Curiosità

La dieta dell'astronauta

Vivere a gravità zero

le nevrosi dell'astronauta

Intervista a Franco Malerba, il primo astronauta italiano

La dieta dell'astronauta

Beef Strogonoff, broccoli al gratin, budino di cioccolata: sembra il menu di un gran ristorante ed è invece una delle varianti previste dalla dieta astronautica degli uomini dello shuttle. Il cibo spaziale in realtà, deve avere requisiti ben determinati, dovuti sia alle condizioni ambientali, come la mancanza di gravità, che a considerazioni psicologiche, culturali e religiose, dettate dalle preferenze del personale di bordo.E' stata proprio la mancanza di gravità a condizionare dai tempi del primo volo fino ad oggi, la forma e il modo in cui i cib i venivano conservati e poi consumati dagli astronauti.

Per anni uova strapazzate e insalate di fagiolini, riso pilaf e cavolfiore in salsa besciamel, venivano schizzati fuori da tubi metallici, come quelli dei dentifrici, un sistema che permetteva a Yuri Gagarin e a John Glenn di spruzzarli direttamente in bocca.La durata e complessità sempre crescente dei voli successivi ha spinto la Nasa ad elaborare nuovi sistemi per nutrirsi e anche nuovi menu. Il cibo a bordo dell'Apollo 11 ad esempio, era degno di un gourmet in confronto a quello offerto nei viaggi precedenti. Gli astronauti dell'Apollo avevano a disposizione settanta piatti diversi e, per la prima volta nello spazio, anche la possibilità di usare scodelle e cucchiai.

Nelle tre missioni dello Skylab gli astronauti ritrovarono anche la consolante abitudine della sostanziosa prima colazione americana. Uova strapazzate e salsicce, con cornflakes e succo d'arancia, il tutto da consumare intorno a un tavolo con piatti e posate debitamente magnetizzati per evitare che svolazzassero per l'astronave.La ricerca di nuovi sistemi per contenere e consumare cibo e bevande durante i voli spaziali, ha dato frutti anche nell'industria terrestre, l'apertura delle lattine di birra ad esempio, è uno dei sistemi che erano stati studiati per gli astronauti.

Con i voli dello shuttle la cucina spaziale ha raggiunto un livello di sofisticazione ancora maggiore. Una dieta interplanetaria, per voli che durano mesi, non deve ripetere le stesse pietanze più di una volta ogni due settimane. Il morale degli astronauti, come quello di gran parte delle persone, dipende molto dal cibo. Uno dei criteri più importanti è appunto la varietà. A bordo dello shuttle si possono gustare ottanta e più piatti diversi, con sette tipi di condimenti e venti bevande, tutte analcoliche. Un menu tipico offre a pranzo spaghetti al sugo di pollo, pomodori al forno, polpette in agrodolce, e pere e mandorle per frutta. Per cena invece, c'è la pasta ai quattro formaggi, tonno con piselli al burro, pesche e budino al cioccolato. I cibi spaziali naturalmente devono poter essere conservati a lungo, nel minor spazio possibile. Per questa ragione vengono congelati, oppure disidratati e poi reidratati al momento di essere serviti. La cucina dello shuttle è capace di preparare un pranzo per sette persone in circa venti minuti, regolando anche la temperatura alla quale i cibi vengono serviti.
	consumazione di un pasto nello spazio

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Vivere a gravità zero

Le dita dei piedi lunghe e affusolate, utili, in assenza di peso a fissare il corpo ai sostegni interni della cabina durante l'azionamento dei comandi. Gli arti inferiori corti, ma dotati di muscoli esili e rapidi. Dal corpo, un unico globo poco più grande della testa, in cui torace e addome sono indistinguibili, fluttuano le braccia tubuliformi dotate di mani sottili ed agili, con dita senza unghie. Il capo lucido, regolare è interrotto solo da due profonde fessure oculari, da un orifizio orale e ai lati dai fori auricolari. Il corpo è rivestito da una pelle dura, ispessita dalle microcicatrici causate dallo stillicidio delle radiazioni cosmiche. Si chiama DMC 33, esponente della quinta generazione di piloti nati nello spazio, in servizio permanente sullo shuttle Halley che, sulla stessa orbita della cometa, fa la spola ogni 75 anni tra la Terra ed i confini dei sistema solare.

Questo individuo potrebbe essere il risultato di una delle tante vie imboccate dall'evoluzione della specie umana dopo alcuni secoli di permanenza nello spazio. L'ipotesi si basa sulle modificazioni rilevate negli organismi dei cosmonauti americani e sovietici dopo i primi soggiorni nello spazio.

