Granular cooling of ellipsoidal particles in microgravity

A three-dimensional granular gas of ellipsoids is established by exposing the system to the microgravity environment of the International Space Station. We use two methods to measure the dynamics of the constituent particles and report the long-time development of the granular temperature until no further particle movement is detectable. The resulting cooling behavior can be well described by Haff’s cooling law with time scale τ. Different analysis methods show evidence of particle clustering towards the end of the experiment. By using the kinetic theory for ellipsoids we compare the translational energy dissipation of individual collision events with the overall cooling time scale τ. The difference from this comparison indicates how energy is distributed in different degrees of freedom including both translation and rotation during the cooling

Explora: Esplorazione umana e robotica dello spazio

EXPLORA Siamo soli nell’universo? Qual è l’origine della vita sulla Terra? Potremo un giorno realizzare insediamenti umani al di fuori del nostro pianeta utilizzando le piante quale fonte di energia e vita? Il viaggio inizia ...... e ci porta nello spazio profondo, dove solo sonde sofisticate possono arrivare. Ma saliremo anche a bordo della stazione spaziale internazionale dove astronauti, provenienti da ogni parte del mondo, soggiornano ininterrottamente da più di 15 anni, alternando vari equipaggi. Esploriamo per comprendere l’universo che ci circonda, la capacità della vita di adattarsi a condizioni estreme e ricercarla altrove. Abbiamo esplorato pianeti rocciosi, pianeti giganti e messo in luce il grande interesse esobiologico di mondi quali Europa, Encelado e Ganimede che nascondono, con ogni probabilità, un oceano di acqua al di sotto della loro superficie. Come Marte, di cui, nel 2018, è stata accertata, da un radar italiano a bordo della sonda Mars Express, la presenza di acqua allo stato liquido nel sottosuolo. Una grandissima scoperta scientifica che fa onore al nostro paese. Siamo atterrati sulla Luna, Venere, Marte, Titano e persino su una cometa, la Churyumov-Gerasimenko dove abbiamo trovato il più semplice degli amminoacidi (la glicina), ma anche il fosforo (che si trova negli acidi nucleici). L’uomo, nel frattempo, ha costruito una casa/laboratorio, che viaggia veloce , orbitando 400Km sopra alla Terra. Questa sofisticata e complessa struttura potrà fornire indicazioni e risposte utili sulla nostra concreta possibilità di vivere su altri pianeti. Perché è lì che un giorno vorremmo arrivare. E così, i viaggi robotici interplanetari e le missioni umane vanno a braccetto. Gli uni esplorando i pianeti e, le altre, la possibilità che l’uomo possa vivere in luoghi diversi e lontani scrutati e studiati dalle sonde che lo hanno preceduto. Ad oggi Marte è considerata la meta più probabile, ma sono diverse le destinazioni potenzialmente interessanti nel nostro sistema solare. Questo piccolo, grande viaggio è quello che faremo insieme nelle pagine che seguono...... R. Battisto

Rapid adaptation to microgravity in mammalian macrophage cells

Despite the observed severe effects of microgravity on mammalian cells, many astronauts have completed long term stays in space without suffering from severe health problems. This raises questions about the cellular capacity for adaptation to a new gravitational environment. The International Space Station (ISS) experiment TRIPLE LUX A, performed in the BIOLAB laboratory of the ISS COLUMBUS module, allowed for the first time the direct measurement of a cellular function in real time and on orbit. We measured the oxidative burst reaction in mammalian macrophages (NR8383 rat alveolar macrophages) exposed to a centrifuge regime of internal 0 g and 1 g controls and step-wise increase or decrease of the gravitational force in four independent experiments. Surprisingly, we found that these macrophages adapted to microgravity in an ultra-fast manner within seconds, after an immediate inhibitory effect on the oxidative burst reaction. For the first time, we provided direct evidence of cellular sensitivity to gravity, through real-time on orbit measurements and by using an experimental system, in which all factors except gravity were constant. The surprisingly ultra-fast adaptation to microgravity indicates that mammalian macrophages are equipped with a highly efficient adaptation potential to a low gravity environment. This opens new avenues for the exploration of adaptation of mammalian cells to gravitational changes