Artemis II: gli esperimenti biomedici della missione NASA

Artemis II ha tenuto il mondo incollato agli schermi all’inizio di aprile 2026. Dopo oltre 50 anni, e per circa 10 giorni, la missione della NASA ha riportato nello spazio profondo un equipaggio umano. Ben al di là del fascino e della meraviglia infinita suscitati dalle immagini virali dello spazio, Artemis II ha portato avanti anche un ambizioso programma di ricerca scientifica. Esploriamo di seguito come l’ingegneria biomedica sia stata parte integrante dell’equipaggio, ridefinendo studi fondamentali per la salvaguardia della salute umana, dagli effetti della microgravità, alle radiazioni dello spazio profondo e dello stress.

“Houston, do you copy?”: il ritorno oltre l’orbita terrestre

Dopo oltre mezzo secolo, Artemis II ha riportato nello spazio profondo l’equipaggio umano, stabilendo una distanza dalla Terra pari a circa 406777 km e superando il primato detenuto da Apollo 13 dal 1970. La missione inaugura così quella che la NASA ha definito una nuova “Età dell’Oro dell’innovazione e dell’esplorazione“¹, segnando un momento storico intrinseco di euforia e di grande valore scientifico.

Il 1° aprile 2026 alle 6.35 p.m. EDT, il vettore Space Launch System (SLS) è decollato dalla rampa di lancio 39B presso il Kennedy Space Center in Florida. Il vettore ha immesso la navicella Orion (ribattezzata Integrity dall’equipaggio) in orbita terrestre bassa grazie allo stadio superiore ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage). I due componenti hanno orbitato due volte intorno la Terra per verificare che i sistemi di supporto vitale di Orion (e.g., per la generazione di aria respirabile) funzionassero secondo quanto previsto. Dopo la combustione necessaria per immettersi in orbita terrestre alta, Orion si è staccata dallo stadio superiore, mentre quest’ultimo ha eseguito la propria combustione di smaltimento rientrando nell’atmosfera terrestre verso l’Oceano Pacifico (Figura 1). Orion ha così proseguito verso la Luna grazie alla combustione di iniezione translunare (TLI), effettuando un sorvolo lunare: gli astronauti hanno visto, dopo oltre 50 anni, il lato nascosto del satellite.

Per ritornare sulla superficie terrestre, l’equipaggio ha poi sfruttato la traiettoria free-return: è bastata infatti la sola gravità lunare, senza richiedere ulteriori combustioni rilevanti. Dopo dieci giorni di missione, il 10 aprile, Orion ha effettuato lo splashdown nell’Oceano Pacifico¹ (Figura 2).

Gli astronauti della missione Artemis II

Orion ha ospitato i quattro astronauti della missione: Reid Wiseman³ (comandante della missione), Victor Glover⁴ (pilota), Christina Koch⁵ e Jeremy Hansen⁶, astronauta della Canadian Space Agency (entrambi specialisti di missione) (Figura 3). L’equipaggio ha portato con sé Rise, ovvero la mascotte lunare di Artemis II ispirata alla celebre fotografia Earthrise, scattata nella missione Apollo 8. Durante il viaggio, infatti, è consolidata la presenza di un piccolo peluche che aiuta gli astronauti a capire quando si è raggiunta la condizione di microgravità.⁷

Artemis II è solo la seconda della quattro missioni previste dal Programma Artemis⁸, che ha l’obiettivo di esplorare nuovamente la superficie lunare per scoperte scientifiche (Artemis III) e contribuire alla definizione della prima missione con equipaggio vivente su Marte (Artemis IV).

Studi aerospaziali sulla salute umana

Tra gli obiettivi di Artemis II c’era anche la volontà di indagare biologicamente come il viaggio nello spazio profondo possa influenzare la mente, il corpo e il comportamento umano degli astronauti. Queste analisi serviranno a migliorare i protocolli e sviluppare interventi per ottimizzare le condizioni dell’equipaggio nelle future missioni spaziali sulla Luna e su Marte.

Salute e qualità del sonno

ARCHeR (i.e., Artemis Research for Crew Health and Readiness) mira a valutare la salute e la qualità del sonno di ogni astronauta nonché la loro capacità relazionale. Per fare ciò, gli astronauti indossano dei dispositivi di actigrafia al loro polso – simili ai più comuni smartwatch ma decisamente più sofisticati – e si sottopongono a questionari comportamentali che valutano dinamiche di squadra, stato di salute percepito e qualità del sonno (Figura 4). Infine, lo studio valuta anche la mobilità all’interno della navicella Orion, la cui dimensione è paragonabile a quella di un camper.⁹

Sistema immunitario

Immune Biomarkers ha come obiettivo l’esplorazione del sistema immunitario in termini di reazione ai voli spaziali in condizioni estreme (e.g., stress, microgravità, disallineamento circadiano, radiazioni). Tutto ciò avviene analizzando fluidi biologici come sangue e saliva. Il sangue degli astronauti si preleva prima e dopo la spedizione, mentre la saliva si campiona anche durante la missione grazie ad appositi foglietti conservati in libretti tascabili (Figura 5).¹⁰ L’obiettivo di questo studio è approfondire risultati già consolidati dalle ricerche guidate sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), come l’indebolimento del sistema immunitario con riduzione delle cellule T e natural killer, e risveglio latente di virus dell’herpes^11,12.

