a Foggia, Italia, dove ha seguito l’addestramento operazionale di conversione per il velivolo di attacco da guerra AM-X.
Cristoforetti è Capitano dell’Aeronautica Italiana. Ha accumulato più di 500 ore di volo su sei tipi di aerei militari, compresi gli SF-260, T-37, T-38, MB-339A, MB-339CD, AM-X. Ha ricevuto il titolo di volo di ‘Best Wingman’ durante l’addestramento con il T-38.

E’ stata selezionata come astronauta ESA nel maggio 2009. Assunta dall’ESA nel settembre 2009, nel novembre 2010 ha completato con successo l’addestramento base degli astronauti.

Nel 2011 è stata assegnata all’addestramento come Reserve Astronaut e ha quindi completato l’allenamento ai sistemi della ISS, quello per le EVA (le “passeggiate spaziali”) e ha frequentato corsi riguardanti la navicella Soyuz, per il “sedile di sinistra”, ovvero il ruolo di primo ingegnere di volo. A luglio 2012 è stata assegnata alla missione Futura dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, il cui lancio con la navicella Soyuz è previsto a novembre 2014 dal cosmodromo di Baikonour, Kazakistan, insieme agli astronauti Terry Virts (NASA) e Anton Shkaplerov (Roscosmos). Si tratta della seconda missione di lunga durata dell’ASI sulla Stazione Spaziale Internazionale, ottava missione di lunga durata per un astronauta ESA. Quando non è ad allenarsi negli Stati Uniti, in Canada o in Giappone è di base al Centro Astronautico Europeo (EAC) di Colonia, in Germania.

L’Agenzia Spaziale Italiana ha acquisito diritti nazionali di utilizzo e di opportunità di volo alla Stazione Spaziale Internazionale in cambio dello sviluppo di moduli pressurizzati per il rifornimento logistico della ISS (gli MPLM), e di un modulo abitativo permanentemente attaccato alla Stazione Spaziale Internazionale (Permanent Multipurpose Module – PMM-). Gli MPLM e il PMM Leonardo sono elementi del programma ISS sviluppati dall’ ASI e forniti dall’Italia agli Stati Uniti.

Quando non è in addestramento negli Stati Uniti, in Russia, in Canada o in Giappone, Cristoforetti è di base al Centro Astronautico Europeo (EAC) di Colonia, in Germania. Le piace interagire con gli entusiasti dello spazio su Twitter, come @AstroSamantha.


Gli esperimenti di Samantha
Descrizione sintetica dei principali esperimenti candidati di cui si occuperà l’astronauta italiana dell’ESA Samantha Cristoforetti

Blind and Imagined – move Short bLind plus shrINK (SLINK)

Responsabile del progetto
(PI):

Alessandra Pedrocchi
– NEARlab – NeuroEngineering And medical Robotics Laboratory Department of Electronics, Information and Bioengineering, Politecnico di Milano

Co-responsabile della ricerca scientifica (CoPI):
Mirka Zago– Department of Neuromotor Physiology IRCCS Santa Lucia Foundation, Roma
Responsabile della realizzazione dell’apparato:
Il set-up è costituito dal sistema optoelettronico ELITE-S2, realizzato su contratto ASI dalla Kayser Italia (Livorno) già presente sulla ISS, con il quale viene acquisita la cinematica dei segmenti corporei coinvolti nei compiti motori.

Obiettivo della ricerca

Obiettivo della ricerca è lo studio dei meccanismi di adattamento sensori-motorio alla condizione prolungata di assenza di gravità, in astronauti impegnati in missioni spaziali sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). In particolare ci si propone di indagare le nuove strategie e i nuovi criteri di pianificazione ed esecuzione del movimento indotti dall’ambiente microgravitazionale, tramite due protocolli di movimento sperimentali: MOVE SB (MOVE Short and Blind), movimenti di raggiungimento di un target, e SHRINK (Space Height Reference In Non-gravitational Kinetics), movimenti di lancio e recupero di una palla virtuale.

