La vita nello spazio - Laboratorio di Geomatica

Imago Mundi
La vita nello spazio
Matilde Conti
Alessia Gavezzoli
Valentina Moscatelli
Laura Pignotti
Liceo Classico A. Volta, classe II A
Anno Scolastico 2009/2010
La vita nello spazio
• La possibilità di vivere nello spazio
• Lo spazio e la medicina
• Lo spazio e l’agricoltura
E infine…
La riuscita degli esperimenti: la vita
dell’astronauta
FONTI
Possibilità di vita nello spazio
Gli animali hanno tessuti e organi molto simili a quelli
umani e, perciò, vengono impiegati nelle ricerche
spaziali per constatare gli effetti che lo spazio può sortire
sul corpo e la mente umana.
Scopi degli esperimenti
•Controllare la potenza delle radiazioni nello
spazio
•Verificare la resistenza del corpo alle radiazioni
•Constatare la reazione del cuore alle
sollecitazioni
•Controllare la pressione sanguigna in assenza di
gravità
Primi esperimenti eseguiti
• 1951 hanno inizio le spedizioni sovietiche,
seguite nel 1957 dal lancio dello Sputnik con la
cagnetta Laika, programmato come senza
ritorno.
• 1959 anche gli Americani inviano la scimmietta
Miss Sam, ma l’esperimento fallisce. La scimmia
mostrava chiari segni di insofferenza
Esperimenti recenti
• Sulla ISS (Stazione Spaziale
Internazionale) sono state
inviate quattro larve di Painted
Lady , che hanno compiuto la
metamorfosi completa.
• Si tratta di quattro esemplari
scelti per studiare gli effetti
della microgravità, per
osservare cosa cambi nella
loro crescita rispetto a quelle
terrestri e per testare la loro
capacità di adattamento al
“galleggiamento” a mezz’aria.
• L’Agenzia Spaziale italiana,
seguendo uno studio
dell’università di Bari, ha
inviato nello spazio topi per
cento giorni.
• I topi sono stati alimentati
forzatamente ed esposti
all’assenza di gravità per
osservare quali siano gli effetti
di queste condizioni
sull’apparato scheletricolocomotore degli animali.
ISS(Stazione Spaziale Internazionale)
• Dal 2 novembre 2000 è abitata
• Hanno contribuito alla costruzione:
Stati Uniti, Russia, Giappone, Canada, Italia, Belgio,
Olanda, Danimarca, Norvegia, Francia, Spagna,
Germania, Svezia, Svizzera, Gran Bretagna e
Brasile.
• Le ricerche condotte nei suoi sei laboratori
spazieranno dalla medicina ai materiali, dalla
scienza fondamentale allo studio delle risorse
terrestri.
• Quest’anno inizierà ad essere abitata da sei
persone.
ASI (Agenzia Spaziale Italiana)
• Nasce nel 1988
• E' un ente pubblico nazionale, che dipende dal
Ministero dell'Università e della Ricerca e opera in
collaborazione con il Ministero della Difesa, il
Ministero dell'Ambiente, il Ministero dello Sviluppo
Economico.
• L'ASI ha oggi contribuisce tanto nell'Agenzia Spaziale
Europea, quanto a livello mondiale,mantenendo un
rapporto di collaborazione con la NASA,e la Stazione
Spaziale Internazionale.
• Grazie all’utilizzo dei sistemi come Cosmo Sky-Med,
l’ASI è in grado di osservare la Terra per prevedere e
prevenire disastri ambientali, assicurare rapidi
interventi nelle aree di crisi, misurare gli effetti del
cambiamento climatico.
Corpo umano in assenza di
gravità:primi risultati
I primi esperimenti vengono eseguiti negli anni ‘70 da William
Thornton, astronauta e medico degli Stati Uniti, che partecipò
alla missione Skylab Medical Experiments Altitude Test (1979).
Essa consisteva in una simulazione di volo di 56 giorni con
l’obiettivo di ottenere risultati medici utili per le esperienze di volo
successive Skylab 2 , 3 e 4.crelative al deterioramento della massa
muscolare e alla successiva perdita della forza.
Per quanto riguarda il sistema nervoso e l’adattamento dell’organismo
umano in assenza di gravità, Thornton nel 1983, raccolse diversi
dati durante la missione dello Space Shuttle Challenger, della
durata di circa 145 ore.
