Sarah Solbiati, l’astronauta analogica

La dottoressa Sarah Solbiati è una ricercatrice del Politecnico di Milano che ha deciso di fare da cavia ai suoi stessi esperimenti. È diventata cioè un'astronauta analogica che partecipa a simulazioni di missioni spaziali sulla Terra: settimane in habitat estremi dove si vivono le stesse condizioni di isolamento, privazione sensoriale e stress di un lungo viaggio nello spazio. Lei, oltre che ricercatrice, è anche un astronauta analogica. Che cosa vuol dire? Essere astronauta analogica significa partecipare a delle missioni che simulano alcuni aspetti di una missione spaziale. Sulla Terra è necessario approfondire questi aspetti che troviamo nello spazio, come ad esempio microgravità, radiazioni e permanenza in isolamento, perché in orbita abbiamo un numero limitato di astronauti su cui studiarli. In particolare, io ho partecipato a due missioni di isolamento in habitat, dove, come astronauti analoghi, andiamo ad indagare principalmente la parte di isolamento. Questo consiste nell’entrare nell’habitat, nel seguire il programma giornaliero della missione, nello svolgere degli esperimenti scientifici fisiologici ma anche di dimostrazione tecnologica. Ogni soggetto sperimentale, quindi ogni analogue astronaut, ha dei ruoli e delle procedure da seguire e deve collaborare in un team. E poi, personalmente, è anche un ponte tra la ricerca che faccio, lo studio della fisiologia in ambiti estremi, e un'esperienza diretta, che è fondamentale. Come è stata selezionata per questi test? Ho partecipato a due missioni diverse in due habitat diversi. Entrambe sono state più brevi rispetto all’esperimento Solis 100 a cui sto lavorando attualmente e che, come dice il nome, ha una durata di cento giorni, mentre le mie erano missioni di sette giorni. La più recente, nel settembre del 2024, è stata Biosense Mission 15 a Praga, nell’Hydronaut Centre che contiene l’Hydronaut DeepLabH03. In questo caso avevo già collaborato con il team Hydronaut; quindi, la mia partecipazione è nata più come un proseguimento del percorso scientifico e operativo che avevamo cominciato, ed era una missione interessante perché era la prima volta che veniva testato nella sua configurazione terrestre un habitat sottomarino, nel quale gli ideatori avevano già partecipato a missioni prolungate quando era in configurazione subacquea. Prima dell'ingresso abbiamo anche svolto un colloquio medico per verificare, appunto, l'idoneità a vivere e lavorare in un ambiente confinato. L’altra missione, EMMPOL 11, dell’aprile del 2022, è stata una missione svolta in Polonia presso l’Analogue astronaut training center in collaborazione con il programma internazionale EuroMoonMars. La partecipazione alle missioni analogiche presso questo habitat avviene su richiesta, ma nei mesi precedenti abbiamo seguito un training settimanale, avevamo dei meeting dedicati alle diverse fasi della missione, alle procedure operative di emergenza, alla gestione dell'equipaggio e anche riunioni con i ricercatori dei vari esperimenti scientifici che avremmo dovuto svolgere durante la missione. Parliamo dell’ultimo esperimento a cui sta lavorando: cos'è Solis 100? La missione Solis 100 è un test di isolamento dell'Agenzia Spaziale Europea attualmente in corso . Viene condotto presso il Centro Aerospaziale tedesco DLR a Colonia, in particolare, sei volontari stanno vivendo per cento giorni all'interno di questo habitat confinato, controllato, isolato, senza possibilità di uscire e seguendo una routine molto definita. È simile a quello che potrebbe avvenire in una missione spaziale di lunga durata. L'obiettivo di Solis 100 non è quello di simulare la microgravità spaziale e i suoi effetti, ma serve per capire un altro fattore determinante che è quello dell'isolamento, del confinamento; quindi, che cosa succede quando le persone vivono a lungo in uno spazio ristretto, con poche interazioni sociali, con un alto livello di stress e una routine molto organizzata, molte cose da fare durante il giorno e un alto livello di autonomia. Sono tutte condizioni che gli astronauti sperimentano durante le missioni a bordo della Stazione Spaziale e che potranno trovarsi a vivere nelle future missioni sulla Luna o su Marte, allontanandosi dall'orbita bassa terrestre. Come vengono monitorati i partecipanti all’esperimento? Durante questi