Descrizione dell’esperimento

Per ogni sessione sperimentale (pre-flight, in-flight e post-flight), il protocollo MOVE prevede movimenti whole-body (controllo posturale e componente focale) secondo un paradigma 2 per 2 fattoriale: con o senza feedback visivo, e con o senza scambi di forza con il target (48 ripetizioni in totale). Il protocollo SHRINK prevede movimenti di lancio orizzontale di una palla virtuale, imprimendo diversi livelli di forza, e immaginando sia di agire in un ambiente 0g che normo-gravitario (48 ripetizioni in totale).

Possibili ricadute

SLINK intende esplorare i meccanismi senso-motori che si manifestano nel processo di adattamento di lungo termine degli astronauti all’ambiente microgravitazionale.
In termini di applicazioni spaziali, tale studio può essere cruciale nell’identificazione di adeguate contromisure per missioni spaziali di lunga durata, per aiutare a prevenire o a ridurre il decondizionamento del Sistema muscolo scheletrico. Per quanto attiene alle possibili ricadute a terra, una più approfondita conoscenza dei meccanismi di apprendimento in differenti condizioni di gravità e con diverse ri-afferenze sensoriali disponibili costituisce un punto chiave per interpretare comportamenti neuro-patologici e capire come la mente umana modellizzi le caratteristiche ambientali nella programmazione delle strategie motorie.

Bone/Muscle check

Bone/Muscle check

Responsabile del progetto (PI)


Massimo Cirillo
, Dipartimento di Medicina e Chirurgia Università di Salerno

Co-responsabile della ricerca scientifica
(Co-PI)

Giancarlo Bilancio
, Dipartimento di Medicina e Chirurgia Università di Salerno
Obiettivo della ricerca: Contesto –  in microgravità è noto che il corpo umano è soggetto a significative perdite di massa ossea e muscolare.

Obiettivo scientifico

Investigare sull’uso della saliva per il monitoraggio di marcatori indicativi delle condizioni del metabolismo osseo e muscolare degli astronauti.

Descrizione dell’esperimento

L’esperimento prevede la raccolta e il congelamento ad intervalli temporali prefissati di campioni di urina e saliva a bordo della ISS. Questi campioni saranno poi analizzati nei laboratori dell’Università e correlati con altri campioni prelevati agli stessi soggetti durante test svolti prima e dopo il volo. A bordo della ISS verrà usato materiale messo a disposizione dall’Human Research Program della NASA.

Ricadute dell’esperimento
Sulle conoscenze scientifiche La possibilità di avere più campioni di saliva anche tutti i giorni aumenta le possibilità di ottenere più informazioni sulla sequenza temporale delle alterazioni indotte dall’assenza di gravità e, quindi, aiuta la progettazione di contromisure.
Sulle attività mediche: sulla TerraL’eventuale dimostrazione della affidabilità di analisi di laboratorio su saliva potrebbe essere utile in tutti quei casi in cui i prelievi di sangue sono difficili o impossibili (età pediatrica, necessità di ripetizione dell’analisi più volte al giorno per più giorni consecutivi, ecc.).
Sulle attività industriali:le aziende del campo delle apparecchiature biomediche potrebbero vedere una nuova via di crescita nello sviluppo di analisi automatizzate su saliva.

Cell Shape and Expression (Cytospace)
Responsabile del progetto
Marco Vukich – Kayser Italia S.r.l. Livorno

Responsabile della ricerca scientifica (PI):
 Alessandro Palombo – Dipartimento di Medicina Clinica e Molecolare – Università La Sapienza di Roma

Obiettivo della ricerca
Il progetto si propone di definire il modello teorico-sperimentale in grado di determinare l’influenza del fattore fisico microgravità sull’espressione genica, influenza che si esercita attraverso la modificazione della forma cellulare. Il modello microgravitazionale costituisce una opportunità unica per capire quanto pesino le forze fisiche nel determinare i destini dei sistemi biologici complessi. Queste forze, infatti, interferiscono e modificano il citoscheletro cellulare, determinando stravolgimenti di forma e una lunga cascata di reazioni biochimiche che interessano pressoché tutte le principali funzioni cellulari.

