Il 20 luglio, 1969, L'astronauta dell'Apollo 11 Buzz Aldrin è uscito da un lander lunare sulla superficie della luna. Il paesaggio davanti a lui, che era fatto di neri e grigi netti, somigliava a quella che in seguito chiamò "magnifica desolazione".

Quando si tratta di desolazione, però, la luna potrebbe non avere nulla su Marte.

Il pianeta rosso circonda il sole a una distanza media di circa 140 milioni di miglia dalla Terra. Quando le persone alla fine visiteranno questo mondo, che sia tra 20 o 50 anni, potrebbero affrontare un viaggio della durata di 1, 000 giorni o più. L'intera missione Apollo 11, in contrasto, durò poco più di otto giorni. Se i futuri astronauti di Marte si sentiranno soli, o se qualcosa di più serio va storto, l'aiuto è lontano.

Per i ricercatori che studiano come i corpi e le menti umane rispondono ai rigori dei viaggi spaziali, lo scenario pone molte incognite.

"Non abbiamo mai messo qualcuno nello spazio per così tanto tempo, " ha detto Allie Anderson, un assistente professore presso il Dipartimento di scienze dell'ingegneria aerospaziale Ann e H.J. Smead. "Ci saranno molte sfide che non possiamo prevedere perché il corpo umano non si comporta sempre come prevediamo quando vive nello spazio".

Queste sfide sono di nuovo sotto i riflettori dopo che la NASA ha atterrato con successo il suo più recente astronauta non umano, un rover chiamato Perseveranza, sulla superficie di Marte il 18 febbraio. Sono anche il pane quotidiano dei ricercatori che studiano la bioastronautica, o lo studio e il sostegno della vita nello spazio, al CU Boulder.

Anderson, Per esempio, esplora l'abbigliamento high-tech in grado di monitorare la salute degli astronauti mentre vivono e lavorano su Marte. La sua ricerca, lei ha aggiunto, si è evoluto molto poiché le persone in tutto il mondo si sentono sempre più isolate nella propria vita. Un secondo team guidato dall'ingegnere David Klaus studia come gli habitat spaziali che impiegano "sistemi intelligenti, " come i robot intelligenti, potrebbe un giorno aiutare gli umani a sopravvivere sulla superficie di un mondo alieno.

È un obiettivo di ricerca che non ha margini di errore, ha detto Klaus, un professore di scienze di ingegneria aerospaziale alla CU Boulder.

"Oggi, se qualcosa si rompe sulla Stazione Spaziale Internazionale, gli astronauti possono sempre entrare in una capsula e tornare a casa, " disse. "Quando inizi a dirigerti verso Marte, sei molto lontano. Non puoi fare affidamento sul controllo a terra".

La quiete dello spazio

Anderson ha notato che lo spazio può essere un ambiente pericoloso ma anche uno che porta un senso di tranquillità. È qualcosa che deve sperimentare da sola, anche se solo per pochi secondi nel 2015. L'ingegnere, che allora era un ricercatore post-dottorato che studiava come gli ambienti a bassa gravità possono influenzare la vista umana, ha avuto l'opportunità di salire su uno dei famosi voli parabolici della NASA:grandi aeroplani che volano in aria e poi precipitano rapidamente per far sentire i passeggeri come se fossero senza peso.

In un recente video, Anderson ha descritto un momento che ha avuto a se stessa alla fine di quel volo:"Mi spingo delicatamente, e in quella finestra di 20 secondi, Posso solo fluttuare e sperimentare la calma e l'immobilità dello spazio".

Per l'ingegnere, che si definisce una "piccola marziana" per via della sua passione per quel pianeta, la sensazione fu di breve durata. Per gli astronauti di Marte, quella quiete sarà una realtà quotidiana. Anche comunicare con amici e familiari a casa sarà un calvario. Se parli in un microfono su Marte, possono volerci da cinque a 20 minuti prima che qualcuno sulla Terra ascolti la tua chiamata. Interventi di salute mentale come la psicoterapia saranno quasi impossibili.

"Gli astronauti non potranno prendersi una vacanza da quell'ambiente, " ha detto Anderson.

Quindi lei e i suoi colleghi, tra gli altri progetti di ricerca, stanno cercando di lavorare all'interno di tale incertezza. Stanno progettando strumenti e strategie che un giorno potrebbero consentire ai professionisti della salute sulla Terra di monitorare e persino curare gli esploratori di Marte quando si sentono stressati.

Katya Arquilla, uno studente laureato che lavora con Anderson, vede molti paralleli con le sfide di fornire risorse per la salute mentale sulla Terra.

