La sensazione di assenza di peso, o gravità zero, si verifica quando gli effetti della gravità non si sentono. Tecnicamente parlando, la gravità esiste ovunque nell’universo perché è definita come la forza che attrae due corpi l’uno all’altro. Ma gli astronauti nello spazio di solito non sentono i suoi effetti.

La Stazione Spaziale Internazionale, per esempio, è in caduta libera perpetua sopra la Terra. Il suo movimento in avanti, tuttavia, è quasi uguale alla velocità della sua “caduta” verso il pianeta. Questo significa che gli astronauti all’interno non sono tirati in nessuna direzione particolare. Quindi galleggiano.

Non dover sopportare il peso sui piedi sembra rilassante, ma a lungo termine ci sono molti problemi di salute associati ad esso. Le ossa e i muscoli si indeboliscono, e anche altri cambiamenti avvengono nel corpo. Una delle funzioni della ISS è quella di studiare come la salute degli astronauti sia influenzata da lunghi periodi in assenza di peso.

Sperimentare l’assenza di peso

Non è necessario lasciare la Terra per sfuggire (brevemente) ai vincoli della gravità. Chiunque abbia superato la cima della collina in un veloce ottovolante, o si sia seduto in un piccolo aereo spinto giù improvvisamente dal vento, ha sperimentato brevemente l’assenza di gravità.

Periodi più prolungati sono possibili in aerei che volano in parabola. Il programma di volo a gravità ridotta della NASA, per esempio, fa volare gli aerei in una serie di circa 30-40 parabole per i ricercatori per condurre esperimenti a bordo. Ogni salita produce una forza pari a circa il doppio della forza di gravità per 30 secondi. Poi, quando l’aereo, chiamato anche “Vomit Comet” perché fa venire la nausea ad alcuni passeggeri, raggiunge la cima della parabola e scende, i passeggeri sentono la microgravità per circa 25 secondi. (Se volete sperimentare questo da soli, aziende come la Zero G Corp. forniscono giri in aereo senza peso, ovviamente a pagamento.)

La troupe e gli attori del film “Apollo 13” hanno trascorso ore a bordo di un aereo che ha fatto voli parabolici più e più volte. Questo ha permesso agli attori di “galleggiare” realmente durante il loro tempo nella navicella spaziale del film, piuttosto che affidarsi a fili ingombranti.

Gli astronauti, tuttavia, sperimentano l’assenza di peso per periodi molto più lunghi. Il più lungo tempo prolungato trascorso nello spazio ha avuto luogo nel 1994-95, quando Valeri Polyakov ha trascorso quasi 438 giorni nello spazio.

Anche pochi giorni nello spazio possono presentare problemi di salute temporanei, come ha scoperto Heidemarie Stefanyshyn-Piper dopo aver trascorso due settimane nello spazio durante STS-115 nel 2006. Durante una conferenza stampa dopo l’atterraggio, Piper è svenuta, perché non si era ancora riadattata alla gravità.

Effetti temporanei sulla salute

L’assenza di peso fa sì che diversi sistemi chiave del corpo si rilassino, perché non stanno più combattendo la forza di gravità. Il senso del su e giù degli astronauti si confonde, ha detto la NASA, perché il sistema vestibolare non può più capire dove sono la terra e il soffitto. I progettisti dei veicoli spaziali ne tengono conto; la ISS, per esempio, ha tutte le sue scritte sulle pareti che puntano nella stessa direzione.

I membri dell’equipaggio sperimentano anche un disturbo nel loro sistema propriocettivo, che dice dove le braccia, le gambe e altre parti del corpo sono orientate l’una rispetto all’altra. “La prima notte nello spazio, quando mi stavo addormentando”, ha detto un astronauta dell’Apollo in un’intervista alla NASA, “mi sono improvvisamente reso conto che avevo perso la cognizione… delle mie braccia e gambe. Per quanto la mia mente potesse dire, i miei arti non erano lì.”

Questo disorientamento può causare agli astronauti la nausea per alcuni giorni. Un esempio famoso ha avuto luogo durante l’Apollo 9 nel 1969. Rusty Schweickart ha dovuto cambiare una passeggiata spaziale programmata perché si sentiva male. La preoccupazione era che se avesse vomitato mentre era nella sua tuta spaziale, il liquido avrebbe potuto diffondersi attraverso il suo casco (rendendo difficile la vista) o interferire con l’apparato respiratorio e causargli potenzialmente la morte per soffocamento.

