La Scienza di Samantha: MATISS-3

Una delle placche di MATISS-1, mostrata prima del lancio. Credits: CNES–Emmanuel Grimault, 2016/ESA

Tutti sappiamo che una casa pulita è un posto salutare in cui vivere. Quindi, così come accade sulla Terra, anche sulla Stazione Spaziale Internazionale la proliferazione dei batteri rappresenta un grosso problema per i suoi abitanti.

Sulla Stazione l’aria e l’acqua vengono costantemente riciclate e i rifiuti possono essere rimossi solo quando un veicolo spaziale lascia l’ISS ogni pochi mesi. Inoltre è noto che, durante le missioni a lunga durata, la risposta immunitaria degli astronauti si abbassa, mettendo fra l’altro l’equipaggio a rischio di potenziali infezioni batteriche. Pertanto, per i membri dei vari incrementi di equipaggio che si avvicendano sull’ISS, mantenere l’avamposto orbitale pulito è una parte fondamentale della propria vita in orbita, appunto per evitare la proliferazione di batteri e funghi in primis.

Il kit di MATISS-1 poco prima di essere aperto. Credits: NASA/ESA

L’obiettivo principale della ricerca Microbial Aerosol Tethering on Innovative Surfaces in the International Space Station (MATISS), è quello di trovare i migliori materiali con i quali costruire una stazione spaziale o un’astronave, soprattutto in vista delle missioni a lunga durata lontano dalla Terra. I ricercatori avranno quindi anche un occhio di riguardo nel monitorare i meccanismi con i quali i batteri formano i biofilm che li proteggono dalle sostanze usate per la pulizia e che li aiutano ad aderire alle superfici.

Un biofilm, o biopellicola, è una sottile aggregazione di microorganismi adesa a un supporto solido inerte o biologico, caratterizzata dalla formazione spontanea di un liquido adesivo e protettivo. Un esempio comune di biofilm è la placca dentale.

Il kit dell’esperimento MATISS installato su di un pannello del laboratorio Columbus. Dei kit addizionali sono visibili mentre galleggiano all’interno della borsa arancione; la foto risale all’Expedition 50. Credits: NASA/ESA

Panoramica

L’esperimento MATISS indaga le proprietà antibatteriche dei materiali nello spazio, per vedere se è possibile rendere gli interni delle astronavi del futuro più facilmente pulibili. Più precisamente, l’esperimento mira a comprendere i meccanismi di adesione dei biofilm in condizioni di microgravità. L’ottimizzazione delle superfici interne dell’International Space Station (ISS), da questo punto di vista, è una sfida. Il primo obiettivo è quello di semplificare le operazioni di decontaminazione di MATISS, per risparmiare il tempo-equipaggio; il secondo obiettivo è inerente all’esplorazione spaziale: la validazione di queste superfici innovative dovrebbe mettere a disposizione delle nuove risorse per lo sviluppo dei veicoli spaziali del futuro, inclusi i contesti dei viaggi a lunga durata.

a) In questo disegno esploso sono visibili:dall’alto verso il basso: il coperchio in policarbonato (in azzurro) e la griglia in alluminio (in grigio). Queste due parti assicurano la circolazione dell’aria grazie a un’intercapedine di 2 mm sul lato del coperchio. I sigilli in Kapton sono stati fissati su entrambi i lati della placca campione per evitare qualsiasi contaminazione da contatto. Una piastra Vitton è stata quindi unita alla base di montaggio in alluminio con due fessure per collegare le fasce in velcro.
b) Fotografia del portacampioni (8,5 cm × 6 cm × 1,2 cm) prima dell’installazione sul Return Grid Sensor Housing del cono di babordo del modulo Columbus della ISS.
Credits: NASA/ESA
Altro disegno esplicativo degli strati che formano una placca di MISS. Credits: ESA

Il team scientifico

L’istituto MEDES e il centro CADMOS, entrambi francesi, sono alla guida di un pool di scienziati d’oltralpe specializzati nella medicina e nella fisiologia spaziale. L’esperimento è stato sviluppato e sponsorizzato dall’agenzia spaziale francese (CNES), con il contributo tecnico dell’École Normale Supérieure de Lyon, della Saint-Gobain e dell’istituto di ricerca CEA Tech – Leti.

Applicazioni

Le applicazioni in ambito spaziale di questo esperimento sono ancora in revisione. In ambito terrestre l’utilizzo di superfici smart negli allestimenti dei trasporti pubblici, delle sale operatorie, degli ambulatori medici, o nei rivestimenti di superfici particolari come i tasti dell’ascensore, potrebbe limitare la diffusione di batteri potenzialmente patogeni.

Descrizione

Le placche del primo esperimento MATISS-1, sono state lanciate il 16 novembre 2016 da Bajkonur con la Soyuz MS-03 che ha dato il via alla missione Proxima dell’astronauta francese Thomas Pesquet. Esse sono state collocate nel laboratorio europeo Columbus, dove nel corso dei mesi hanno esposto all’ambiente della Stazione cinque materiali potenzialmente innovativi selezionati dal CNES, e una placca in vetro che è servita come controllo. Questi materiali tecnologici vanno dai polimeri green, ai polimeri ceramici e alla silice ibrida idrorepellente.

Questo primo set di placche ha fornito dei dati che sono stati considerati dai ricercatori il punto di partenza per il proprio lavoro. Quattro contenitori di campioni sono stati collocati in tre differenti zone di Columbus, dove sono rimasti per sei mesi. Una volta tornati sulla Terra, i ricercatori hanno caratterizzato i depositi formati su ciascuna superficie e hanno usato il materiale di controllo per valutare il livello e la tipologia di contaminazione.

MATISS-2, l’evoluzione di MATISS-1, ha visto l’impiego di quattro contenitori per campioni identici, contenenti tre differenti tipi di materiali e installati in una singola posizione in Columbus. Questo studio ha voluto comprendere meglio i meccanismi di diffusione delle contaminazioni nel tempo sulle superfici dei campioni e su quella di controllo. Le placche di MATISS-2 sono rientrate sulla Terra nell’agosto del 2019 con una Dragon di SpaceX.

Le placche di MATISS-2 nel modulo Columbus. Credits: ESA/NASA

Sempre nell’agosto del 2019 è iniziato MATISS-2.5, un’ulteriore evoluzione della ricerca francese, la quale ha inteso studiare i meccanismi di diffusione delle contaminazioni, questa volta nello spazio (nel senso di atmosfera di bordo), su delle superfici idrofobiche usando dei campioni appositamente modellati. Queste placche sono state installate dall’astronauta della NASA Andrew Morgan nel laboratorio europeo Columbus.

Le placche di MATISS-2.5 all’interno del laboratorio europeo Columbus. Credits: ESA

Lo scorso 20 di maggio, Samantha Cristoforetti ha posizionato le placche di MATISS-3 contenenti altre sostanze da testare, sempre nel modulo Columbus. Dopo qualche mese di permanenza a bordo, anche queste placche verranno riportate sulla Terra per le opportune analisi.

È previsto che le varie sessioni dell’esperimento MATISS debbano continuare almeno fino all’Expedition 68.

Fonti: NASA; ESA; npj microgravity

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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)