Il più grande razzo vettore della NASA è stato il Saturno V, sviluppato dalla NASA per le missioni lunari del Progetto Apollo. Dopo il successo di vari allunaggi sulla superficie del nostro satellite, la NASA decise di usare il suo ultimo Saturno V non per arrivare sulla Luna, ma per mettere in orbita terrestre una grande stazione spaziale, chiamata Skylab. (Per vedere delle immagini e consultare alcuni collegamenti sul Web, si può fare clic qui o qui).
La stazione pesava circa 100 tonnellate e fu messa in orbita il 14 maggio 1973. Nello stesso anno fu raggiunta da tre voli con equipaggio che usarono il più piccolo Saturno IB, ciascuno con a bordo 3 astronauti per un soggiorno prolungato sullo Skylab. Queste missioni, denominate "missioni Skylab n. 2, 3 e 4" durarono rispettivamente 28, 59 e 84 giorni. Oggi un altro esemplare dello Skylab è in mostra per i visitatori presso il Museo dell'Aria e dello Spazio allo "Smithsonian Institute" di Washington (ved. immagine a sinistra).
L'orbita dello Skylab non era abbastanza alta da evitare l'attrito dell'atmosfera, e nel corso degli anni la stazione gradualmente diminuì la sua altitudine. Fu progettata una missione per spingere lo Skylab su un'orbita più alta, mediante la navetta spaziale, ma la prima navetta non fu pronta in tempo. Nel frattempo il ciclo undecennale delle macchie solari si avvicinava al suo picco, comportando un notevole aumento dei raggi X molli e degli ultravioletti estremi emessi dal Sole. Tali radiazioni vengono rapidamente assorbite dagli strati superiori dell'atmosfera, che così in questo processo si riscaldano notevolmente. Questo riscaldamento fa espandere verso l'esterno l'alta atmosfera, aumentando la resistenza dell'aria per un veicolo spaziale su un'orbita bassa, e, come conseguenza, lo Skylab rientrò nell'atmosfera l'11 luglio 1980. La maggior parte si bruciò per l'attrito atmosferico, ma qualche frammento fu ritrovato nel deserto austral
o.
Le misure di massa sullo Skylab facevano parte degli esperimenti di medicina effettuati a bordo. Prima della missione Skylab, si era osservato che astronauti russi e americani ritornati dallo spazio avevano perduto peso, e la NASA temeva che questo implicasse qualche danno fisico che con viaggi più lunghi poteva diventare più grave.
Furono proposte varie spiegazioni per questa perdita di peso. A causa della gravità, la pressione del sangue è più alta negli arti inferiori (come la pressione dell'acqua è maggiore alla base di una torre idrica rispetto a un punto a metà altezza), causando una contropressione esercitata dai vasi sanguigni in quelle regioni. Alcuni ritenevano che, in un ambiente a gravità zero, la spinta supplementare opposta a questa contropressione non esiste, facendo sì che più sangue viene pompato nella parte alta del corpo, e il corpo, sentendo un maggior quantitativo di sangue, lo elimina, portando a una perdita di fluidi. Altri ricercatori attribuivano il fenomeno all'alimentazione artificiale e a una perdita di appetito legata alla nausea (che alcuni astronauti risentivano, ma altri no). Altri ancora ritenevano che il lavoro nello spazio tendeva ad essere straordinariamente faticoso.
Per osservare meglio il fenomeno, sullo Skylab furono installati tre dispositivi per misurare la massa -- due più piccoli (esperimento M074) per misurare quanto ingerito e quanto espulso da ogni astronauta, e uno più grande (esperimento M172) con una sedia oscillante, progettata per misurare giornalmente il peso (o meglio la massa) degli astronauti.
Il moto della massa oscillante veniva misurato elettronicamente, tipicamente ogni tre oscillazioni in avanti e indietro, e da questo valore lo strumento ricavava il periodo di oscillazione T. Le teoria afferma che T dovrebbe essere proporzionale alla radice quadrata della massa oscillante. Questo è stato confermato da calibrazioni effettuate nello spazio, usando oggetti preventivamente pesati sulla Terra, e queste calibrazioni hanno suggerito che, se la misura viene effettuata con accuratezza, il valore trovato per la massa è preciso entro lo 0,1%.
Misurare la massa corporea sulla sedia M172 (ved. figura) non era una cosa facile. Il corpo umano non è rigido, e ogni movimento interno -- anche respirare -- può influire sull'oscillazione della sedia. Dopo aver vuotato le loro tasche, gli astronauti si sedevano sulla sedia, indossando sempre un abbigliamento che era stato pesato prima del volo. Quindi, dopo essersi legati rigidamente, con i piedi premuti contro una barra sul davanti della sedia, afferravano un'altra barra con le mani, trattenevano il respiro e quindi sganciavano la sedia premendo un bottone posto sulla barra tenuta con le mani.
Gli astronauti dello Skylab-2 persero 2-3 chili durante una permanenza di un mese, e le misure di quanto veniva ingerito rivelarono che non mangiavano abbastanza. Per lo Skylab-3 le razioni alimentari furono quindi aumentate, e fu anche prescritto agli astronauti un maggior esercizio fisico, per essere sicuri che "i muscoli non si trasformassero in grasso". La perdita di peso fu simile, anche se la permanenza nello spazio fu di durata doppia, e si notò che la perdita di peso avveniva nei primi cinque giorni. All'equipaggio dello Skylab-4 furono date razioni alimentari ancora più abbondanti e fu prescritto un esercizio fisico ancora maggiore. Tutti e tre gli astronauti di quel gruppo perdettero massa durante i primi 10 giorni, ma nei rimanenti 74 giorni conservarono la loro massa o ne ripresero anche un po'.
Per quanto riguarda i motivi, riportati precedentemente, per spiegare la perdita di massa, sembra che tutti e tre abbiano contribuito.
(Riconoscimenti: La maggior parte di questo materiale è basato sulla trascrizione della conferenza "Physiological Mass Measurement in Skylab", Misure di massa fisiologica sullo Skylab, tenuta dal ricercatore e astronauta William E. Thornton, MD, e dal colonnello J. Ord, dell'USAF, nell'ambito dello "Skylab Life Sciences Symposium", svoltosi presso il "Johnson Space Center", il 27-29 agosto 1974. Desidero anche ringraziare Joan Ferry dell'Archivio Storico del "Johnson Space Center" per avermi permesso di consultare questo ed altri documenti).
