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Iss: tutte (ma proprio tutte) le tecnologie e le ricerche italiane portate nello spazio da Samantha Cristoforetti

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I vari progetti sono il frutto di una sinergia tra pubblico e privato e sono testimoni del grande impegno italiano nel settore dell’aerospazio. L’impegno di università, istituti di ricerca e aziende potrà avere importanti ricadute in differenti settori scientifici da quello medico a quello molecolare, offrendo un contributo importate alla ricerca e all’industria tecnologica nostrana una volta che i risultati toccheranno il suolo.

In un paese povero di materie prime e che soffre di un graduale invecchiamento della popolazione, l’innovazione e la creatività costituiscono i principali strumenti per mantenere una competitività a livello globale. La presenza di un’italiana nella Stazione Spaziale Internazionale offre alla scienza italiana una grande vetrina e sarebbe inopportuno non mostrare il miglior profilo che abbiamo da offrire.

 

Il progetto Blind and Imagined-move Short bLind plus shrINK (SLINK),  seguito dal NearLab, Neuroengineering and medical robotics Laboratory is part of the Department of Electronics, Information and Bioengineering, del Politecnico di Milano, di cui è responsabile Alessandra Pedrocchi, ha come obiettivo lo studio dei meccanismi di adattamento sensorio motori in condizioni di prolungata assenza di gravità da parte degli astronauti impegnati sulla ISS.

Il progetto intende studiare le strategie di pianificazione e esecuzione dei movimenti in un ambiente microgravitazionale. L’esperimento verrà realizzato attraverso il lancio di una palla virtuale in diverse sessioni sperimentali pre-flight, in-flight, post-flight.

 

In ambito spaziale il progetto SLINK avrà una ricaduta per quanto riguarda la ricerca di adeguate contromisure per prevenire e ridurre decondizionamento al sistema muscolo scheletrico; in ambito terrestre, intende studiare i meccanismi che regolano l’apprendimento in una condizione di assenza di gravità e come la mente umana modellizza in base alle caratteristiche ambientali le differenti strategie motorie.

 

Il progetto Bone/Muscle check seguito dal Dipartimento di Medicina e Chirurgia dell’Università di Salerno, di cui è responsabile Massimo Cirillo, vuole studiare i meccanismi che regolano, in un contesto di microgravità, perdite di massa ossea e muscolare. L’esperimento prevede la raccolta a intervalli temporali prefissati di campioni di saliva e urina, che verranno congelati e analizzati nei laboratori dell’Università di Salerno, paragonandoli con campioni raccolti prima e dopo il volo.

In base alle informazioni raccolte il Bone/Muscle check aiuterà la ricerca di contromisure ad alterazioni avvenuto in condizioni di assenza di gravità. Sulla terra avrà un utilità per dimostrare l’affidabilità delle analisi di saliva in laboratori in quei casi in cui la raccolta di campioni di sangue risulti difficile, come ad esempio nel caso di analisi temporaneamente ripetuti o di analisi in età pediatrica. Questo potrebbe avere una ricaduta industriale nello sviluppo di nuove apparecchiature biomediche per l’analisi automatizzata della saliva.


 

Il progetto Cell Shape and Expression (Cytospace) sviluppato dalla Kayser Italia s.r.l, di cui è responsabile Alessandro Mariani, intende definire un modello teorico in grado di determinare l’influenza della microgravità nell’espressione genica, attraverso le modifiche della forma cellulare. La ricerca intende studiare come interferiscano le forze fisiche nella modifica del citoscheletro e della forma cellulare che determinano reazioni biochimiche che interessano tutte le altre funzioni cellulari.

L’esperimento verrà portato avanti impiegando un sistema capace di svolgere in modo automatizzato il protocollo su delle colture cellulari che verranno alimentate attraverso l’iniezione di un terreno coltura capace di garantire nutrimento alle cellule stesse.

L’elaborazione di un modello teorico potrà avere una ricaduta in settori paralleli per la ricerca di terapie in cui il citoscheletro e le cellule sono coinvolte, come patologie del connettivo, osteoporosi e cancro.

