L’esplorazione spaziale sta entrando in una nuova fase, in cui ricerca scientifica e innovazione tecnologica si intrecciano sempre più strettamente con l’ingegneria biomedica. Dalle missioni in microgravità ai programmi di ritorno sulla Luna e l’esplorazione dello spazio profondo, cresce l’attenzione verso gli effetti dello spazio sul corpo umano e le soluzioni per mitigarli. Qui si inseriscono iniziative per lo sviluppo di tecnologie indossabili avanzate, come la biosuit EMSi, che aprono nuove prospettive non solo per la salute degli astronauti, ma anche per applicazioni sulla Terra.
Le missioni spaziali e gli effetti di lunga durata sul corpo umano
La recente missione Artemis II ha segnato una nuova fase nell’esplorazione umana dello spazio, ma rappresenta solo uno dei primi passi di un programma più ampio. Nei prossimi anni, il programma Artemis della NASA1 prevede una serie di missioni con l’obiettivo di riportare l’uomo sulla superficie lunare e sviluppare le tecnologie necessarie per l’esplorazione dello spazio profondo, includendo anche studi dedicati agli effetti sul corpo umano della permanenza prolungata nello spazio.
In questo contesto, gli astronauti saranno esposti a condizioni estreme, tra cui lunghi periodi di microgravità e l’adattamento a campi gravitazionali diversi da quello terrestre (Figura 1). L’uomo, in queste condizioni, è sottoposto a tre principali fattori di stress: microgravità, radiazioni e isolamento in ambienti confinati. La microgravità rappresenta il primo elemento critico: l’assenza di peso elimina i normali carichi meccanici su muscoli e ossa, causando una progressiva atrofia muscolare – in particolare negli arti inferiori e nella zona lombare, accompagnata da una riduzione della forza e della capacità fisica. Parallelamente, anche il tessuto osseo si indebolisce, poiché in assenza di carico viene meno lo stimolo necessario al mantenimento della densità ossea. Sempre a causa dell’assenza di gravità, si verifica una ridistribuzione dei fluidi corporei verso la parte superiore del corpo.
In microgravità, il cuore lavora meno intensamente e nel tempo può indebolirsi, mentre il volume di sangue si riduce e i vasi degli arti inferiori diventano meno reattivi.
Inoltre, la contrazione dei muscoli delle gambe, che sulla Terra contribuisce al ritorno del sangue verso il cuore, viene meno. Questi adattamenti, sebbene funzionali nello spazio, diventano critici al rientro sulla Terra, aumentando il rischio di capogiri, instabilità cardiovascolare e affaticamento.
La redistribuzione dei fluidi è infine associata al gonfiore del volto e, in alcuni casi, a disturbi della vista.
A questi effetti si aggiunge l’esposizione a radiazioni cosmiche e solari, che comporta rischi sia acuti sia a lungo termine, inclusi danni cellulari e aumento della probabilità di sviluppare patologie oncologiche. Infine, l’isolamento e la convivenza in ambienti ristretti, con mancanza di privacy, rappresentano un’ulteriore sfida, con possibili effetti sullo stress, sulla qualità del sonno e sulle dinamiche di gruppo, aggravati dall’assenza di un ciclo naturale giorno-notte.
In tutti questi cambiamenti, soprattutto dopo lunghi periodi nello spazio, il ritorno a un campo gravitazionale come quello terrestre rappresenta una fase particolarmente delicata: l’organismo, adattato alla microgravità, può manifestare debolezza muscolare, ridotta resistenza fisica e difficoltà nella regolazione della pressione sanguigna.
Per affrontare queste problematiche, la ricerca ingegneristica e biomedica sta sviluppando diverse contromisure, tra cui programmi di esercizio fisico e tecnologie indossabili avanzate, come la biosuit sviluppata da REA Space (startup italiana attiva nello sviluppo di tecnologie indossabili per l’ambiente spaziale), progettate per stimolare i muscoli e supportare il sistema cardiovascolare anche in assenza di gravità.
La biosuit EMSi: una tuta intelligente per supportare il corpo nello spazio
La rinomata tradizione dell’abbigliamento italiano si prepara a estendersi anche oltre l’atmosfera terrestre. Nell’ottobre 2025, nell’ambito della missione internazionale IIAS-022, è stata condotta una campagna di ricerca in microgravità con l’obiettivo di approfondire gli effetti fisiologici del volo spaziale e testare nuove tecnologie per il supporto agli astronauti. La missione, organizzata dall’International Institute for Astronautical Sciences (IIAS)3 in collaborazione con partner accademici, istituzionali e industriali, rappresenta uno dei primi esempi di volo dedicato interamente ad attività scientifiche con equipaggio su piattaforme commerciali.