Descrizione dell’esperimento
L’esperimento prevede l’esecuzione di un protocollo scientifico mirato a valutare se le modifiche citoscheletriche indotte dalla microgravità si traducono in cambiamenti della forma e conseguentemente dell’espressione genica, cioè se un’ampia alterazione del profilo di espressione genica può essere considerata come una conseguenza di un riarrangiamento strutturale globale delle cellule esposte alla microgravità. Cellule campione saranno coltivate a bordo della ISS e campioni di riferimento saranno coltivati a terra. A bordo della ISS l’esperimento verrà eseguito impiegando una “Experiment Unit” ovvero un sistema capace di svolgere in modo automatizzato il protocollo scientifico. Le colture cellulari verranno alimentate attraverso l’iniezione di un idoneo terreno di coltura capace di conferire i nutrienti necessari alle cellule ed i chemicals previsti dal protocollo. Alla fine dell’esperimento i campioni verranno fissati e riportati a terra per consentirne l’analisi.

Ricadute
E’ verosimile come il progresso nelle conoscenze di base si possa tradurre in un parallelo progresso nella terapia di numerose affezioni in cui il citoscheletro e la forma cellulare sono coinvolti, dalle patologie del connettivo, all’osteoporosi, al cancro.


Drain Brain

Responsabile del progetto

Paolo Zamboni, Centro Malattie Vascolari, Università degli Studi di Ferrara

Project Manager:
Angelo Taibi, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Università degli Studi di Ferrara

Taibi@fe.infn.it; +39 (0532) 974218

Obiettivo dell’esperimento

Nell’essere umano, la circolazione cerebrale è uno dei principali regolatori della fisiologia del cervello. Poiché sulla terra il gradiente gravitazionale è uno dei meccanismi principali per riportare il sangue dal cervello al cuore, il progetto ha la duplice finalità di migliorare le scarse conoscenze sulla fisiologia umana del ritorno venoso cerebrale in condizioni di microgravità e di realizzare un nuovo strumento diagnostico che possa essere utilizzato da pazienti affetti da malattie neurodegenerative. Di recente infatti il gruppo del Prof. Zamboni ha identificato delle patologie delle vene cerebrali extracraniche (CCSVI) con possibili meccanismi che influenzano l’insorgere e la prognosi di alcune malattie neurodegenerative. L’esperimento sulla ISS ha come obiettivo l’utilizzo di un nuovo apparecchio pletismografico, portatile e non invasivo, per studiare il ritorno venoso cerebrale in condizioni di microgravità, contribuire alla comprensione dei fenomeni di adattamento fisiologico e identificare possibili variazioni cronobiologiche del flusso sanguigno.

Descrizione del dispositivo

Il dispositivo consiste in un’unità elettronica portatile (PEU), un estensimetro disponibile in diverse lunghezze per adattarsi alle dimensioni di collo, gambe e braccia, e un’unità di memoria. L’astronauta effettuerà il test pletismografico in diverse condizioni respiratorie. I dati raccolti durante la sessione di misura verranno memorizzati nell’unità di memoria e attraverso questa trasferiti ad un laptop di bordo per la trasmissione a terra. L’acquisizione dei dati sarà effettuata dall’unità elettronica portatile che è alimentata a batteria.

Ricadute a terra

Il pletismografo realizzato nell’ambito del progetto potrebbe diventare uno strumento diagnostico ideale delle patologie del tipo CCSVI.
Un prototipo di collare pletismografico è stato sviluppato e consente già misure riproducibili. Risultati clinici preliminari suggeriscono che il pletismografo cervicale ha un alto potenziale di utilizzo sia come strumento diagnostico che come strumento di monitoraggio post-operatorio non invasivo.