Altro progetto è il Dain Brain sviluppato dal Centro di malattie vascolari dell’Università degli Studi di Ferrara di cui è responsabile Paolo Zamboni. Dain Brain intende migliorare le conoscenze sul ritorno venoso celebrare in condizioni di microgravità e realizzare uno strumento diagnostico che possa essere utilizzato su pazienti affetti da malattie neurodegenerative.

L’esperimento sulla ISS ha come obiettivo l’utilizzo di un nuovo apparecchio pletismografico, che consiste in una piccola unità portatile disponibile in diverse lunghezze per adattarsi alle dimensioni del collo, gambe e braccia, per studiare il ritorno venoso cerebrale in condizioni di microgravità e contribuire alla comprensione dei fenomeni di adattamento fisiologico, identificando possibili variazioni cronobiologiche del flusso sanguigno in diverse condizioni respiratorie. I dati raccolti verranno memorizzati su un’unità di memoria, trasferiti su un laptop di bordo e inviati direttamente a terra.

Il pletismografo potrebbe divenire un uno strumento diagnostico delle patologie di tipo CCSVI nella sclerosi multipla e contrastare alcune malattie neurodegenerative.

 
L’esperimento Orthostatic Tolerance, diretto da Ferdinando Iellamo per conto dell IRCCS San Raffaele Pisana di Roma, ha come obiettivo l’acquisizione d’informazioni per lo sviluppo di contromisure basate sull’esercizio fisico al fine di prevenire problemi di salute dopo i voli spaziali, specialmente di lunga durata, come l’intolleranza ortostatica. Orthostatic Tolerance prevede l’esecuzione di un programma di allenamento personalizzato da parte dell’astronauta durante la sua permanenza sulla ISS, determinato in base ad una nuova metodologia di allenamento chiamata TRIMPi, 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.

L’esperimento consiste in un test di tolleranza ortostatica (passaggio dalla posizione supina alla posizione eretta), con contemporaneo monitoraggio della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa, prima del volo e dopo il rientro a terra al fine di definire le alterazioni del controllo nervoso del sistema cardiocircolatorio. I risultati ottenuti potranno serviranno per lo sviluppo di un programma di addestramento fisico migliore per gli astronauti che effettueranno future missioni sull’ISS.

 

L’esperimento potrà migliorare la riabilitazione di equipaggi in missioni di esplorazione e avere dei risvolti in applicazioni cliniche per prevenire disturbi legati all’inattività, o per la riabilitazione di soggetti con patologie dell’apparato locomotorio come per esempio nei soggetti allettati e con scompenso cardiaco come ipotensione ortostatica o l’atrofia muscolare Questo potrebbe avere un grande utilità in una società che invecchia e ha molte persone anziane costrette a letto.

Arriviamo al progetto POP 3D di cui è responsabile Mariella Guerrico per Altran s.p.a di Torino. POP 3D intende studiare la produzione automatizzata di oggetti (3D) in polimero termoplastico in assenza di gravità. L’esperimento consiste nella produzione di un piccolo oggetto di plastica che verrà riportato a terra per l’analisi. POP 3D vuole studiare l’influenza dell’ambiente microgravità sul processo di produzione automatizzato, raccogliendo dati e competenze come primo passo verso un futuro impianto di produzione digitale e automatizzata a bordo della stazione orbitante o su altri veicoli spaziali.

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. Durante la stampa 3D sarà impiegata una videocamera con down-link dal vivo per filmare il processo di formazione consentendo il monitoraggio visivo da terra.

Le ricadute del progetto riguardano principalmente l’utilizzo spaziale di questa tecnologia, garantendo l’autoproduzione di oggetti e ricambi necessari nelle missioni di lunga durata. Questo permetterebbe di ottimizzare le masse e i volumi degli oggetti imbarcati sui veicoli spaziali. Dalla ISS sono già arrivate le immagini del primo oggetto stampato che consiste in una una piastra per il supporto elettronico che misura 7,6×3,8×0,6 centrimetri che mostra la scitta “Made in Space” (nome dell’azienda che ha costruito la stampate) e il logo della Nasa.