cento giorni di isolamento i sei volontari vengono monitorati sotto molti aspetti: ci sono esperimenti fisiologici e biologici e anche dimostrazioni tecnologiche. C'è il monitoraggio della salute mentale, del sonno, delle prestazioni cognitive, delle condizioni fisiologiche e si controlla la coesione dell'equipaggio. Tutto questo serve per valutare l'effetto dell'isolamento sulla fisiologia e sulla performance cognitiva. Qual è il ruolo del Politecnico di Milano e del suo laboratorio in questo studio? Il ruolo del mio laboratorio, che si chiama D-Hygea Lab presso il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, è quello di portare nello studio Solis 100 una competenza specifica, ma allo stesso tempo trasversale. In particolare, noi facciamo un monitoraggio biomedicale e digitale degli effetti dell'isolamento sul corpo, in particolare sullo stato del livello dell'attività cardiovascolare e sulle prestazioni cognitive, combinando anche i risultati tra i due. Il principal investigator dell'esperimento è il professor Enrico Caiani del laboratorio del Dipartimento DEIB, Ingegneria Elettronica, Informazione e Bioingegneria. Il progetto, però, nasce anche da una collaborazione con diversi enti internazionali, con altri gruppi di ricerca, in particolare con un ricercatore in fisiologia cardiovascolare spaziale che ha un'affiliazione presso l'Università di Bruxelles e che al momento sta lavorando anche in Francia, a Parigi, con una competenza a livello di analisi dei dati fisiologici, in particolare cardiovascolari, in ambienti estremi e anche in un contesto spaziale. E poi c’è un gruppo dell'Università dell'Illinois a Chicago, negli Stati Uniti, che invece porta più competenze sulla parte del fenotipo digitale, ovvero l'analisi dell'utilizzo di dispositivi digitali e dei parametri che si possono estrarre da questi dispositivi come indicatori passivi di aspetti cognitivi e comportamentali. Su cosa indagate e con quali strumenti? Noi studiamo gli effetti di questi cento giorni di isolamento sui ritmi circadiani, sul sonno, sull'attività cardiaca, sullo stress e anche sulla performance cognitiva, ad esempio attenzione e fatica. Lo facciamo combinando due tipi di esperimenti: per quanto riguarda la parte cardiaca, cardiovascolare utilizziamo un dispositivo indossabile che ci permette di registrare per 24-36 ore un elettrocardiogramma, la tecnica che si utilizza per monitorare la frequenza cardiaca e la sua variabilità, che sono parametri fondamentali, ma anche la seismocardiografia, che è un tipo di segnale fisiologico, biologico più innovativo. In pratica si tratta di sensori di movimento, come quelli che abbiamo negli smartphone, che permettono di misurare le micro-vibrazioni del torace in risposta all'attività meccanica cardiaca. Quindi, oltre alla componente elettrica, possiamo valutare anche la componente meccanica. Il secondo esperimento invece utilizza degli iPad, ogni soggetto ha a disposizione un iPad, e noi monitoriamo il singolo comportamento digitale; quindi, la dinamica di digitazione sull'iPad e in che modo viene premuta la tastiera, la velocità, le pause e le correzioni che possono essere indicatori passivi, non invasivi, dello stato di fatica e della performance cognitiva in generale. . Lei ha 32 anni. L'età è una variabile importante nella selezione dei volontari che partecipano a questi test? In tutti gli esperimenti condotti sulla Terra per lo studio degli effetti dei diversi fattori che troviamo nello spazio l'età è un fattore importante. In questi analogue di isolamento vengono selezionati partecipanti con un'età compresa in genere tra i 25 e i 32-35 anni. In altri contesti, per esempio, nello studio degli effetti della microgravità, l 'età è un po’ più alta, diciamo si arriva fino ai 45 anni, ma ci sono anche degli studi che vanno ad esaminare delle popolazioni in diverse fasce di età per capire come variano gli effetti di questi stressor della permanenza nello spazio. Si cerca comunque di replicare il più possibile la fascia di età e le caratteristiche dei futuri astronauti che parteciperanno a missioni nello spazio, anche prolungate. Ci descrive questi habitat? Che spazi aveva a disposizione in questi due test a cui ha partecipato? È interessante perché sono spazi molto diversi. In entrambi i casi, l'aspetto centrale era vivere e lavorare in un ambiente