Orthostatic Tolerance
Responsabile del progetto (PI):
Ferdinando Iellamo, IRCCS San Raffaele Pisana Roma

Obiettivo dell’esperimento
L’obiettivo dell’esperimento è acquisire informazioni utili allo sviluppo di contromisure basate sull’esercizio fisico al fine di prevenire problemi di salute dopo i voli spaziali quali l’intolleranza ortostatica (orthostatic intolerance), che rappresenta uno dei principali e più frequenti sintomi che gli astronauti presentano dopo voli spaziale, specialmente se di lunga durata. A tal fine, l’ esperimento prevede l’esecuzione da parte dell’astronauta durante la sua permanenza sulla ISS, di un programma di allenamento personalizzato, determinato in base ad una nuova metodologia di allenamento definita TRIMPi (individualized TRaining IMPulse) sviluppata dal gruppo proponente, che si basa sul carico di lavoro interno che il singolo individuo sperimenta durante l’attività fisica piuttosto che sulla spesa energetica indotta dall’attività fisica.

Descrizione del dispositivo
L’esperimento non richiede lo sviluppo di alcun dispositivo ma solo l’utilizzo di attrezzature già presenti a bordo della ISS. Prima del volo e nei primissimi giorni dopo il rientro a terra sarà effettuato un test di tolleranza ortostatica (passaggio dalla posizione supina alla posizione eretta) con contemporaneo monitoraggio della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa al fine di definire le alterazioni del controllo nervoso del sistema cardiocircolatorio eventualmente coinvolte nella comparsa dei sintomi e gli effetti indotti su di essi da parte della nuova metodologia di allenamento.

Risultati attesi
I dati ottenuti dal questo studio potrebbero fornire una base per la progettazione efficace di programmi di addestramento all’esercizio fisico che possono effettuare gli astronauti in future missioni di lunga durata sull’ISS, in cui protocolli di contromisure di attività fisica sono fortemente consigliate dall’Agenzia Spaziale Europea e dalla NASA.

Ricadute a terra

Lo sviluppo di contromisure specifiche per accelerare la riabilitazione di equipaggi in missioni di esplorazione potrebbe trovare delle applicazioni cliniche nel prevenire disturbi legati all’inattività, o per il recupero e la riabilitazione di soggetti con patologie dell’apparato locomotorio. Queste contromisure saranno benefiche per prevenire disfunzioni autonomiche legate allo stress gravitazionale come quelle riscontrate nei soggetti allettati e con scompenso cardiaco come ipotensione ortostatica, l’atrofia dei muscoli, ecc. Questo punto è particolarmente importante nella nostra società che sta invecchiando con molte persone anziane costrette a letto. La conoscenza accumulata dagli studi sulle funzioni neurali autonomiche nello spazio dovrebbe essere di grande utilità per stabilire contromisure e metodi preventivi efficaci per diverse categorie di pazienti caratterizzati da segni e sintomi di disfunzioni autonomiche.


POP 3D

Responsabile del progetto
Mariella Guerricchio, Altran Italia S.p.A, Torino (Italia);

Co-responsabile della ricerca scientifica
Giorgio Musso, Thales Alenia Space S.p.A., Torino (Italia),Emilio Della Sala, Altran Italia S.p.A, Torino (Italia); Luca Enrietti, Altran Italia S.p.A, Torino (Italia).

