A distanza di circa un anno dal loro avvio, si sono concluse con successo le attività sperimentali in orbita di due progetti dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), Drain Brain 2.0 e IRIS, che hanno contato entrambi su un importante contributo scientifico e tecnologico dell’INFN. I due esperimenti sono stati eseguiti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) da astronauti internazionali, grazie agli accordi che l’ASI ha preso con la NASA nel lontano 1997.
“L’ASI è da oltre 25 anni un attore di primo piano nella ricerca scientifica e tecnologica a supporto dell’esplorazione umana dello spazio – commenta Serena Perilli, responsabile del Settore Volo Umano Orbitale e Suborbitale e Sperimentazione dell’ASI – I risultati dei progetti IRIS e Drain Brain 2.0 ci permetteranno di caratterizzare meglio due importanti fattori di rischio dell’esplorazione umana dello spazio: l’ambiente radiativo e la risposta del sistema cardiovascolare in microgravità. In tal senso, contribuiranno ad aumentare la sicurezza degli astronauti che affronteranno voli di lunga durata verso la Luna o Marte”.
Nell’ambito del progetto Drain Brain 2.0 è stato sviluppato e testato in orbita un sistema portatile e di semplice utilizzo per il monitoraggio non invasivo di parametri fondamentali per la salute cardiovascolare degli astronauti. Lo strumento, sviluppato dall’Università di Ferrara, è un pletismografo a forma di collare che permette di rilevare il flusso sanguigno nella vena giugulare e nell’arteria carotide, in maniera sincronizzata con il segnale elettrocardiografico. Il monitoraggio del flusso sanguigno nei vasi principali del cosiddetto asse cuore-cervello è di grande importanza per le missioni spaziali, in cui la condizione di microgravità determina una redistribuzione dei fluidi, con congestione e ristagno dei liquidi al livello della parte superiore del corpo e conseguente rischio di sviluppo di problematiche cardiovascolari e neurologiche. Le attività sperimentali di Drain Brain 2.0 sulla ISS sono state svolte da quattro astronauti appartenenti a Crew-10 e Crew-11 e sono state corredate da misure a terra pre e post volo.
Ciascun astronauta ha effettuato dalle 4 alle 6 sessioni in orbita, durante le quali è stato possibile seguire l’evoluzione del processo di adattamento del sistema cardiovascolare alla microgravità. “I dati sono attualmente in corso di elaborazione dal gruppo dell’Università di Ferrara – spiega Angelo Taibi, responsabile del progetto per l’Università e ricercatore associato all’INFN, che aggiunge – ma possiamo anticipare che tutte le tracce pletismografiche, registrate sia a terra che in orbita, ed elaborate dal gruppo di fisica medica sono di ottima qualità. Questo risultato è il frutto del lavoro sinergico di tutti partner del progetto, tra cui Argotec, che ha curato la qualifica del payload e la sezione di Ferrara dell’INFN, che ha dato un contributo fondamentale alla realizzazione del pletismografo, interamente sviluppato nei nostri laboratori”.
Il progetto, una volta completata la fase di analisi dei dati, consentirà da un lato di comprendere meglio come il sistema cardiovascolare si adatti all’ambiente spaziale e, dall’altro, di validare l’uso del sistema pletismografico come strumento di monitoraggio semplice e non invasivo della salute umana nelle missioni spaziali, particolarmente utile per il futuro dell’esplorazione oltre la bassa orbita terrestre.
“Il progetto Drain Brain 2.0 ci fa capire come gli sforzi di ricerca orientati alle missioni spaziali abbiano anche molteplici ricadute benefiche a Terra, – commenta Silvia Mari, responsabile del progetto per ASI – oggi dimostriamo che è possibile monitorare in modo semplice e non invasivo lo stato del sistema cardiocircolatorio degli astronauti esposti ad un ambiente estremo; domani potremo usufruire di questo strumento nella pratica clinica terrestre, che potrà semplificare, rendere accessibile e sostenibile anche a domicilio la misurazione di parametri cardiovascolari critici in pazienti con patologie cardiovascolari, con conseguenti benefici sulla gestione terapeutica”.
Il progetto IRIS ha portato alla realizzazione e alla sperimentazione in orbita di innovativi rivelatori di radiazione ionizzante, indossabili, ultraleggeri e in grado di trasmettere in tempo reale la dose di radiazione assorbita da ogni membro dell’equipaggio, permettendo di attivare un allarme immediato in caso di sovraesposizione. Il gruppo di progetto è composto da INFN-TTLab, Kayser Italia e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata.
La campagna sperimentale ha coinvolto gli equipaggi Crew-10 e Crew-11. Crew-10 ha effettuato 3 sessioni di una settimana ciascuna, con il dosimetro alternativamente indossato dall’astronauta installato sul payload ASI LIDAL, al fine di calibrare e confrontare le risposte strumentali. Successivamente, a giugno, la NASA ha concordato con l’ASI la possibilità di effettuare 4 ulteriori sessioni, una con Crew-10 e 3 con Crew-11.
Il gruppo scientifico sta ora analizzando i dati raccolti da tutte le sessioni, effettuate fra marzo e dicembre 2025.
“Nel progetto IRIS sono state verificate le potenzialità di dosimetri personali realizzati a base di semiconduttori innovativi (organici e perovskiti) che possono rivelare fotoni e protoni di alta energia anche in forma di film sottili nanometrici e micrometrici – spiega Beatrice Fraboni dell’Università di Bologna, responsabile del progetto per il TTLab-INFN – i dosimetri IRIS sono ultrasottili e flessibili, garantiscono peso e volume estremamente ridotti rispetto ai semiconduttori tradizionali e richiedono una potenza operativa molto bassa, con evidenti vantaggi in termini di integrazione nei payload e di sicurezza dell’equipaggio spaziale, che potrà indossarli impercettibilmente per tutto il tempo di permanenza in habitat extraterrestre, tenendo monitorata in tempo reale la dose di radiazione ricevuta”.
“La protezione dalle radiazioni è una tecnologia necessaria per le future missioni di esplorazione spaziale umana oltre l’orbita bassa, cioè fuori dalla magnetosfera terrestre – aggiunge Marino Crisconio, responsabile del progetto per ASI – monitorare la dose di radiazione nel tempo in modo personalizzato per ogni astronauta è un prerequisito essenziale: farlo con dosimetri innovativi, ultrasottili e flessibili come quelli di IRIS potrà certamente essere di beneficio. Le sue caratteristiche lo rendono peraltro suscettibile anche di interessanti usi a Terra, ad esempio nel caso di lavoratori esposti a zone contaminate da radiazioni o di pazienti che debbano sottoporsi a radioterapia”.