La banca dati

Nell’ottica di arricchire la banca dati dello studio Spaceflight Standard Measures (Figura 6), avviato nel 2018, la missione aggiunge ulteriori misure standardizzate:

• valutazione della performance cognitiva tramite la Cognition Test Battery (i.e., una batteria computerizzata di 10 test che misura memoria di lavoro, attenzione sostenuta e orientamento spaziale);
• valutazione del possibile cambiamento del microbioma, utile per apportare aggiustamenti alla dieta degli astronauti;
• misurazione dello spessore del complesso medio-intimale per aiutare gli scienziati a diagnosticare l’aterosclerosi;
• valutazioni della salute vestibolare e delle prestazioni muscolari.¹³

Infine, poco dopo l’atterraggio di Artemis II, gli astronauti si sono sottoposti ad una attività simulata di camminata lunare in una tuta spaziale pressurizzata. Questo test è importante per capire quanto rapidamente gli astronauti riescono a recuperare il senso di equilibrio dopo il loro ritorno.¹⁴

L’esposizione alle radiazioni: una volta superata la bassa orbita terrestre, la protezione alle radiazioni ionizzanti garantita dalla magnetosfera terrestre non è più assicurata. Gli astronauti, infatti, sono soggetti a livelli decisamente più alti di radiazioni ionizzanti che provengono da particelle energetiche del Sole e raggi cosmici galattici.

Per questo motivo, all’interno dell’Human Research Program (Figura 7) della NASA, la divisione Space Radiation Element¹⁵ valuta i possibili danni causati dalla interazione delle radiazioni con i tessuti biologici: ad esempio, si studiano il rischio aumentato di cancro, i danni al sistema nervoso centrale e le malattie degenerative (e.g., malattie cardiache), così come cataratta e sindromi acute da radiazioni (Figura 8).

Analogamente a quanto fatto in Artemis I (ndr, a seguire: “Artemis I: testare le radiazioni senza equipaggio“), anche in Artemis II la navicella Orion è dotata di sei sensori attivi di radiazioni, ovvero gli Hybrid Electronic Radiation Assessors, distribuiti in diverse postazioni della cabina. In aggiunta, ogni membro dell’equipaggio porta con sé un dosimetro attivo dell’equipaggio, indossato nelle tasche, che riporta le misurazioni di radiazioni in tempo reale.

Artemis I: testare le radiazioni senza equipaggio

L’investigazione sulle radiazioni dello spazio profondo e la capacità del modulo Orion di schermarle adeguatamente furono tra gli obiettivi prioritari della prima missione del Programma Artemis. Grazie a 5.600 sensori passivi e 34 rilevatori attivi distribuiti nel veicolo, Artemis I – nel corso dei suoi, circa, 25 giorni di viaggio intorno alla Luna – dimostrò che la schermatura di Orion è in grado di proteggere l’equipaggio da livelli potenzialmente pericolosi di radiazione. Tuttavia, i dati rivelarono che l’esposizione varia significativamente in base all’orientamento del veicolo e alla posizione all’interno della cabina.¹⁶

Essendo una missione senza equipaggio, Artemis I impiegò tre manichini come passeggeri. Il “comandante” Moonikin Campos – a corpo intero e vestito con la tuta di volo Orion – occupava il sedile del comandante, dotato di sensori per misurare radiazioni, accelerazione e vibrazioni. Al suo fianco, nell’ambito dell’esperimento MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment), nato dalla collaborazione tra il DLR¹⁷ (Centro Aerospaziale Tedesco) e la NASA, c’erano due torsi femminili a grandezza naturale – Helga e Zohar (Figura 9). Entrambe, dotate di sensori di radiazioni posizionati sia in superficie che all’interno del loro corpo, hanno permesso di valutare gli effetti delle radiazioni sui tessuti umani. Il manichino Zohar indossava inoltre un giubbotto antiradiazioni chiamato AstroRad, già in fase di sperimentazione dal 2019, il cui confronto con Helga (priva di protezione) ha permesso di valutare l’efficacia di tale schermatura aggiuntiva.¹⁸

AVATAR: A Virtual Astronaut Tissue Analog Response

La risposta alla domanda di Lisa Carnell risiede nell’esperimento rivoluzionario della NASA che vede come protagonista un “semplice” chip, grande quanto una chiavetta USB (Figura 10). Nonostante la dimensione così compatta, è possibile coltivare cellule di organi umani (e.g., cervello, cuore, polmoni, pancreas e fegato) per comprenderne il singolo funzionamento. Collegando più chip tra loro, si può persino simulare come questi organi interagiscono tra loro, ricostruendo così un’intera fisiologia in miniatura.¹⁹

AVATAR²⁰, A Virtual Astronaut Tissue Analog Response, vuole investigare direttamente il funzionamento delle cellule degli astronauti esposte a stress ossidativo, radiazioni, microgravità e farmaci. Nello specifico, le cellule selezionate sono state quelle staminali e progenitrici che risiedono nel midollo osseo, da cui si originano le cellule adulte del sangue (i.e., globuli rossi, globuli bianchi e piastrine).