Responsabile della realizzazione
Altran Italia S.p.A, Torino (TO), Italy

Obiettivi della ricerca
POP3D è un dimostratore per un processo di produzione automatizzato adatto per la realizzazione di oggetti (3D) in polimero termoplastico in assenza di gravità a bordo della Stazione Spaziale (ISS). L’esperimento consiste in una sessione automatizzata per la produzione di un piccolo oggetto di plastica. L’intero dimostratore o l’oggetto fabbricato vengono restituiti a terra per l’analisi. Gli investigatori con questo esperimento cercano di capire meglio l’influenza dell’ambiente microgravità sul processo di produzione automatizzato e di raccogliere dati e competenze come primo passo verso un futuro impianto di produzione digitale e automatizzata a bordo della ISS e di altri veicoli spaziali con equipaggio o colonie planetarie.
Descrizione del dimostratore
Il dimostratore richiede un singolo elemento che consiste in una unità autonoma per la fabbricazione 3D. Questa unità avrà un volume cubico di 250 mm di lato, una massa totale di circa 5 kg e sarà ermeticamente sigillata. L’unità sarà dotata anche di una finestra utilizzata per visualizzare e filmare il processo di produzione/fabbricazione dell’oggetto.L’unità di fabbricazione 3D sarà alimentata da risorse della ISS.
Operazioni
Durante l’esecuzione dell’esperimento (stampa 3D) sarà impiegata una videocamera con down-link dal vivo per filmare il processo di formazione visibile attraverso la finestra trasparente consentendo in questo modo il monitoraggio visivo da terra.
Possibili ritorni
L’esperimento intende incrementare il TRL (Technology Readiness Level) del processo di "deposizione additiva con estrusione di filamento polimerico" dal valore 6 conferitogli dal successo di limitate campagne di volo parabolico in un ambiente parzialmente rappresentativo delle condizioni di utilizzo, a valore 7 derivante da una dimostrazione prolungata nell’ambiente reale di utilizzo spaziale. Le ricadute attese sono soprattutto in termini di utilizzo spaziale di una simile tecnologia, orientate verso l’autoproduzione di tool e quant’altro necessario in missioni di lunga durata. Ciò consentirebbe una importante ottimizzazione in termini di riduzione di masse e volumi di oggetti imbarcati su veicoli spaziali, che potrebbero dunque esser prodotti direttamente in orbita secondo necessità.Un risultato positivo di un esperimento di tale potenzialità tecnologica e ricaduta Spaziale, eseguito per la prima volta a bordo di ISS, promosso e gestito in orbita da un astronauta italiano, sviluppato e realizzato in Italia da un team italiano, finanziato e supportato dall’Agenzia Spaziale Italiana, costituirebbe un primato italiano di estrema visibilità mediatica, e un forte impulso per l’industria spaziale nazionale verso l’investimento in una facility di fabbricazione additiva permanente da collocare a bordo della Stazione.

Nanoparticles and Osteoporosis (NATO)

Responsabile del progetto
(PI)
Livia Visai – Dipartimento di Medicina Molecolare, Università degli Studi di Pavia

Co-responsabili della ricerca scientifica
Angela Maria Rizzo – Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, Facoltà di Farmacia, Università degli Studi di Milano, Giuseppina Rea – Istituto di Cristallografia del CNR di RomaMarco Vukich – Kayser Italia S.r.l. Livorno

Obiettivo della ricerca
La ricerca ha come oggetto lo studio dell’efficacia di nanoparticelle di idrossiepatite (HAP) di Calcio arricchite in Stronzio (Sr) nell’utilizzo su cellule ossee come contromisura per attivare la formazione di tessuto osseo e ridurne il processo di riassorbimento. Poiché, in condizioni di microgravità, il processo di formazione del tessuto osseo è rallentato, mentre il riassorbimento è esaltato, la medesima condizione di microgravità permetterà di studiare se le menzionate nanoparticelle siano efficaci nel ribaltare il fenomeno.L’osteoporosi rappresenta un problema per gli astronauti che compiono missioni di lunga durata. E’ inoltre una malattia con notevoli costi economici per la società. La comprensione della patologia e dei meccanismi biochimici sottostanti è importante per lo sviluppo di nuove strategie da adottare nei protocolli terapeutici e farmacologi possibilmente utili per la prevenzione e lo sviluppo di contromisure. Gli aspetti innovativi della ricerca sono, in particolare, associati all’utilizzo di nanotecnologie e all’applicazione di una particolare tecnologia per l’analisi del tessuto osseo, detta “RNA sequencing”
Descrizione dell’esperimento
L’esperimento prevede lo sviluppo di un protocollo scientifico mirato a consentire il trattamento di colture cellulari di osteoblasti ed osteoclasti, le cellule coinvolte nel metabolismo del tessuto osseo, con nanoparticelle di idrossiapatite contenenti stronzio (nHAP-Sr) e lo studio dell’effetto della microgravità sui processi di rigenerazione e riassorbimento osseo. A bordo della ISS verrà impiegata una “Experiment Unit” capace di svolgere in modo automatizzato il protocollo scientifico. Le colture cellulari verranno alimentate attraverso l’iniezione di un idoneo terreno di coltura, capace di conferire i nutrienti necessari alle cellule e le nanoparticelle di stronzio. Alla fine dell’esperimento i campioni verranno fissati e congelati e riportati a terra, per essere analizzati e comparati con campioni di riferimento coltivati in condizioni di gravità.