I veicoli spaziali devono anche essere progettati per tenere conto della microgravità. Durante le passeggiate spaziali, per esempio, gli astronauti hanno bisogno di ulteriori appigli e punti di appoggio all’esterno del loro veicolo spaziale in modo che possano ancorarsi e non galleggiare via. (Gli astronauti si attaccano anche con delle cinghie nel caso in cui perdano la presa.)

Effetti sulla salute a lungo termine

Gli astronauti nello spazio per settimane o mesi possono avere dei problemi. Il calcio nelle ossa viene secreto attraverso l’urina. Man mano che le ossa si indeboliscono, gli astronauti sono più suscettibili di romperle se scivolano e cadono, proprio come le persone con l’osteoporosi. Anche i muscoli perdono massa.

Ma il tempo sulla Stazione Spaziale Internazionale ha aiutato la NASA a condurre studi su come la salute degli astronauti è influenzata dal tempo in assenza di peso. L’agenzia ha già apportato dei cambiamenti. Per esempio, ha sostituito l’interim Resistive Exercise Device (iRED) con l’Advanced Resistive Exercise Device nel 2008, permettendo agli astronauti di fare sollevamento pesi senza “massimizzare” il loro peso massimo. ARED è collegato a migliori risultati nella densità ossea e nella forza muscolare, anche se tutte le conclusioni nello spazio sono difficili da trarre (in generale) poiché la popolazione di astronauti è già in forma ed estremamente piccola.

Gli astronauti hanno in genere un periodo di esercizio assegnato di due ore al giorno nello spazio per contrastare questi effetti; questo tempo non solo include l’esercizio cardiovascolare e il sollevamento pesi, ma anche il tempo per cambiare i vestiti e impostare o smontare le attrezzature. Nonostante l’esercizio, ci vogliono ancora mesi di riabilitazione per adattarsi sulla Terra dopo una tipica missione spaziale di sei mesi. Più recentemente, i medici hanno scoperto i cambiamenti della pressione degli occhi in orbita. La NASA ha monitorato i cambiamenti di visione negli astronauti che erano sulla stazione spaziale, ma niente di così grave da causare preoccupazione. La sua causa è ancora sotto inchiesta, anche se un possibile colpevole include il fluido spinale che rimane costante in microgravità invece del normale spostamento che avviene sulla Terra quando ci si sdraia o ci si alza. Oltre al fluido spinale, uno studio del 2017 ha monitorato i cambiamenti sia negli astronauti a breve che a lungo volo. Alcuni studi sottolineano anche che gli astronauti sperimentano un livello leggermente elevato di anidride carbonica sulla stazione a causa del sistema di filtraggio; quel gas può anche contribuire a problemi agli occhi.

L’ex astronauta della NASA Scott Kelly ha partecipato a una rara missione di un anno sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2015-16. Suo fratello gemello ed ex astronauta della NASA Mark (che si è ritirato prima di Scott) ha accettato di partecipare, insieme a Scott, a diversi “esperimenti gemelli” per confrontare la salute di Scott nello spazio con quella di Mark a terra.

I risultati preliminari di uno studio rilasciato nell’ottobre 2017 hanno mostrato che diversi geni si accendono o si spengono nello spazio. Anche altri studi discussi all’inizio di quell’anno hanno rivelato sottili cambiamenti. Per esempio, i telomeri (che rallentano il deterioramento dei cromosomi) in Scott si sono temporaneamente allungati nello spazio. Scott ha anche avuto un leggero deterioramento della capacità cognitiva (velocità di pensiero e precisione) e la formazione delle ossa, anche se non abbastanza per essere preoccupante.

Scienziati che lavorano con esperimenti di salute microgravità notare che spesso i cambiamenti visti in orbita imitano ciò che accade quando le persone invecchiano naturalmente, anche se spesso i processi sono diversi. Un gruppo di ricercatori canadesi – alcuni dei quali hanno esperienza nella medicina spaziale – hanno accesso a una struttura sanitaria a lungo termine per gli anziani presso l’Università di Waterloo. Lì, i ricercatori possono misurare gli anziani nelle loro residenze piuttosto che portarli in un laboratorio, dove le condizioni sono artificiali e possono mascherare o esagerare alcune condizioni di salute.