piccolo, confinato, isolato. Nella prima missione che ho fatto, EMMPOL 11 in Polonia presso l’Analogue Astronaut Training Center, c'era uno spazio di circa 60 metri quadri diviso in compartimenti, con una zona notte, una zona cucina, una zona adibita a laboratorio biologico, una zona bagno e una zona per fare attività fisica. Non era uno spazio grande, considerando che si rimaneva in isolamento con un equipaggio di sei persone che lì dentro dovevano dormire, mangiare, fare esperimenti, allenarsi e occorreva gestire tutti gli aspetti della quotidianità per poter convivere e anche lavorare assieme. Nella seconda missione di isolamento, quella a Praga presso l’Hydronaut DeepLab, lo spazio era molto più ristretto, circa otto metri quadri abitabili per un equipaggio di tre persone. Questo perché, come spiegavo, nasce come habitat subacqueo che adesso viene utilizzato in configurazione terrestre. In entrambe le missioni tra gli aspetti fondamentali c'erano anche l'assenza di luce naturale e la ventilazione artificiale. Quindi bisognava imparare a muoversi, a organizzarsi e a rispettare le esigenze degli altri per riuscire a fare ricerca scientifica e nello stesso tempo coesistere in uno spazio limitato, con una mancanza di privacy e la necessità di una organizzazione e gestione molto precisa del tempo. Qual era la giornata tipo durante l’isolamento? È una giornata molto strutturata. La mattina si inizia con una sveglia programmata e si fanno i primi controlli: misure fisiologiche, parametri vitali, questionari, e misurazioni delle urine. Poi c'è il momento della colazione e il briefing con il centro di controllo. Ognuna di queste missioni aveva il proprio Mission Control Center in cui si rivede assieme il programma della giornata, i ruoli ed eventuali criticità. Durante il giorno si alternano attività scientifiche, manutenzione dell'habitat, preparazione dei pasti, comunicazioni con il centro di controllo, esercizio fisico, perché anche questo è molto importante durante queste missioni considerando che non abbiamo la possibilità di camminare e di muoverci molto. Insomma, abbiamo un programma molto denso e molto organizzato e poi alla sera c'è un momento di debriefing con il centro di controllo in cui si discute, si fa il punto su cosa è andato bene e su cosa c’è da sistemare. Diciamo che non esiste una divisione netta tra quotidianità, missione e ricerca: fa tutto parte dell'esperimento. Dovevate seguire una dieta particolare? Sì, nella prima missione era stato a noi assegnato anche il ruolo, per valutare le capacità organizzative, di fare la spesa prima di entrare, seguendo una lista di ingredienti e di ricette che avremmo potuto preparare all'interno dell'habitat. Perché è importante questa parte decisionale e organizzativa? Perché non sono possibili rifornimenti durante la missione e anche il tipo di cibo che si va a mangiare e il tipo di ricette che si vogliono eseguire sono particolari, nel senso che non ci sono i fornelli e si cerca di replicare quello che si può avere durante una missione spaziale. Nella seconda missione che ho svolto a Praga, invece, l'alimentazione era fornita direttamente dall'organizzazione, anche lì contata, con l'obiettivo di limitare le risorse e il loro rifornimento. Mi fa qualche esempio di tecnologie che indossava durante queste due settimane? In generale è fondamentale indossare un actigrafo, uno strumento che ci permette di misurare l'attività che facciamo durante il giorno, perché in un ambiente così confinato si è molto sedentari, non si può uscire, non si può andare a fare una passeggiata; quindi, c'è sempre un actigrafo, che può essere banalmente uno smartwatch al polso o una fascia che si indossa al torace. In entrambi gli esperimenti ho avuto l'opportunità di monitorare in maniera continuativa, per tutti i sette giorni, tutto l'equipaggio con la tecnologia di cui parlavo prima e che abbiamo anche implementato nella missione Solis 100: elettrocardiografia e seismocardiografia per studiare i ritmi circadiani di attività elettrica, meccanica, cardiaca e il loro accoppiamento, il coupling tra meccanica ed elettrica. Poi c'è tutta un'altra serie di device che si utilizzano per il monitoraggio di parametri fisiologici che non vengono indossati durante tutto l'arco della giornata, per fare delle misurazioni ad hoc, per esempio al mattino e alla