Approfondimento: Gli astronauti testano la nuova imbracatura ginnica

Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA
Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA

Immaginiamo di voler utilizzare un tapis roulant. Niente di più facile! Basta salirvici, selezionare il programma di attività desiderato, ed iniziare a camminare o a correre ritmicamente all'opportuna velocità, magari ascoltando la propria musica preferita.

Nello spazio la cosa non è così semplice, come illustrato da una nota apparsa recentemente sul sito ufficiale del [url=http://www.nasa.gov/centers/glenn/home/index.html]Glenn Research Center[/url] della NASA.

Per gli abitanti della Stazione Spaziale Internazionale, l'utilizzo del tapis roulant oltre ad essere di fondamentale importanza dal punto di vista medico-fisiologico, è anche più complicato di quello che si potrebbe pensare.
Gail Perusek, Manager for Exercise Physiology and Countermeasures Project presso il Glenn Research Center della NASA, ha spiegato sulle pagine di nasa.gov che: “Gli astronauti fanno esercizi fisici per vari motivi, e questo tipo di attività produce benefici sia psicologici che fisiologici andando a contrastare il decondizionamento fisico causato dalla lunga esposizione alla microgravità. Come si sa, nei voli spaziali a lunga durata, il corpo umano subisce una degradazione nel tessuto osseo paragonabile al fenomeno dell'osteoporosi, e sia l'apparato muscolare che quello cardiovascolare, se non opportunamente esercitati, perdono di efficienza con il tempo.”

Un po' come in tutte le palestre qui sulla Terra, anche sull'ISS esiste una buona varietà di attrezzature ginniche, fra cui un resistance device, un ciclo-ergometro e due tapis roulant.
I due differenti tipi di tapis roulant presenti sull'ISS sono il Treadmill with Vibration Isolation System (TVIS) e il Combined Operational Load Bearing External Resistance Treadmill (COLBERT) appena installato. Essi sono differenti fra di loro, ma entrambi necessitano allo stesso modo di imbracature. Gli astronauti devono quindi logicamente utilizzare un'imbracatura elastica che mantenga essi uniti al tapis roulant durante l'esercizio, per ovviare alla microgravità. L'imbracatura evita loro di fluttuare via dall'attrezzo ed inoltre esercita un carico esterno sui loro corpi, al fine di simulare la gravità terrestre.

L' imbracatura utilizzata sulla Stazione Spaziale fin'ora, ha alcuni inconvenienti. Non è comoda e ha una regolazione limitata. Durante il suo utilizzo, alcuni astronauti hanno riportato l'insorgenza di irritazioni cutanee e di dolori ai fianchi e alle spalle. Giocoforza, i membri dei vari equipaggi spesso si astengono dal caricare i propri fisici nelle modalità opportune per garantire il mantenimento dello stato di salute dei propri muscoli e delle proprie ossa. La logica che ha sempre guidato l'utilizzo delle imbracature è quella di arrivare ad applicare il maggior carico possibile (idealmente l'equivalente dell'effettivo peso dell'astronauta sulla Terra) per incrementare al meglio i benefici e ridurre i rischi per la salute.

“La perdita del tessuto osseo nello spazio avviene ad un tasso più rapido di quello che avviene sulla  sulla Terra normalmente” ha proseguito Perusek. “Nello spazio gli astronauti non si sottopongono esattamente alla stessa quantità e qualità di carichi ripetitivi di quello che facciamo noi sulla Terra, e il calo della densità ossea occorre appunto, quando lo scheletro non è sollecitato.”

La necessità di una nuova imbracatura più comoda ed efficiente ha ispirato lo sviluppo di un nuovo dispositivo da parte dei tecnici del Glenn Research Center della NASA. Questo progetto, intrapreso in collaborazione con la Cleveland Clinic e finanziato dall'Human Research Program del Johnson Space Center della NASA di Houston, ha prodotto una nuova tipologia di imbracatura battezzata “The Glenn Harness”. Il team del Glenn Research Center ha anche sviluppato delle strumentazioni customizzate per la misura dei carichi sulle cinghie durante il loro utilizzo. Attualmente sulla Stazione Spaziale si stanno testando due Glenn Harnesses nell'ambito di uno studio chiamato Harness Station Development Test Objective, o Harness SDTO. Delle imbracature addizionali verranno presto testate sull'ISS da differenti membri dei vari equipaggi.