Ricadute
Le ricadute sono di tipo: i) scientifico-tecnologico, in termini di sviluppo di una contromisura per la riduzione del riassorbimento del tessuto osseo a seguito di una lunga permanenza nello spazio o, sulla terra, degli effetti dell’osteoporosi; ii) sociale, in termini di riduzione dei costi indotti dalla malattia dell’osteoporosi e di miglioramento della qualità di vita di astronauti o di persone affette da osteoporosi; iii) economico, a seguito dell’applicazione della nanotecnologia in campo sanitario.

Wearable monitoring

Responsabile del progetto
(PI):
Marco Di Rienzo, Fondazione Don Carlo Gnocchi ONLUS

Obiettivo dell’esperimento
• Contesto : in microgravità la qualità del sonno è ridotta e questo può portare ad una diminuzione dell’attenzione e della vigilanza durante la veglia. Tuttavia precedenti studi indicano che la struttura del sonno e dell’elettroencefalogramma sono normali.

 Ipotesi

la ridotta qualità del sonno può dipendere da micro-risvegli autonomici sottocorticali. Possibili determinanti: una attività anomala del sistema nervoso autonomo indotta da modificazioni nella meccanica cardiaca conseguenti alla microgravità.

Obiettivo scientifico
Approfondire la conoscenza sui meccanismi fisiologici del sonno in microgravità.

Obiettivo tecnologico

Validare un dispositivo (maglietta sensorizzata) per la rilevazione di segnali biologici (elettrocardiogramma, respiro, temperatura, indici di meccanica cardiaca) durante il sonno in microgravità.

Descrizione del dispositivo
Il sistema e’ composto da una Maglietta Sensorizzata contenente sensori tessili per la rilevazione dell’elettrocardiogramma e del respiro, una Unità Elettronica Portatile (PEU) per la raccolta dei dati e la misura delle vibrazioni cardiache (da cui estrarre gli indici di meccanica cardiaca), un termometro esterno per la misura della temperatura cutanea e una Unità Batterie (BU) per l’alimentazione del dispositivo.
L’astronauta indossa la maglietta sensorizzata prima di dormire, collega la PEU e l’unita’ batterie, e attiva il monitoraggio. Il sistema registra i parametri biologici dell’astronauta durante tutto il periodo di sonno. Al risveglio i dati memorizzati nella PEU vengono trasferiti ad un laptop di bordo per la trasmissione a terra dove vengono effettuate le analisi.

Ricaduta a terra dell’esperimento
Nel mondo occidentale circa una persona su quattro soffre di disturbi del sonno, non sempre ben compresi. Gli aspetti conoscitivi di questo progetto possono contribuire alla comprensione dei meccanismi fisiopatologici che caratterizzano il sonno a terra.
Inoltre, il dispositivo di monitoraggio sviluppato per questo progetto e’ caratterizzato da una estrema facilità d’uso e potrebbe quindi essere facilmente utilizzato a terra per la diagnosi remota dei disturbi del sonno direttamente dal domicilio del paziente, nell’ambito di servizi di telemedicina.