Anche se i tempi sono stati relativamente brevi (il primato spetta ai sovietici con molti mesi di permanenza in orbita) sono stati comunque sufficienti a causare grosse modificazioni non solo della fisiologia ma anche della struttura anatomica. Tutti gli astronauti comunque dopo pochi giorni dal proprio rientro a terra hanno recuperato completamente le caratteristiche fisiche precedenti la missione. Il problema più difficile da risolvere è costituito dagli effetti biologici delle radiazioni provenienti dal Sole, dalle fasce di Van Allen e dal fondo cosrnico. Infatti, non più assorbite dagli strati superiori dell'atmosfera terrestre, queste radiazioni colpiscono con tutta la loro energia i rivestimenti protettivi della navicella e riescono a filtrarvi. Conseguenza: i componenti dell'equipaggio di Apollo 14 hanno assorbito in pochi mesi 1.140 millirem, una dose più che doppia di quella calcolata come limite massimo di sicurezza per i lavoratori all'opera in ambienti radioattivi (500 millirem all'anno). Oltre questo limite infatti diventano consistenti le probabilità che l'essere umano sviluppi una leucemia od una rnutazione del patrimonio genetico delle cellule seminali.

astronauti in assenza di gravità

Sino ad ora comunque non si ha notizia che nei cosmonauti si siano verificate malattie imputabili all'effetto delle radiazioni, ma il problema rimane aperto, specie in previsione delle lunghe esposizioni che comporteranno le spedizioni programmate per i prossimi anni. Un'altra incognita è rappresentata dall'adattamento dell'uomo alla totale assenza dei ritmi cronologici abituali. Vagando tra i pianeti le stagioni non esistono, manca l'esperienza esaltante delle giornate che si allungano, giorno e notte non esistono più oppure, nel caso dei laboratori in orbita terrestre, durano solo 90 minuti. La totale mancanza dei cieli biologici comporta altre profonde modificazioni. Infatti le tendenze opposte del metabolismo, quella costruttiva, che accumula materiale energetico e ripara i danni, e quella distruttiva, che brucia energia, sono scandite rispettivamente dalla notte e dal giorno. L'alternanza di luce e buio orienta l'attività cerebrale. La produzione stessa degli ormoni segue scadenze giornaliere, mensili ed annuali.

E' da milioni di anni inoltre che l'essere umano vive il faticoso compromesso con la forza di gravità, ma nello spazio questo all'improvviso non ha più senso. Infatti, appena giunti in orbita le vene del collo si ingrossano, la pelle intorno alla testa si gonfia, gli occhi si fanno sporgenti e nella testa nasce un fastidiosissimo senso di tensione, come quando si sta a testa in giù. E' il sangue che, non più trattenuto dal proprio peso negli arti inferiori e negli organi addominali, guadagna i distretti superiori del corpo. La sensazione però scompare mediamente entro tre giorni: è il tempo necessario al sistema cardiocircolatorio per adattarsi alla nuova situazione e consentire ai reni di eliminare i circa tre litri di liquidi che nelle nuove condizioni risultano in eccesso. Anche il complesso sistema di controllo dell'equilibrio dei corpo non ha più lo scopo per il quale si è evoluto, non ha la spinta costante verso il basso da controbilanciare. La testa non pesa sul collo, il tronco non grava sulla colonna vertebrale ed il corpo non deve essere sostenuto su gambe e piedi.


		Perchè nello spazio si è privi di peso ?

	A causa della massa considerevole del nostro pianeta, tutti i corpi che si trovano sulla superficie della Terra ne sono attratti. Ogni corpo ha perciò un peso, che è appunto l'intensità con cui è attratto verso il centro del pianeta, reso appena variabile dalla forza centrifuga dovuta alla rotazione della Terra. Poiché il peso dei corpi è dovuto all'attrazione terrestre, è facilmente intuibile che più ci si allontana dalla Terra più l'attrazione tenderà a diminuire. Attraverso calcoli molto complessi si è riusciti a individuare una perdita di circa 3 decimillesimi del proprio peso per ogni chilometro di altezza. Allontanandosi dalla Terra ed entrando in orbita gli astronauti perdono così il loro peso. Nel vuoto assoluto, teoricamente, ogni corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.