Sempre secondo il sito ufficiale dell'ente spaziale statunitense, i lavori che hanno portato alla Glenn Harness hanno avuto inizio quattro anni fa, quando i teams del Glenn Center della NASA, della ZIN Technologies di Middleburg Heights, Ohio, e della Cleveland Clinic iniziarono a lavorare sul progetto. Subito venne inteso che l'imbracatura doveva essere pensata più che altro come uno zaino il cui carico veniva distribuito fra le cinghie sulle spalle e la fascia attorno alla vita. Il team quindi si recò in Colorado per consultare i principali produttori di zaini, come l'Osprey e la Keltry. Di seguito , il gruppo di studio iniziò a progettare e creare dei prototipi della nuova imbracatura (i primi prototipi derivavano da zaini disassemblati e riadattati) dando infine inizio alla fase di testing.

“Al Glenn, abbiamo a disposizione un Enhanced Zero-Gravity Locomotion Simulator (eZLS) dove possiamo simulare l'esercizio sul tapis roulant con soggetti umani,” ha proseguito Perusek. “Abbiamo testato i prototipi con il nostro treadmill determinando, durante una comparazione in parallelo fra i due sistemi, che la nuova imbracatura era più confortevole di quella in uso e che era in grado di distribuire i carichi in maniera più bilanciata.”

Il team di ricercatori, fra l'altro, ha potuto godere anche degli input forniti dai membri dei vari equipaggi che si sono succeduti sull'ISS, e che hanno essi stessi pensato a delle migliorie per l'imbracatura utilizzata nelle sessioni con i treadmill. Per esempio, l'idea di impiegare tessuto antimicrobico (contenente ioni di argento) per le cinghie dell'imbracatura è venuta a seguito dell'osservazione di un astronauta riguardo all'ammontare di sudore accumulatosi via via su di esse, senza che si avesse avuta la possibilità di effettuarne il lavaggio.
Al termine del lavoro di ricerca, progettazione e di testing, il team ha lavorato con la Terrazign Inc. di Portland, Oregon, per creare l'imbracatura atta al volo. La flight harness è stata quindi spedita al Johnson Space Center nella primavera del 2009, dove è stata perfezionata con degli equipaggiamenti per la rilevazione dei carichi. La prima imbracatura è stata inviata in orbita nel Settembre del 2009.
Gli astronauti che partecipano a questo studio utilizzeranno e valuteranno la vecchia e la nuova imbracatura e compileranno dei questionari dopo ogni sessione di impiego per fornire dati qualitativi sul comfort. Il team ha anche ideato degli speciali sensori, denominati trasduttori di fibbia, che misureranno l'ammontare della tensione nelle varie cinghie e il carico esterno che ogni astronauta utilizza nel corso della propria attività fisica.
Gli spazionauti, una volta fatto ritorno sulla Terra, condivideranno le proprie sensazioni con la dott.ssa Perusek e con il suo team nel corso delle varie procedure di debriefing. Se il feedback sarà favorevole, la nuova imbracatura verrà incorporata nell'equipaggiamento ginnico standard degli abitanti dell'ISS.
La sperimentazione in volo durerà fino al Novembre 2010, con l'Expedition 24, e comprenderà i risultati forniti da sette membri dei vari equipaggi.

“Lavorare ad un progetto che ha il potenziale di influenzare positivamente e direttamente gli astronauti è molto gratificante. La maggior parte del nostro sforzo è andata in questa direzione, e speriamo che i vari equipaggi potranno trarne dei benefici, in futuro. Fino a quando avremo una presenza umana nello spazio, gli astronauti dovranno fare attività fisica a gravità zero, o a gravità parziale, come sulla Luna, ed avranno necessità di sistemi di imbracatura confortevoli.” Ha concluso la dott.ssa Perusek.

Nell'immagine allegata: The Glenn Harness (Image credit: NASA)

Luca Frigerio

Impiegato nel campo delle materie plastiche e da sempre appassionato di spazio. E' iscritto a forumastronautico.it dal Novembre 2005 e da diversi anni sfoga parte della sua passione scrivendo per astronautinews.it. E' consigliere dell'Associazione Italiana per l'Astronautica e lo Spazio (ISAA)