ISSpresso

Responsabile del Progetto (PI): David Avino, Argotec, Torino (Italia)
Responsabile Tecnico Progetto:Valerio Di Tana, Argotec, Torino (Italia)
Responsabile della Realizzazione dell’Apparato: ARGOTEC, Torino (Italia)
Supporto alla Realizzazione dell’Apparato:  Lavazza, Torino (Italia)
Supporto alle attività di integrazione e test: Finmeccanica – Selex ES Firenze (Italia)

OBIETTIVI DELLA RICERCA
ISSpresso è una macchina a capsule multifunzione in grado di servire bevande calde, tra le quali anche il tipico “caffè espresso italiano”, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). L’esperimento consiste in una serie di cicli di erogazione di caffè, espresso o americano, e in un flush di pulizia finale del sistema. Inoltre, grazie a questa macchina è anche possibile preparare tè, tisane e vari tipi di brodo, consentendo la reidratazione degli alimenti. ISSpresso è stato progettato per servire numerose bevande calde e per rimanere a lungo operativo a bordo della Stazione, una volta approvato come sistema di bordo. L’obiettivo principale è quello di dimostrare la corretta funzionalità di un sistema a capsule in assenza di peso, offrendo allo stesso tempo la possibilità di migliorare il benessere dell’equipaggio. Si tratta di un importante supporto psicologico per gli astronauti, che così possono sentirsi meno “lontani” da casa, avvicinarsi alle abitudini terrestri e affrontare al meglio la loro missione. Gli obiettivi scientifici previsti si focalizzano principalmente sul miglioramento della conoscenza del comportamento dei fluidi e delle miscele in condizioni di microgravità, raccogliendo anche le opportune evidenze sperimentali sulla formazione della schiuma generata durante la preparazione del caffè. In generale, ISSpresso è in grado di arricchire l’apporto nutrizionale degli astronauti che operano a bordo della ISS.

DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO   
La prima macchina a capsule in grado di lavorare in assenza di peso è caratterizzata da un corpo strutturale principale costituito da un compartimento per l’inserimento dei drink-pouch, i sacchetti conformi agli standard NASA, protetto da uno sportello trasparente che impedisce l’accesso durante l’erogazione, un pannello di controllo e un sistema di inserimento delle capsule commerciali. Il sistema ha un volume totale pari a 64 dm3 con una massa complessiva di circa 20 Kg.
ISSpresso prevede una connessione elettrica con la Stazione. L’approvviggionamento di acqua potabile viene invece garantito dal Potable Water Dispenser (PWD) installato nello US Lab.

OPERAZIONI A BORDO
Per preparare la bevanda, l’astronauta deve riempire il water-pouch con l’acqua potabile prelevata dal PWD per poi connetterlo a ISSpresso. Successivamente si deve attivare l’esperimento tramite lo switch di potenza, posizionare il drink-pouch per la raccolta del prodotto erogato e inserire la capsula. Ogni membro dell’equipaggio può selezionare la tipologia di bevanda desiderata e premere il bottone di “Brew” per iniziare il processo di infusione. Dopo aver disconnesso il drink-pouch, è possibile gustare il preparato. Durante le prime fasi di utilizzo, l’intero processo di infusione viene documentato per futuri studi sulla fluidodinamica e sulla formazione delle schiume.

POSSIBILI RICADUTE
ISSpresso è un prodotto interamente italiano, realizzato da un team di giovani ingegneri con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana. Il sistema multifunzione è compatibile con il food-system della Stazione, incluso il Potable Water Dispenser, pertanto fornisce anche la possibilità di reidratare il cibo della ISS con brodi o altri consommé, incrementando l’apporto nutrizionale per ogni astronauta. Di fatto, la macchina è una diretta conseguenza ed evoluzione della lunga ricerca di Argotec nel campo del cibo spaziale. Il raggiungimento degli obiettivi può portare a nuove importanti conoscenze sulla fluidodinamica e sul comportamento delle schiume nello spazio. I numerosi benefici, tecnici e di supporto psicologico per gli astronauti, sono facilmente applicabili a future missioni di lunga durata. Inoltre, lo studio ha già prodotto alcune innovazioni e brevetti industriali per immediate applicazioni terrestri.

[fonte: ASI]

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