sera, che possono essere un cardiofrequenzimetro, un dispositivo per la misurazione della saturazione del sangue o, come dicevo prima, della temperatura e uno per l’analisi delle urine. Quindi, non solo dispositivi indossabili, ma anche tecnologie per monitorare un parametro fisiologico specifico in un momento della giornata. Perché ha deciso di partecipare a questi test e che avventura è stata? Ho deciso di partecipare perché per me è stata un'occasione unica per unire le mie passioni, le due dimensioni del mio lavoro: la ricerca scientifica in ambito di ambienti estremi e il fatto di essere anche direttamente coinvolta in questa esperienza. Da ricercatrice studio come questi effetti di ambienti estremi o della permanenza nello spazio influenzino diversi fattori fisiologici e cognitivi, ed entrare in un habitat come astronauta analogica mi ha permesso di osservare tutto questo dall'interno e di andare a correggere un po’ degli aspetti della ricerca, capendo meglio quello che succede realmente. Da ricercatore, essere in prima persona soggetto sperimentale del proprio esperimento secondo me è importantissimo per capire quali siano effettivamente gli aspetti da studiare e come studiarli al meglio, perché magari restando distaccati da quella che è la ricerca sul campo non ci si rende conto di tutti gli aspetti che varrebbe veramente la pena indagare; quindi, è stato sicuramente molto importante anche dal punto di vista della ricerca. C'è stato un momento critico che ricorda come più difficile per lei durante questi esperimenti? Anche se si tratta di pochi giorni, ci sono naturalmente dei momenti critici perché il lavoro è veramente intenso e la giornata è veramente piena. Ci sono tantissimi esperimenti scientifici da condurre, dimostrazioni tecnologiche, magari anche in ambiti in cui non si è esperti. Per esempio, io arrivo dall'ingegneria biomedica e nel primo di questi habitat dovevamo fare una dimostrazione tecnologica su un rover. Sicuramente è importante saper comprendere le dinamiche del gruppo con cui si è nell'habitat per poter lavorare al meglio e, se si vuole, condurre ogni esperimento al massimo delle potenzialità e dell’organizzazione. A livello invece personale, più percettivo, verso la fine della missione, pur essendo solo di sette giorni, ho trovato interessante come mi mancasse un'esperienza visiva e tattile più naturale, perché ovviamente essendo confinati nell'habitat si è sempre a contatto e alla vista di oggetti artificiali, quindi anche con superfici non naturali. Che rapporto ha avuto con il sonno durante questi periodi di isolamento? Diciamo che il programma è molto preciso anche sull'aspetto del sonno, che è regolato, in genere è previsto tra le ventidue, le ventitré e le sette del mattino, questi sono gli orari adibiti al sonno. Vero è che a volte ci sono degli esperimenti che prendono più tempo e che devono essere portati a termine, quindi può essere sacrificato. Un aspetto al quale ci si deve un po’ abituare è la carenza di privacy e il fatto che si convive con persone che non sono degli amici stretti o dei parenti, ma con le quali non si è abituati a stare. Però l'essere coesi nel gruppo aiuta tanto. Sulla base della sua esperienza, lei ritiene che i rischi maggiori di una missione verso lo spazio profondo, quindi di lungo periodo, siano più fisici o psicologici? Nelle missioni nello spazio vengono colpiti entrambi gli aspetti, i rischi sono molti e la NASA li raggruppa in cinque macrocategorie: isolamento e confinamento, radiazioni, microgravità, distanza dalla Terra e permanenze in ambienti chiusi e ostili. Ognuno di questi genera delle ripercussioni a livello fisico e psicologico; per esempio, le radiazioni sono un rischio importante perché fuori dalla protezione terrestre hanno ovviamente degli effetti avversi sui tessuti e sul sistema nervoso. La microgravità, la gravità ridotta o parziale, possono causare una perdita di massa muscolare e massa ossea, decondizionamento cardiovascolare, perdita della condizione di fitness, problemi di equilibrio. La distanza dalla Terra probabilmente rende tutto più difficile, nel senso che è complesso ricevere aiuto, rifornimenti e bisogna essere molto autonomi. Non si può avere, ad esempio, un'assistenza medica rapida in caso di necessità; e poi vivere in un ambiente chiuso e isolato comporta rischi, compreso