Le esperienze ormai accumulatesi di permanenza di mesi nello spazio e le previsioni di voli interplanetari della durata di alcuni anni nel prossimo futuro, pongono alla fisiologia umana e alla medicina dell’esercizio fisico una serie di pesanti e difficili interrogativi. Dalla capacità del Fisiologo e del Medico dello Sport di rispondere in modo adeguato alle esigenze dell’astronauta, dipenderà il mantenimento nella navicella spaziale di condizioni fisiche accettabili, anche dopo anni di permanenza nello spazio, e un pronto riadeguamento alle caratteristiche terrestri al momento del rientro.

Durante la permanenza nello spazio l’organismo va incontro a tali e tante alterazioni – simili peraltro a quelle cui va incontro l’anziano, il disabile, il soggetto che rimane lungamente allettato – che il rientro a terra richiede una notevole capacità di riadattamento alla forza di gravità e un lungo periodo di riabilitazione

Effetti della mancanza della forza di gravità
La forza di gravità alla quale sono sottoposti sulla terra gli esseri viventi e non, regola in modo determinante la funzionalità di tutti gli apparati del nostro organismo. Il funzionamento del sistema cardiocircolatorio e respiratorio, la distribuzione dei liquidi corporei nei vari tessuti e nei vasi sanguigni, la struttura dell’osso e la sua possibilità di mantenerne elevato il contenuto minerale, la composizione del muscolo, il complesso controllo dei movimenti corporei, risultato dell’integrazione di stimoli provenienti da recettori situati alla periferia e nel vestibolo, tutto ciò è stato per millenni condizionato dalla forza di gravità. Pertanto, la permanenza per periodi più o meno lunghi nello spazio, in condizioni di assenza di gravità, provoca una serie di squilibri, ad un organismo perfettamente adattato alla gravità terrestre.

Osso e metabolismo minerale. Sulla terra l’osso è costantemente sottoposto a processi di decalcificazione e ricalcificazione, regolati da numerosi fattori, tra cui, essenziale la contrazione muscolare, l’esercizio fisico. Il mantenimento della stazione eretta sulla terra dipende da continue contrazioni dei muscoli che impediscono al corpo di cadere in avanti. Tali muscoli sono per questo chiamati anti-gravitari (muscoli della colonna vertebrale, della parte anteriore della coscia e posteriore della gamba.). Le continue contrazioni muscolari, del tutto inavvertite, necessarie alla stazione eretta, provocano continue sollecitazioni sull’osso, sollecitazioni che rappresentano lo stimolo alla deposizione di calcio. L’attività fisica, poi, più o meno accentuata e intensa, della quotidiana vita di relazione, rappresentano un secondo stimolo fondamentale. Nello spazio, non esistendo la stazione eretta, così come nella lunga permanenza a letto, o in condizioni di scarso movimento fisico, (anziani, disabili, ecc.), l’osso perde la sua capacità di rigenerarsi, e la decalcificazione (osteoporosi) prevale sulla deposizione di minerali di calcio. Al rientro dallo spazio sono necessari mesi perché il contenuto minerale osseo possa recuperare appieno, e non è affatto certo che ciò possa avvenire dopo una permanenza di qualche anno nello spazio.

Muscolo. La contrazione muscolare, lo sforzo fisico, l’esercizio, il movimento contro resistenza, le stesse continue contrazioni per mantenere la stazione eretta sono i mezzi che permettono al muscolo di mantenersi efficiente. Un aumento dell’attività fisica, del carico abituale cui il muscolo è sottoposto, rappresenta lo stimolo ad aumentarne il volume (ipertrofia muscolare). Nello spazio, l’assenza di gravità non richiede il mantenimento della posizione eretta e la contrazione muscolare avviene, se non in condizioni particolari e in rari momenti, con uno sforzo minimo. Ciò comporta una riduzione della massa muscolare del 20-30% già dopo poche settimane di permanenza in quota, così come la massa muscolare tende a ridursi sulla terra con l’avanzare dell’età, con la sedentarietà e con la disabilità di qualunque tipo. Alla riduzione della massa muscolare si associa una perdita di forza e soprattutto di forza esplosiva (massima potenza muscolare), che richiede una fine coordinazione dell’attivazione di più muscoli. Dopo un anno di permanenza nello spazio la riduzione della forza e della potenza muscolare arriva fino al 40-60% del valore prevolo. Il tempo di recupero, al ritorno sulla terra, pare sia tanto più lungo quanto maggiore è stata la durata del volo. Recenti studi indicano che dopo 450 giorni di volo spaziale, pur essendo gli astronauti perfettamente sani e in piena forma fisica, è necessario un periodo anche di un anno per il completo recupero. Ed è ancora incerto cosa succederà nei voli pluriennali.

Cuore e circolazione. Nell’uomo in piedi sulla terra, la forza di gravità sposta una considerevole massa di sangue negli arti inferiori. Nello spazio vi è tendenza ad accumulare massa sanguigna nei grossi vasi del torace. Tale situazione, a causa di un meccanismo riflesso innato, provoca un abbondante aumento della diuresi per alcuni giorni, e di conseguenza una diminuzione di massa sanguigna, che si assesta successivamente su valori inferiore del 10-20% rispetto a quanto si riscontra sulla terra. Ciò tuttavia non causa alcun danno all’organismo. E per quanto si conosce su un argomento piuttosto complesso e di difficile valutazione in volo, cuore e circolo paiono adattarsi rapidamente alla nuova condizione di agravità, solo una decina di giorni. In effetti, nel sistema circolatorio le pressioni sono le stesse che sulla terra, la frequenza cardiaca rimane sostanzialmente eguale, e il lavoro del muscolo cardiaco, contrariamente ad altri muscoli, è invariato. Il problema insorge al rientro sulla terra. Nei primissimi giorni il mantenimento della stazione eretta è ostacolato da quel fenomeno  chiamato “ipotensione ortostatica”. L’alzarsi di colpo in piedi, sulla terra, fa sì che il sangue si sposti in quantità significativa negli arti inferiori. Viene improvvisamente ridotta, di conseguenza, la quantità di sangue spinta verso il cervello, cui segue, dopo pochi minuti sempre di stazione eretta, un senso di svenimento che costringe ad assumere nuovamente la posizione orizzontale. Tale fenomeno si riduce gradualmente e sparisce nell’astronauta dopo una decina di giorni.

Conclusione
Attraverso la ricerca pionieristica di YoYo ™ gli inventori Svedesi Drs. Hans Berg e Per Tesch del Karolinska Institute di Stoccolma descrivendo l’efficacia della tecnologia inerziale del volano,  hanno sperimentato pratiche allenanti all’interno delle stazioni orbitanti ed hanno fornito un valido strumento agli astronauti per mantenere le loro condizioni fisico-atletiche a livelli più che soddisfacenti. Poiché questa tecnologia non si basa sulla forza di gravità, sull’idraulica, o si di una fonte di alimentazione esterna, tecnicamente essa costituisce la scelta perfetta per l’esercizio di resistenza nello spazio.