Come respirano gli astronauti nello spazio?

Gli ingegneri hanno dovuto escogitare metodi particolari per creare ossigeno nel vuoto dello spazio . Ecco come respirano gli astronauti nello spazio .

Come respirare nello spazio

Nel 1997 scoppiò un incendio sulla stazione spaziale Mir, predecessore della Stazione Spaziale Internazionale. Il colpevole era il generatore di ossigeno della navicella spaziale, che bruciava bombole di perclorato di litio solido per creare un'atmosfera respirabile. Il materiale di un guanto di gomma, probabilmente lasciato all'interno del generatore durante l'assemblaggio, ha preso fuoco quando la macchina è stata attivata, provocando un incendio che è durato circa 14 minuti prima di poter essere completamente spento.

Sebbene nessuno dei membri dell'equipaggio sia rimasto ferito, l'incidente ha evidenziato la difficoltà e i rischi per la sicurezza nel fornire agli astronauti un rifornimento continuo di ossigeno durante la loro permanenza in orbita. Similmente ai sistemi di filtraggio dell'acqua di bordo, i dispositivi che creano questa riserva salvavita si sono evoluti notevolmente da quando è iniziata la corsa allo spazio negli anni '60.

Fumo e Mir

Il programma Apollo, inclusa la missione del 1969 che portò per la prima volta l'uomo sulla Luna, utilizzava unità di controllo ambientale (ECU) per mantenere un'atmosfera di ossigeno puro nei moduli di comando. L'ECU è dotata di cartucce di idrossido di litio e carbone attivo per filtrare l'anidride carbonica presente nel respiro degli astronauti e assorbire gli odori. Genera inoltre acqua e mantiene la temperatura della cabina, consentendo a un massimo di tre astronauti di sopravvivere nello spazio per 14 giorni.

La stazione spaziale Mir, lanciata nel 1986, era progettata per missioni spaziali più lunghe e produceva ossigeno attraverso una reazione chimica. Un generatore accende bombole di perclorato di litio grandi quanto bombolette spray, rilasciando ossigeno durante la combustione. Una di queste "candele all'ossigeno" forniva aria respirabile a sufficienza per un giorno a un membro dell'equipaggio, ma il sistema mostrò la sua debolezza nell'incidente con i guanti di gomma.

Dopo quell'incidente, gli ingegneri aerospaziali non utilizzarono più reazioni chimiche per creare ossigeno nello spazio. La ISS ha sostituito la Mir nei primi anni 2000 ed è stata dotata di una centralina elettronica più sicura basata sull'elettrolisi, che utilizza un generatore per scindere le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno attraverso una membrana a scambio protonico. Mentre l'ossigeno prodotto tramite questo processo viene rilasciato nell'atmosfera, l'idrogeno si combina con l'anidride carbonica espirata dall'equipaggio per produrre acqua potabile e metano. Attualmente il metano viene espulso dalla stazione, ma in futuro potrebbe essere utile per i processi di bioproduzione a bordo. La ISS trasporta anche un modello Mir per generare ossigeno di riserva.

La vita in uno zaino

Fornire ossigeno agli astronauti mentre si trovano all'interno di un veicolo spaziale è una cosa. Un'altra cosa è farlo quando lasciano la navicella per le passeggiate nello spazio, per testare le apparecchiature, condurre esperimenti o effettuare riparazioni esterne.

Una moderna tuta spaziale progettata per le passeggiate nello spazio, nota anche come Extra-Vehicular Mobility Unit (EMU), è dotata di uno zaino contenente vari sistemi di supporto vitale. Tra le altre funzioni, fornisce ossigeno al casco dell'astronauta filtrando al contempo l'anidride carbonica. Le tute proteggono anche i loro corpi dalle forze potenzialmente letali del vuoto in cui si avventurano.

Anche prima di entrare nell'EMU, gli astronauti trascorrono ore respirando ossigeno puro all'interno di una capsula di aria compressa per ridurre al minimo il rischio di entrare in coma. Secondo l'ex astronauta Mike Mullane, un modulo di comando mantiene una pressione atmosferica di 14,7 libbre per pollice quadrato (psi), che è più o meno la stessa della Terra al livello del mare, mentre la pressione in una tuta spaziale è di soli cinque psi. Prima di una passeggiata nello spazio, gli astronauti devono "pre-respirare" ossigeno puro per eliminare l'azoto dal loro corpo e prevenire la formazione di bolle di gas nel sangue, causa della malattia da aria compressa. In caso contrario, le bolle di azoto in eccesso possono ostruire i vasi sanguigni e causare danni ai tessuti, provocando tra gli altri sintomi dolori articolari, mal di testa, debolezza muscolare, paralisi, affaticamento e confusione.

L'importanza delle tute spaziali è forse meglio illustrata da ciò che accadrebbe senza di esse. Gli astronauti svenirebbero immediatamente per mancanza di ossigeno, mentre il vuoto farebbe congelare, bollire e rompere il loro sangue e i fluidi corporei, prodotti dalle condizioni atmosferiche terrestri.

Le condizioni dell'universo trasformano un semplice atto come respirare in una sfida complessa, potenzialmente fatale. Fortunatamente, non si tratta di qualcosa che la scienza non può gestire.