Tutti i sensori posti nelle articolazioni, nei muscoli e nei tendini non sono stimolati dalle pressioni e dagli stiramenti che le varie parti del corpo esercitano l'una su l'altra a causa del proprio peso e smettono così di inviare impulsi al sistema nervoso centrale. In assenza di gravità quindi, il cervello non ha le informazioni necessarie per individuare la posizione degli arti e deve guidare i movimenti con l'aiuto della vista. In queste condizioni gli uomini sono spesso preda di "illusioni spaziali"come la sensazione di ruotare su se stessi in continuazione o quella della caduta improvvisa oppure l'impressione di stare a testa in giù. Quest'ultima si attenua se tutti i componenti dell'equipaggio si orientano con i piedi verso una parete, scelta per convenzione comune come il pavimento della cabina.

Mentre il senso di nausea diminuisce e scompare mediamente in tre giorni (mistero: nei sovietici dura più a lungo) i muscoli si afflosciano ed incominciano a ridursi di volume perché le contrazioni muscolari continue ed inconsce, necessarie sulla terra a mantenere l'equilibrio, non vengono più stimolate. Anche le ossa, non avendo più alcun peso da sostenere, perdono sali minerali. Le dimensioni del cuore si riducono. I tempi di permanenza in assenza di peso sinora sono stati insufficienti per scoprire se queste modificazioni sono progressive o si arrestano ad un certo punto. Senza risposta per ora rimane anche un interrogativo ancor più inquietante: quale sarà l'aspetto dell'essere umano nato e sviluppato in queste condizioni? La direzione della crescita staturale infatti è un processo che viene orientato dalla gravità. E' il peso che grava costantemente sulle strutture scheletriche a stimolare l'allungamento delle ossa, mentre il processo di apprendimento del cammino, che avviene per prove ed errori su alcuni schemi di base probabilmente innati ed innescati dallo stimolo della gravità, ha una funzione primaria per impostare gli schemi mentali di apprendimento e tracciare le linee fondamentali della psicologia umana. Camminare, cadere, rialzarsi: questi concetti descrivono prima le esperienze motorie e poi quelle esistenziali. La vita in assenza di peso quindi priva l'individuo di punti di riferimento fondamentali sotto il profilo fisico e sotto quello psicologico.

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Freud nello spazio: le nevrosi dell'astronauta

"Certamente lassù non avevo alcuna idea di dove fosse la Terra - disse Kerwin al ritorno della missione Skylab 2 - Per questo, ogni tanto, senza neanche rendermene conto, smettevo di lavorare per affacciarmi all'oblò e la cercavo con gli occhi. Individuatala, tornavo al lavoro" Sul laboratorio orbitante, l'assenza della forza di gravità privava Kerwin ed i suoi compagni dei peso corporeo.
Ed è la percezione del proprio peso quella che costituisce uno dei punti di riferimento della psicologia umana. L'attrazione verso il basso è il vincolo costante che lega l'uomo alla Terra ed alla natura di cui egli è un elemento dipendente in senso fisico e psicologico.
Per l'astronauta invece, la forza muscolare non si esaurisce più nella fatica, il salto non è seguito dalla caduta e lo sguardo non si ferma sugli orizzonti. Proiettato nello spazio infinito, questo uomo senza peso si rende conto, per la prima volta nella storia della sua specie, di poter vivere svincolato dalla maggior parte delle inesorabili leggi naturali a cui è sempre stato sottomesso.
Una liberazione euforizzante che comporta però anche la coscienza della totale responsabilità che l'uomo tra le stelle ha nei confronti della sua vita e di quella dei suoi compagni.
La frase "mi avete rotto le scatole, me ne vado" sfuggita dalla bocca di un membro dell'equipaggio di una nave spaziale, susciterebbe negli altri ilarità o profonde angosce. E quanto più l'essere umano si spingerà nel cosmo, tanto più vivrà la dipendenza totale dai suoi compagni di viaggio. E dalle macchine. Questa è l'altra grande incognita che si prepara ad affrontare la psicologia spaziale. Lì, il rapporto privilegiato dell'uomo non sarà più quello con il partner prescelto, ma con la macchina dalla quale dipende totalmente. Sarà il pannello di strumenti di controllo a scatenare paure o a placare le ansie. E di rassicurazioni il viaggiatore siderale ne avrà una fame insaziabile. Infatti anche se all'euforia delle fasi iniziali del viaggio extraterrestre subentra poi la tranquillità di una routine, durante la quale l'equipaggio mangia, dorme, lavora e magari fa anche l'amore, questo non è il segno che la tensione emotiva dovuta alla percezione del pericolo di vita costante sia scomparsa. Rimane presente, scendendo però livello subconscio da dove pesa sull'equilibrio psicologico. Esplosioni di emotività incontrollata o stati di depressione sono già stati descritti qualche volta nelle prime missioni di lunga durata e non è facile prevedere ora cosa succederà nelle prossime quando si spingeranno sempre più lontano.
Ma non sempre gli equipaggi sono stati in grado di sopportare la nuova condizione. Ad esempio, durante la terza missione dello Skylab, i momenti di massima tensione emotiva, si sono verificati durante le fasi di sospensione delle comunicazioni con la stazione terrestre. "L'isolamento non comportava un reale aumento del pericolo - disse Cooper, membro dell'equipaggio - ma ci ricordava che il nostro destino era solo nelle nostre mani". I lunghi viaggi spaziali prolungheranno questa condizione di completa autonomia delle navicelle. I comandi inviati dalla Terra infatti non arrivano in tempo per correggere le situazioni di emergenza. Libero di vagare nell'infinito e completamente autonomo, l'uomo, per ricreare le condizioni ambientali necessarie alla vita, sarà costretto inoltre a vivere in ambienti che, per quanto comodi e spaziosi, avranno le caratteristiche del "guscio". Questi non potrà più godere della possibilità di scegliere tra lo stare dentro e fuori dall'ambiente in cui si trova. Il "fuori" diventa una dimensione da guardare solo dalle feritoie dell'astronave. Perde senso scegliere, perché non è più possibile l'alternativa né fisica né psicologica.
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Lo spazio, ultime chance per l'umanità
Intervista a Franco Malerba, il primo astronauta italiano

