La Scienza di Samantha: Acoustic Diagnostics

L'astronauta della NASA Andrew Morgan participa ad una sessione della ricerca Acoustic Diagnostics. Credits: NASA

Come è ormai noto da diversi anni, gli ambienti della Stazione Spaziale Internazionale sono relativamente rumorosi. Le varie apparecchiature in funzione, i sistemi di controllo ambientale e le attività dell’equipaggio producono un rumore di sottofondo continuo anche durante i periodi di riposo degli astronauti; a ciò si aggiunge inoltre l’esposizione continua alla microgravità. Che effetti hanno tutti questi fattori sulle capacità uditive degli astronauti nel corso delle missioni spaziali di lunga durata? È possibile mettere in pratica delle contromisure per contrastare gli eventuali effetti negativi? Questi eventuali effetti negativi sono transitori o permanenti?

A tutti questi interrogativi, dal marzo 2019 sta tentando di rispondere l’esperimento Acoustic Diagnostics a bordo dell’ISS.

L’indagine Acoustic Upgraded Diagnostics In-Orbit (Acoustic Diagnostics) monitora le capacità uditive dei membri degli equipaggi dell’ISS prima, durante e dopo il volo al fine di rilevare i possibili effetti avversi dei rumori di bordo e della microgravità sul loro apparato uditivo.

Descrizione

Il monitoraggio degli effetti della microgravità e dell’ambiente acustico a bordo della Stazione in funzione del tempo trascorso a bordo, è importante per quantificare i sintomi premonitori di una lieve insufficienza uditiva. Questi effetti possono essere temporanei o permanenti e potrebbero portare a dei danni più significativi all’udito nelle future missioni di esplorazione spaziale di lunga durata.

Le condizioni di microgravità potrebbero influenzare l’equilibrio idrostatico del corpo aumentando la pressione dei fluidi nella testa e di conseguenza disturbando la trasmissione all’orecchio medio. Le anomalie della pressione nella coclea, potrebbero infine danneggiarne le strutture.

L’indagine Acoustic Diagnostics intende contribuire a comprendere meglio se la sicurezza dell’udito è un problema critico per la progettazione delle future missioni di lunga durata e quali contromisure potrebbero essere eventualmente necessarie. Tuttavia, effettuare test audiometrici in un ambiente rumoroso come quello della ISS, è un’operazione delicata che necessita di una particolare tipologia di test basati sulle emissioni otoacustiche (OtoAcoustic EmissionsOAE).

Le OAE sono dei suoni prodotti dal nostro orecchio interno in risposta a uno stimolo sonoro con l’intenzione di raccogliere le informazioni da inviare al nostro cervello. Nell’orecchio interno ci sono delle cellule ciliate che fungono da recettori sensoriali e che rispondono ai suoni esterni vibrando; questa vibrazione produce essa stessa un suono molto tenue che riecheggia nell’orecchio medio e che può a sua volta venire captato da delle particolari cuffie e registrato dall’apposita strumentazione.

Il test basato sulle OAE impiegato nella ricerca Acoustic Diagnostics è un esame oggettivo, non contempla la partecipazione attiva del soggetto e non è influenzato dal rumore ambientale in quanto utilizza dei particolari stimoli sonori. Il test OAE è utile per scoprire quanto bene funziona l’orecchio interno e la sua coclea.

Luca Parmitano si sottopone al test Acoustic Diagnostics durante la sua missione Beyond svoltasi fra luglio 2019 e febbraio 2020. Credits: ESA/NASA

Lo sviluppo di dispositivi portatili in grado di effettuare accurate diagnosi sull’udito in un ambiente rumoroso potrebbe essere di utilità anche nelle applicazioni di medicina del lavoro, negli ambienti industriali rumorosi, al fine di rilevare gli effetti temporanei o permanenti sulle capacità uditive dei lavoratori esposti al rumore. Naturalmente, il sistema diagnostico avanzato studiato per questa ricerca, potrebbe avere ulteriori diverse applicazioni cliniche anche sulla Terra.

Operatività

Due membri dell’equipaggio effettuano tre misurazioni durante il volo con un intervallo di due mesi; inoltre effettuano una misurazione prima del volo e due dopo il rientro. Dopo ciascuna sessione i dati vengono trasmessi a Terra. Gli astronauti devono seguire una sequenza predisposta di eventi: calibrazione nel condotto uditivo, test OAE e trasmissione dei dati a mezzo di un apposito software. La durata di ciascuna sessione è di 75 minuti. Il soggetto accende il laptop e indossa le cuffie per eseguire le misurazioni audio e utilizza l’app per astronauti EveryWear per rispondere ai questionari.

Schema complessivo del sistema di acquisizione dell’esperimento Acoustic Upgraded Diagnostics In-Orbit (Acoustic Diagnostics). Credits: Arturo Moleti
L’astronauta europeo Matthias Maurer si sottopone al test Acoustic Diagnostics il 24 gennaio 2022

L’esperimento è stato sviluppato dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata, è sponsorizzato dall’ESA, ha una durata che va dal marzo 2019 al settembre 2023 e coinvolge le Expedition 59/60, 61/62, 63, 65, 66, 67, 68 e 69.
Come i colleghi che l’hanno preceduta e la seguiranno, anche Samantha Cristoforetti prenderà parte a questo e anche agli altri esperimenti che sono in programma durante la sua missione Minerva.

Nei due filmati seguenti è possibile notare il rumore di fondo che incessantemente caratterizza gli ambienti della parte USOS (United States Orbital Segment) della Stazione. Sono un po’ datati, ma la situazione acustica attuale non è molto cambiata oggi.

In questo altro filmato possiamo notare la maggiore rumorosità del lato russo della Stazione.

Fonti: NASA; Wikipedia

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Luca Frigerio

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