Atrofia muscolare e
osteoporosi
Diversi sono stati gli esperimenti condotti per spiegare il fenomeno della
decalcificazione ossea o delle modificazioni muscolari conseguenti
all’assenza di gravità nello spazio:
Uno studio della University of New South Wales che ha riprodotto le
condizioni di microgravità dello spazio ha provato che in assenza di gravità
aumentano le proteine che causano l’abbassarsi della densità ossea e
diminuiscono quelle antiossidanti. Di conseguenza si ha sia il calo di
tessuto osseo e muscolare sia la riduzione del volume del sangue
Uno studio dell’ESA rivela che la mancata percezione del peso avvia un
processo di decalcificazione ossea pari all’1%, dati dimostrati da un
gruppo di studiosi del dipartimento di anatomia dell’Università di Bari
inviando nello spazio delle cellule ossee per dodici giorni, verificando che
in assenza di gravità gli osteoclasti lavorano di più causando la riduzione
ossea.
Contributo ASI alla medicina
• L’HPA testa la degradazione muscolare e le
strategie di movimento dell’arto superiore in
assenza di gravità.
• L’ALTEA individua le conseguenze della
radiazione cosmica sia a livello celebrale sia a
livello visivo.
• L’ELITE-S2 ricerca le modalità di adattamento
del sistema motorio mediante il sistema
nervoso centrale.
Lo spazio e l’agricoltura
• I recenti esperimenti hanno provato che in assenza di gravità è
possibile la crescita di piante, seppur con anomalie:
_ le radici crescono con direzione casuale
_ la struttura presenta malformazioni
_ i processi vitali risultano modificati
• Importanza degli studi sugli organismi vegetali:
_ spiegare meccanismi di sviluppo ancora poco chiari
_ auto-produrre cibo nelle navicelle spaziali per lunghe spedizioni
Gli esperimenti
• EUROPA = esperimento WAICO - laboratorio
Columbus (2007)
• ITALIA
(2005)
= esperimento PHOTO - istituto Cnr Italy
• RUSSIA = esperimento patata peruviana per
futuro viaggio
“interplanetario” su Marte – Università di Kursk / ISS
(2005)
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GIAPPONE = esperimento orzo – ISS (2006)
EUROPA = esperimento WAICO - laboratorio
Columbus
WAICO = (ondeggiamento e attorcigliamento delle radici di Arabidopsis a
diversi livelli di gravità) è l ’esperimento che sta per essere portato a
termine dall’ equipaggio di Atlantis
CHI = dell’ Agenzia Spaziale Europea (ASE)
DOVE = laboratorio Columbus
SCOPO = esaminerà specificamente l’impatto dell’assenza di peso sulla
crescita delle radici della pianta.
PROCEDURA = una pianta di Arabidopsis naturale e una geneticamente
modificata vengono fatti crescere a diversi livelli di gravità in condizioni
controllate di temperatura, luce e umidità.
TEMPO = 10 -15 giorni
ITALIA = esperimento PHOTO - istituto Cnr
(Italy)
PHOTO = nome che deriva dal satellite Foton dell'agenzia spaziale Europea
messo in orbita intorno alla Terra ad un'altezza di 300 Km per l’ esperimento
CHI = Istituto di cristallografia del Cnr – Agenzia Spaziale Italiana (ASI)
DOVE = navicella spaziale russa Biopan-Foton
SCOPO = studio delle risposte degli organismi biologici alle condizioni
esistenti nello spazio
PROCEDURA = far sopravvivere e sviluppare organismi fotosintetici ossigenici
nello spazio (piante superiori o microrganismi ). Le radiazioni in
opportune condizioni di luce stimolano la fotosintesi e la sintesi di
composti con attività antiossidante
TEMPO = 16 giorni (31 maggio – 16 giugno)
RUSSIA = Università di Kursk / ISS
ESPERIMENTO = orto spaziale a gravità zero
CHI = cosmonauti Russi - Università di ingegneria nazionale Perù – Università
di Kursk
DOVE = Stazione Spaziale Internazionale (ISS)
SCOPO = i cosmonauti in volo per Marte (spedizione di circa tre anni)
possono avere cibo naturale da consumare. L’esperimento è anche un
primo passo verso nuove tecniche di coltivazione che potranno migliorare
la qualità del cibo consumato sulla Terra (fattore inquinamento)
PROCEDURA = fare sviluppare e crescere una patata peruviana
GIAPPONE = ISS
ESPERIMENTO = coltivazione di orzo nello spazio
CHI = Sapporo Breweries, la principale azienda produttrice di birra
giapponese , l'Università di Okayama e Russian Academy of Sciences
DOVE = Stazione Spaziale Intenazionale (ISS)
SCOPO = testare la possibilità di coltivare prodotti della terra lontano da
essa e studiare l'adattabilità delle piante allo spazio e ai viaggi spaziali
PROCEDURA = l'orzo necessario è stato prodotto da un raccolto nato da 26
grammi di semi che hanno trascorso 5 mesi, da Aprile a Settembre del
2006, nello spazio. In seguito i semi, una volta tornati dallo spazio, sono
poi stati piantati in una fattoria per le ricerche nelle vicinanze di Tokyo.