D: Secondo lei, qual è stato, negli ultimi decenni, il più importante evento per l'umanità?
Malerba: Credo che l'evento storico del nostro tempo che più ha parlato in assoluto all'immaginazione della gente è lo sbarco di uomini sulla Luna: gli astronauti della missione Apollo raggiungono un mondo lontanissimo, diversissimo; riescono a lasciare il pianeta Terra cui sembravano ineluttabilmente incollati, destinati a nascere vivere e morire trattenuti dalla gravità, a mettere piede sulla Luna, su un corpo celeste ancora misterioso, da sempre visto irraggiungibile nel cielo, contemplato come un sogno, immaginato nella letteratura sotto l'angolo della magia o della fantasia! Ma il mistero più denso che ci riguarda come abitanti della Terra, un mistero ancora tutto da svelare, è quello della vita nell'Universo.

D: I marziani esistono?
Malerba: Ci sono indizi che Marte potrebbe ospitare acqua nel sottosuolo, alcuni meteoriti di provenienza marziana hanno permesso di ipotizzare l'esistenza di forme di vita elementari in tempi passati… forse in un tempo non lontano, dopo l'esplorazione con i robot, si potrà mettere in cantiere una missione con equipaggio umano per mettere piede su Marte e verificare sul posto l'enigma della vita sul pianeta rosso.

FRANCO MALERBA

Si è laureato in ingegneria elettronica e in fisica all'università di Genova nel 1970. Tra le sue esperienze professionali più significative, maturate in più di un ventennio, le ricerche al Laboratorio di biofisica del CNR a Camogli,al Centro Nato Saclant di La Spezia e al National Institutes of Health a Bethesda in USA, il lavoro di ingegnere con l'Esa e con la NASA, gli oltre dieci anni di esperienza manageriale nell'industria "hi-tech" alla Digital Equipment e all'Alenia Spazio, nonché l'impresa spaziale con lo Shuttle Atlantis che lo ha consacrato primo astronauta italiano nel 1992. È membro fondatore dell'Italian Space Society.

D: L'esplorazione dunque è appena iniziata?

Malerba: Alle soglie del terzo millennio lo spazio è diventato il nuovo territorio di esplorazione e di conquista dell'uomo. Ma dovremo farlo con una mentalità diversa, da come è stata condotta fino ad oggi sulla Terra. Il potere crescente degli umani di modificare l'ambiente impone una nuova riflessione etica rispetto al diritto di modificare il territorio, di "contaminare" i nuovi pianeti su cui si vorranno stabilire delle basi abitate, su cui si vorranno iniziare processi di trasformazione e di adattamento alle esigenze della vita umana. A questo riguardo l'Onu ha promulgato una serie di norme tra cui penso che questa sia la più importante: L'esplorazione e l'utilizzo dello spazio e dei corpi celesti è liberamente consentita agli stati della Terra, ma nè i pianeti nè gli spazi del cosmo possono essere occupati o reclamati in proprietà,… l'esplorazione dello spazio deve essere ispirata dai principi di cooperazione pacifica tra i popoli…. tutti gli astronauti sono inviati dell'umanità nello spazio e per questo hanno diritto ad ogni possibile assistenza in caso di incidente o di emergenza…