Il team di ricerca, composto dalle astronaute Kellie Gerardi, Shawna Pandya e Norah Patten (Figura 2), ha proseguito il lavoro avviato nella precedente missione IIAS-01, ampliando il numero di esperimenti. In missione, Pandya e Patten hanno indossato una biosuit sviluppata da REA Space4, progettata per mitigare gli effetti fisiologici della microgravità.
La tuta EMSi (MK.02) integra un sistema di elettrostimolazione adattiva volto a preservare l’attività muscolare in condizioni di assenza di peso (Figura 3). Il design esterno, curato da Drudi Performance5, evidenzia la convergenza tra ingegneria biomedica e design avanzato. L’iniziativa si inserisce nel quadro di un contratto con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI)6 e rappresenta un passo significativo nello sviluppo di tecnologie per la salute degli astronauti, con potenziali applicazioni anche in ambito clinico e riabilitativo sulla Terra.
Le caratteristiche di EMSi
Tra le soluzioni più innovative sviluppate per contrastare gli effetti fisiologici della microgravità, le tecnologie indossabili stanno assumendo un ruolo sempre più centrale.
EMSi (MK.02) è stata progettata come un sistema integrato in grado non solo di monitorare, ma anche di supportare attivamente il funzionamento del corpo umano nello spazio (Figura 4).
La tuta è dotata di sensori biomeccanici ed elettromiografici (EMG) che permettono di rilevare in tempo reale l’attività muscolare e i movimenti dell’astronauta. Questi dati vengono utilizzati per regolare in modo adattivo un sistema di elettrostimolazione neuromuscolare, distribuito su più punti del corpo, che attiva i muscoli simulando gli effetti del carico gravitazionale.
Il sistema EMSi prevede una fase iniziale di utilizzo in ambiente terrestre. In questa fase la tuta acquisisce e analizza i parametri fisiologici dell’astronauta, modellando le risposte neuromuscolari associate a specifici pattern di movimento e calibrandosi in modo personalizzato sul soggetto. Una volta in ambiente di microgravità, il dispositivo è in grado di replicare tali risposte attraverso stimolazione elettrica funzionale (FES), inducendo contrazioni muscolari che simulano gli effetti biomeccanici della gravità in condizioni di assenza di carico. In particolare, il sistema sensoriale integrato rileva i movimenti dell’utilizzatore e attiva, tramite elettrodi, stimoli mirati che riproducono la dinamica muscolare osservata a terra.
Questo approccio ingegneristico sviluppato con EMSi consente di mitigare la perdita di massa ossea, contrastare l’atrofia muscolare e favorire una più equilibrata distribuzione dei fluidi corporei, anche grazie all’azione compressiva esercitata dal tessuto della tuta.
In questo modo, la biosuit non si limita a registrare parametri fisiologici, ma interviene attivamente per mantenere il tono muscolare e supportare il sistema cardiovascolare, compensando in parte l’assenza di gravità. I materiali e i componenti elettronici sono progettati per garantire comfort durante un utilizzo prolungato in ambienti isolati, integrando proprietà termoregolatrici e soluzioni modulari adattabili alle esigenze operative. Nel complesso, la tuta rappresenta un’evoluzione delle tradizionali tecnologie spaziali, trasformandosi da semplice strumento di protezione a sistema attivo di supporto fisiologico.
Conclusioni
Nel complesso, lo sviluppo di tecnologie come la biosuit EMSi evidenzia come la ricerca in ambito spaziale rappresenti un banco di prova per soluzioni ingegneristiche ad alto impatto anche sulla Terra. Dispositivi progettati per contrastare l’atrofia muscolare e il decondizionamento cardiovascolare in microgravità trovano infatti potenziali applicazioni in ambito clinico e riabilitativo, ad esempio per pazienti immobilizzati, anziani o soggetti in recupero post-operatorio. In questo senso, le missioni spaziali non costituiscono soltanto una sfida tecnologica, ma anche un’opportunità per sviluppare strumenti capaci di migliorare la qualità della vita in contesti molto diversi, confermando il ruolo dell’ingegneria biomedica come ponte tra esplorazione spaziale e medicina applicata.