Sapporo Breweries
• Uno stock di 100 bottiglie della Sapporo Space Barley doveva essere messa
sul mercato a Novembre del 2006. Purtroppo il produttore giapponese non
è riuscito a ricavare i 630 litri previsti in precedenza, ma solo 100
• La gradazione alcolica media è 5.5
• Gennaio 2009 la Sapporo ha invitato 30 coppie - già selezionate tramite
estrazione a sorte - ad assaggiare la nuova bevanda presso i suoi sei
stabilimenti sparsi nel Paese
• La birra è sul mercato dal 15 gennaio 2010, termine ultimo per l’ acquisto
riservato solo a Giapponesi dai 20 anni in su. Il ricavato andrà in
beneficenza per promuovere l’ educazione scientifica dei bambini e la
ricerca spaziale in Russia e Giappone
La riuscita degli esperimenti: la
vita dell’astronauta
Il 12 Aprile 1961 Yuri Gagàrin partì a bordo della Vostok 1 e
passò circa 108 minuti nello spazio.
Da questo momento i tentativi e le ricerche svolti si
orientarono verso l’ “esportazione” della vita nello spazio.
Ad oggi gli astronauti che popolano le navi spaziali sono in
grado di sopravvivere mesi conducendo una vita per così dire
“normale”.
Una giornata nello spazio
• L’organizzazione e le abitudini
• L’attenzione per la salute
Le abitudini
• La gestione del tempo:
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La ricerca scientifica: microbiologia e medicina
Lo studio e l’osservazione
Le “camminate” nello spazio
La manutenzione del veicolo
• La convivenza: le dinamiche sociali in assenza di
gravità
• La lontananza da casa: i contatti con la Terra
• L’alimentazione:
– I viveri: gli alimenti liofilizzati e gli approvvigionamenti
periodici da Terra
– L’acqua: le riserve e la produzione in orbita
– La coltivazione: la possibilità di produrre autonomamente i
propri alimenti
La salute
• Le condizioni psicologiche: i danni collaterali di
stress e cambiamenti
• Le condizioni fisiche:
– La locomozione: i rischi dell’atrofizzazione
» L’esercizio fisico
– La respirazione: il limite dell’assenza di ossigeno
• La chirurgia:
– Esperimento di operazione chirurgica in assenza di
gravità:rimozione di un tumore dall’avambraccio
– Possibilità di reimpiegarla per astronauti
– Robot chirurgici che possono operare sia nello spazio
manovrati a distanza dalla Terra, sia sulla Terra stessa
Fonti
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http://www.focus.it/Scienza/domanda/Le_piante_crescono_in_assenza_di_gravita.aspx
http://www.explorasciencenow.rai.it/DettNews.aspx?IDNews=662
http://www.freshplaza.it/news_detail.asp?id=15423
http://www.gingerandtomato.com/come-fare/cosa-mangiano-gli-astronauti
http://www.astronauti.com/spazio/necessita/le-necessita-degli-astronauti-nello-spazio.html
http://www.scienzaonline.com/astronomia/esperimento-photo.html
http://www.stampa.cnr.it/docUfficioStampa/comunicati/italiano/2005/Agosto/109_ago.doc
http://www.asi.it/it/flash/abitare/medicina_nello_spazio
http://it.wikipedia.org/wiki/Medicina_spaziale
http://www.astronauti.com/spazio/necessita/la-medicina-dello-spazio.html
http://scienze.zanichelli.it/notizie/2009/05/18/nanomedicina-nello-spazio/
http://www.universonline.it/_astronomia/articoli/01_05_11_a.php
http://www.universita.it/universita-bari-topi-nello-spazio/
http://www.scienceinschool.org/print/619
http://www.lswn.it/comunicati/stampa/2006/ricerca_nello_spazio_in_orbita_il_primo_esperi
mento
http://www.tecnocino.it/articolo/farfalle-nello-spazio/17121/
http://www.corriere.it/scienze_e_tecnologie/08_dicembre_02/birra_spazio_giappone_201fe5
1a-c05d-11dd-a787-00144f02aabc.shtml
http://www.abnnewswire.net/press/en/61872/