D: La ricaduta della tecnologia spaziale, nella nostra vita quotidiana avrà un qualche valore pratico?
Malerba: Certamente. Già nuovi prodotti stanno nascendo dall'ingegnerizzazione di nuove molecole farmacologiche, grazie alla realizzazione di cristalli di proteine di altissima qualità ottenute nell'ambiente senza peso della stazione spaziale. Nuovi materiali, nuovi sistemi capaci di produrre energia nello spazio dall'irraggiamento solare, un ambiente eccezionale di prova e qualificazione di nuove tecnologie robotiche e multimediali sono una realtà.

D: L'uomo si abituerà a lavorare in assenza di peso? Quali sono gli effetti di questo particolare stato sull'uomo?
Malerba: Si è capito che l'assenza di peso produce, in tempi diversi, almeno tre effetti importanti sul corpo umano: un disorientamento degli organi dell'equilibrio, uno scompenso cardiocircolatorio e un generale indebolimento del sistema muscolare e scheletrico. L'effetto del disorientamento è immediato; appena si spengono i motori del veicolo che sale in orbita e si comincia a "orbitare" si realizzano le condizioni di assenza di peso e i nostri organi dell'equilibrio nell'orecchio interno non riescono più a identificare la direzione verticale, il su e il giù, rispetto alla quale siamo abituati a organizzarci. Ne nasce un senso di fastidio e di nausea, che peggiora se l'astronauta si muove rapidamente, e che scomparirà dopo un giorno o due di adattamento, quando cioè il sistema nervoso avrà cominciato a "ignorare" i segnali disturbati che vengono al cervello dagli organi dell'equilibrio. Il secondo effetto, dello scompenso cardiocircolatorio, è esso pure immediato: l'idraulica dei fluidi all'interno del corpo umano cambia perché, venendo meno la forza peso, il cuore pompa un sangue improvvisamente "più leggero" verso il cervello e ci vogliono dei giorni prima che il sistema cardiocircolatorio, smaltendo una parte dei liquidi in circolo, trovi di nuovo un equilibrio soddisfacente. Il terzo effetto, il decondizionamento muscolare, ha effetti importanti in tempi più lunghi, nell'arco delle settimane; i muscoli e le ossa, non più sollecitati dallo sforzo meccanico continuo per lavorare contro il peso del corpo, cominciano ad indebolirsi, come dopo una lunga degenza. E' il metabolismo del calcio che viene alterato dalla nuova situazione, ma a dire il vero non si sa precisamente ancora come; ecco un'altra frontiera che, studiata sugli organismi sani degli astronauti, potrà portare soluzioni per le patologie dell'osteoporosi a terra.

D: Quali sono i prossimi passi nello spazio?
Malerba: Dopo le prime esperienze di Skylab, il primo laboratorio spaziale, che segnò l'inizio dello studio scientifico con astronauti in orbita terrestre seguì la stagione dei voli dello Shuttle e della stazione russa Mir che hanno permesso di raccogliere preziose esperienze sull'adattamento dell'organismo umano all'assenza di peso. Ora la Mir, che ha concluso recentemente la sua gloriosa missione, ha passato il testimone alla Stazione spaziale internazionale (ISS), un grande progetto di collaborazione internazionale, cui partecipa anche l'Italia in modo significativo, che prevede la costruzione in orbita di un vasto complesso di laboratori e di moduli di servizio interconnessi tra di loro, dove fino a sei astronauti potranno abitare alternandosi su periodi di alcuni mesi ed effettuare esperimenti in diversi campi di ricerca, dalla fisiologia umana alla scienza dei materiali, dall'osservazione della Terra e dell'atmosfera allo sviluppo di nuovi procedimenti per l'ingegnerizzazione di farmaci, utilizzando la situazione assolutamente singolare dell'assenza di peso.

D: Per quel che riguarda lo spazio, gli europei dovranno sempre dipendere dalla Nasa?
Malerba: Oggi l'Europa possiede mezzi propri di accesso allo spazio con i lanciatori di tipo Ariane e sa usare le tecnologie necessarie per fabbricare satelliti e strumentazione di bordo per la ricerca e le applicazioni dello spazio. Se la cooperazione con la NASA rimane la via maestra per le grandi imprese della scoperta scientifica, come la stazione spaziale internazionale, nelle applicazioni, dove il ritorno commerciale è sempre più forte, l'industria europea deve muoversi autonomamente e conquistare il suo posto sui mercati globali.

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