Il Nanoparticles and Osteoporosis – NATO è seguito da Livia Visai del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università degli studi di Pavia. La ricerca vuole  dimostrare l’efficacia dell’utilizzo di nanoparticelle su cellule staminali adulte umane, isolate da midollo osseo per valutarne l’impiego come contromisura all’osteoporosi indotta da microgravità durante il volo spaziale. A bordo della ISS l’esperimento verrà eseguito impiegando una “Experiment Unit” fornito da Kayser Italia capace di svolgere in modo automatizzato l’esperimento. Anche qua verranno utilizzate delle colture cellulari e i campioni di volo saranno fissati e congelati per eseguire le analisi post flight.

Il progetto servirà per risolvere la riduzione della massa minerale ossea indotta dalla permanenza sulle stazioni spaziali e per una maggiore comprensione dell’invecchiamento sulla terra.

 

 

Il Werearable monitoring della fondazione Don Carlo Gnocchi seguito da Marco Di Rienzo intende Approfondire la conoscenza sui meccanismi fisiologici del sonno in microgravità.  Il Werearable monitoring prevede l’utilizzo da parte dell’astronauta di una maglietta con sensori tessili per la rilevazione dell’elettrocardiogramma e del respiro attraverso un’unità Elettronica Portatile per la raccolta dei dati e la misura delle vibrazioni cardiache, e un termometro esterno per la misura della temperatura cutanea.

L’astronauta indossa la maglietta sensorizzata prima di dormire e al momento del risveglio i dati verranno trasferiti sul laptop e trasmessi sulla terra per le analisi.

 

L’esperimento potrà contribuire alla risoluzione dei disturbi del sonno e il dispositivo utilizzato, per la sua semplicità, potrebbe essere facilmente utilizzato a terra per la diagnosi remota dei disturbi del sonno direttamente dal domicilio del paziente.

 

Il dipartimento di Agrobiologia e Agrochimica dell’Università della Tuscia di Viterbo ha sviluppato il progetto Viable ISS sotto la guida di Francesco Canganella. L’esperimento prevede il monitoraggio e lo sviluppo di biofilm microbici su materiali spaziali trattati e non trattati con materiali antimicrobici. Il processo di formazione dei biofilm è alla base della corrosione e del deterioramento dei materiali con il quali è costruita la stazione orbitante.

Viable ISS può offrire dati relativi alla salute e alla biosicurezza e alla qualità della vita dei membri dell’equipaggio e alla manutenzione dell’hardware dell’ISS. I risultati potranno offrire degli strumenti per migliorare la qualità ambientale di moduli abitativi ristretti o di moduli dove gli esseri umani dovranno rimanere per lungo termine

Per finire il progetto ISSpresso che ha a capo del progetto David Avino della Argotec di Torino e vede coinvolti anche Lavazza e Finmeccanica.

ISSpresso è una macchina a capsule multifunzione in grado di servire bevande calde, tè, tisane, vari tipi di brodo, tra le quali anche il tipico “caffè espresso italiano”, permettendo la reidratazione degli alimenti. L’obiettivo principale è quello di dimostrare la corretta funzionalità di un sistema a capsule in assenza di gravità, offrendo la possibilità di migliorare il benessere e il nutrimento degli astronauti, offrendo un supporto psicologico per sentirsi meno lontani da casa. La “caffettiera” orbitante dal peso di 20kg, è stata realizzata seguendo delle tecnologie utilizzate nel campo delle trivellazioni petrolifere per portare i liquidi alla giusta pressione e temperatura.

ISSpresso è un prodotto interamente italiano, realizzato da un team di giovani ingegneri con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana e rappresenta un’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, inolte il brevetto ha già avuto importanti cadute nel settore industriale.

 

 

 

 

 

 

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