il fatto che bisogna dipendere da sistemi artificiali per l'aria, per la luce, per la temperatura, per l'acqua, per l'alimentazione, per la sicurezza e tutto quello che concerne la vita in un ambiente confinato. Nelle emissioni analogiche di isolamento a cui ho partecipato il focus principale è stato l'effetto dell'isolamento e del confinamento e in queste condizioni gli aspetti, fisiologici, cognitivi e psicologici sono fortemente influenzati. Ci sono variazioni del sonno, dei ritmi circadiani, dei livelli di stress, ma anche difficoltà che possono emergere da variazioni nell'umore, nella motivazione e nella coesione del gruppo; quindi, è importante studiarli anche nel complesso e valutare come varino insieme. Se ne avesse la possibilità, lascerebbe la Terra per partecipare a una missione nello spazio? La curiosità c'è sempre, però non la metterei come un lasciare la Terra perché non vorrei farlo. Da quello che ci raccontano gli astronauti che ci sono stati, l'andare nello spazio è uno dei modi più forti, più potenti per guardare veramente la Terra e questa idea mi colpisce molto. Molti astronauti riportano che c'è proprio un cambio di prospettiva quando finalmente si vede la Terra dallo spazio, e questo riassume bene quello che secondo me è il senso dell'esplorazione spaziale. Poi, ovviamente, per me sarebbe un contribuire anche a livello tecnologico e scientifico a una cosa in cui che mi appassiona e in cui credo molto. La pandemia ha cambiato la nostra percezione dell'isolamento. Come questi esperimenti hanno modificato la sua? Partecipare a questi esperimenti in prima persona è stato molto utile per testare i miei limiti e capire come il mio corpo e la mia mente reagiscono in condizioni che non avevo provato prima. Diciamo che è stato diverso, forse, rispetto a quello che molti hanno passato durante la pandemia, in cui, a volte, l'isolamento voleva dire anche vivere da soli. Nel mio caso invece c'era sempre un equipaggio, c'è sempre qualcuno attorno a te che convive in uno spazio ristretto. E questo è servito molto, capire come ogni singolo membro del gruppo interagisce al suo interno è un aspetto fondamentale. Noi facciamo tanta ricerca nello spazio sulla tecnologia, ed è importantissimo perché la tecnologia, soprattutto oggigiorno, permea qualsiasi elemento della nostra vita. Ma quello che mi hanno dato queste missioni è proprio l'aspetto di quanto sia importante mettere l'uomo al centro. Mi spiego: la tecnologia è importante, ma non si può fare se non si considera anche l'aspetto umano. E questo secondo me è molto importante ed è una cosa che ci dovremmo ricordare sempre. Che cos'è il futuro per lei alla luce degli studi che sta conducendo? Per quanto riguarda il futuro nella mia ricerca, mi auguro di continuare a fare questi esperimenti perché sono appassionanti e ti permettono di osservare dei contesti molto lontani da quelli della vita quotidiana. Quello che mi auguro, e che in realtà sta accadendo, è un crescente interesse da parte non solo delle agenzie spaziali e delle aziende che lavorano in questo ambito, ma anche della popolazione verso un tipo di ricerca che sembra estrema, ma in realtà poi ha sempre un ritorno per quello che facciamo sulla Terra. C'è qualcosa che vuole aggiungere alla fine di questa intervista? Penso che sia molto importante condurre questi studi anche per sviluppare delle potenziali contromisure, perché andare nello spazio significa assumersi dei rischi, che gli astronauti sono allenati e istruiti a riconoscere e ad affrontare, ma noi dobbiamo contribuire con lo sviluppo di contromisure idonee, adatte e personalizzate. Una cosa che sta emergendo molto, nella letteratura e nei dibattiti, è che c'è una grande variabilità intersoggettiva, che ognuno risponde agli agenti stressanti in maniera diversa, e quindi è molto importante procedere sempre di più nell'ottica di una personalizzazione nello sviluppo di contromisure. Uno dei dispositivi indossabili che abbiamo utilizzato nelle missioni di isolamento è la realtà virtuale, come contromisura psicologica all'isolamento e alla lontananza dalla Terra. Riprodurre dei contesti terrestri, come ad esempio una foresta, il mare e altri aspetti naturali sembra avere un effetto nella riduzione dello stress.

Cosa vedere:

Come vederlo:

Online con Sky:

Sarah Solbiati, l’astronauta analogica

Marta Meli