La scelta di tale tessuto non è casuale: studi precedenti^21,22 hanno dimostrato che la microgravità condiziona le cellule del midollo osseo, e i dati consolidati dall’ISS confermano che gli astronauti sperimentano perdita di densità ossea. La differenza cruciale in Artemis II, però, è l’intensità delle radiazioni. Infatti, lo spazio profondo espone l’equipaggio a livelli di irraggiamento non paragonabili a quelli in orbita bassa a cui lavora l’ISS. Con Artemis II si mira ad investigare ulteriormente come la combinazione di microgravità e radiazioni elevate possano influenzare il destino delle cellule ematopoietiche in via di sviluppo.

Organ-on-Chips come parte integrante dell’equipaggio

La tecnologia è stata sviluppata dal Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering²³ dell’Università di Harvard, mentre la raccolta delle cellule e la creazione degli Organ-on-Chips è affidata ad EmulateInc – azienda privata pionieristica del settore e finanziata dalla NASA. Il processo inizia in maniera molto semplice: gli astronauti affidano le proprie piastrine ad un sistema sanitario locale. Gli scienziati dell’azienda purificano i campioni isolando le cellule staminali/progenitrici grazie a microscopiche perle magnetiche. Infine, le cellule purificate vengono inserite nel dispositivo insieme alle cellule dei vasi sanguigni e cellule stromali per ricreare l’ambiente del midollo osseo.

Gli astronauti hanno viaggiato con una versione microscopica di sé stessi: gli Organ-on-Chips, infatti, sono stati inseriti all’interno di un payload alimentato a batteria, che ha garantito un controllo ambientale automatizzato durante tutta la missione. Tale struttura si deve a Space Tango²⁴, azienda operante nel settore delle tecnologie in microgravità (Figura 11). L’obiettivo è confrontare i dati dei campioni in volo con le misurazioni immunologiche raccolte contemporaneamente a Terra, costruendo un’analisi comparativa senza precedenti.²⁵

• Abbiamo parlato degli effetti dello spazio sul corpo umano anche in questo articolo: “Biosuit EMSi: la tuta a elettrostimolazione per astronauti“

Conclusioni

L’ingegneria biomedica ha raggiunto lo spazio profondo grazie alle investigazioni sullo stato di salute umana, sul sistema immunitario e sugli effetti delle radiazioni sui tessuti biologici. Dalla saliva raccolta su foglietti assorbenti ai dispositivi di actigrafia per il monitoraggio del sonno, fino agli Organ-on-Chips dell’esperimento AVATAR: la missione ha alimentato la ricerca scientifica con l’obiettivo di salvaguardare la salute degli astronauti e migliorare i protocolli in vista delle future missioni Artemis, che vedranno l’equipaggio mettere piede sulla superficie lunare e persino su Marte.

Oltre la ricerca scientifica, gli astronauti hanno riportato a casa un messaggio tanto semplice quanto potente sul nostro Pianeta:

1. NASA’s Artemis II Mission Leaves Earth Orbit for Flight around Moon – NASA ↩︎
2. NASA’s Artemis II Mission Leaves Earth Orbit for Flight around Moon – NASA ↩︎
3. Reid Wiseman ↩︎
4. Victor Glover ↩︎
5. Christina Koch ↩︎
6. Jeremy Hansen ↩︎
7. NASA SVS | Moon Mascot Ready to Rise with Artemis II ↩︎
8. Programma Artemis ↩︎
9. ARCHeR – NASA ↩︎
10. Immune Biomarkers – NASA ↩︎
11. Countermeasures-based Improvements in Stress, Immune System Dysregulation and Latent Herpesvirus Reactivation onboard the International Space Station – Relevance for Deep Space Missions and Terrestrial Medicine – ScienceDirect ↩︎
12. Immune system dysregulation preceding a case of laboratory-confirmed zoster/dermatitis on board the International Space Station – ScienceDirect ↩︎
13. Spaceflight Standard Measures: Characterizing How Humans Adapt in Space – NASA ↩︎
14. Artemis II Crew to Advance Human Spaceflight Research – NASA ↩︎
15. Space Radiation Element ↩︎
16. Artemis I Radiation Measurements Validate Orion Safety for Astronauts – NASA ↩︎
17. DLR ↩︎
18. Orion “Passengers” on Artemis I to Test Radiation Vest for Deep Space Missions – NASA ↩︎
19. 10 Things to Know About Organ Chips and How They Benefit Humanity – NASA Science ↩︎
20. AVATAR ↩︎
21. Effect of spaceflight on human stem cell hematopoiesis: suppression of erythropoiesis and myelopoiesis | Journal of Leukocyte Biology | Oxford Academic ↩︎
22. Nanobioreactor detection of space-associated hematopoietic stem and progenitor cell aging: Cell Stem Cell ↩︎
23. Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ↩︎
24. Space Tango ↩︎
25. Avatars for Astronaut Health to Fly on NASA’s Artemis II – NASA Science ↩︎