"Un grosso problema è superare lo stigma della salute mentale, " ha detto. "Questo è un problema che vediamo sempre qui sulla Terra:far capire alle persone che potrebbero avere una malattia mentale e cercare aiuto".

In un progetto, Arquilla e Anderson hanno ideato nuovi modi per raccogliere i dati dell'elettrocardiogramma (ECG) sui pazienti umani. Questi segnali cardiaci, che sono spesso usati per diagnosticare attacchi di cuore e problemi di salute simili, può dare al personale medico una finestra su come le persone gestiscono lo stress. Normalmente, i medici si affidano a elettrodi adesivi fastidiosi e scomodi per acquisire i dati ECG. Arquilla, in contrasto, sviluppato e testato nuovi tipi di elettrodi in tessuto che possono essere incorporati nel tessuto di un normale, maglietta attillata.

Arquilla ha affermato che il suo modo di pensare al progetto è cambiato durante la pandemia di COVID-19. Oggi, milioni di americani, non solo astronauti altamente addestrati, stanno attraversando il tipo di solitudine e isolamento che potrebbero attendere i futuri esploratori di Marte. Spera che la sua ricerca possa migliorare le loro vite, pure.

"Penso che la conversazione sulla salute mentale qui negli Stati Uniti si stia finalmente spostando in una direzione salutare, " ha detto. "Si spera, questi tipi di tecnologie possono essere integrati nelle cure sulla Terra, anche."

Habitat come ecosistemi

Quando le persone dalla Terra finalmente arriveranno su Marte, avranno bisogno di un posto dove dormire e quei futuri spazi abitativi dovranno essere molto più che semplici case, ha detto Patrick Pischulti, uno studente laureato che lavora nel team di Klaus.

"Per gli astronauti, l'habitat spaziale è il loro ecosistema, " ha detto. " Fornisce ossigeno. Fornisce acqua. Li protegge dai pericoli dell'ambiente spaziale".

Klaus, Pischulti e i loro colleghi si stanno concentrando su come la NASA e altre agenzie spaziali possono mantenere "vivi" questi delicati ecosistemi anche quando gli esseri umani non sono a bordo. In altre parole, come può un habitat spaziale continuare a funzionare quando non ci sono astronauti in giro per eseguire la manutenzione ordinaria? La ricerca fa parte di un'iniziativa finanziata dalla NASA chiamata Habitat Optimized for Missions of Exploration (HOME) Space Technology Research Institute, che è guidato dall'Università della California, Davis.

Questo è importante per l'esplorazione di Marte in cui gli habitat possono rimanere vuoti per mesi tra le missioni con equipaggio, ha detto Klaus.

"Ad eccezione di alcuni brevi periodi tra le missioni Skylab negli anni '70 e durante la prima fase di costruzione delle Stazioni Spaziali Internazionali, non c'è mai stata l'opportunità o la necessità nelle missioni della NASA di avere un veicolo spaziale umano senza umani a bordo, " Egli ha detto.

La chiave per sviluppare questo tipo di case autosufficienti potrebbe risiedere nei "sistemi intelligenti". Questo è un termine generico per macchine intelligenti, dai robot aspirapolvere alle reti galleggianti di rilevatori di incendio, che può funzionare in tandem con gli utenti umani. NASA, Per esempio, ha già inviato tre robot noti collettivamente come Astrobee sulla Stazione Spaziale Internazionale. L'agenzia spaziale sta testando se questi voli, macchine a forma di cubo saranno in grado di aiutare gli astronauti a completare le loro faccende quotidiane, come ad esempio la spola di oggetti intorno alla stazione.

Sulla terra, non mancano questi tipi di strumenti, disse Annika Rollock, uno studente laureato che lavora al progetto HOME. Lei e i suoi colleghi, però, stanno cercando di capire meglio quali possono essere fondamentali per mantenere gli astronauti sani e al sicuro e quali potrebbero solo intralciare o, persino peggio, mettere a rischio vite umane.

"Dobbiamo dire, "Questa unità CA o rilevatore di incendio funziona alla grande in un condominio, ma non funzionerà nello spazio, o non varrà la pena inviarlo nello spazio, " ha detto Rollo.

Per adesso, lavorare nel campo della bioastronautica può richiedere molta pazienza, potrebbero volerci decenni, se non di più, prima di vedere un terrestre mettere piede su Marte. Ma Anderson è fiducioso, almeno, che un giorno vedrà il suo duro lavoro arrivare sul pianeta rosso.

"Spero di vedere qualcuno sulla superficie di Marte prima di morire, " ha detto. "Anche se penso che sarò una vecchia quando accadrà."