Storie di Scienza 7: Perché i guanti spaziali strappano via le unghie agli astronauti?

Ultimo aggiornamento: 2022/02/19.

È il 1971. Sulla Luna ci sono due astronauti, Dave Scott e Jim Irwin: un
terzo, Al Worden, li attende in orbita intorno alla Luna svolgendo una serie
di esperimenti.

Alla fine dell’ultima escursione della sua missione, denominata
Apollo 15, Scott svolge in diretta TV il famoso
esperimento della
piuma e del martello lasciati cadere contemporaneamente nel vuoto sulla
superficie lunare. Mentre lo fa, intrattiene gli spettatori e gli scienziati
che lo seguono in video raccontando allegramente di come Galileo aveva
ipotizzato che tutti gli oggetti cadano alla stessa velocità a prescindere
dalla loro massa o peso, se si elimina la resistenza dell’aria.

Quello che non dice è che i guanti della tuta spaziale gli stanno
letteralmente staccando le unghie dalle dita.

È un problema piuttosto comune: cinque dei dodici astronauti che hanno
camminato sulla Luna ne hanno sofferto, e molti astronauti ne soffrono
tuttora. Se volete fare gli astronauti lunari o comunque una passeggiata
spaziale nel prossimo futuro, mettete in preventivo di perdere una o più
unghie delle mani. C’è chi se le fa rimuovere preventivamente pur di non
soffrire quando si addestra o quando sa che andrà nello spazio e dovrà
lavorare in tuta extraveicolare.

Il fenomeno ha, come tutte le cose spaziali, un nome tecnico: si chiama
fingernail delamination oppure
onicolisi, e da sola costituisce quasi la metà di tutte le ferite riportate da
astronauti durante uscite extraveicolari anche nell’astronautica moderna,
secondo uno studio pubblicato nel 2010 da
Dava Newman, docente di aeronautica e astronautica al MIT, sulla rivista
Aviation, Space, and Environmental Medicine. Sui 232 astronauti della NASA presi in esame dallo studio, 22 (ossia il 10%
circa) hanno subìto traumi alle unghie per il fatto di aver indossato i guanti
delle tute spaziali.

Le foto seguenti, scattate al ritorno di Dave Scott sulla Terra, mostrano
chiaramente i segni di questo trauma sotto forma di emorragie subungueali. Vi
risparmio quelle di altri casi anche peggiori.

Il New York Times del 10 agosto 1971 dice che Scott subì una “rottura di vasi sanguigni sotto quattro unghie durante il primo giorno di esplorazione lunare” perché “i guanti esercitavano una forte pressione costante sulle dita che causavano ‘emorragie minori’ sotto tre unghie della mano destra e una della sinistra”. Il medico degli astronauti, Charles Berry, spiega al NYT che “normalmente la pressione del sangue e quindi il dolore verrebbero alleviati trapanando un piccolo foro nell’unghia. Ma gli astronauti non erano equipaggiati per farlo e quindi il Colonnello Scott ha dovuto semplicemente sopportare il dolore.”

Come ben sa chiunque si sia tirato una poderosa martellata su un dito,
un’unghia in queste condizioni causa un dolore atroce e di solito si stacca
completamente qualche tempo dopo; la sofferenza continua per tutti i mesi
della ricrescita della nuova unghia, che spesso è deforme.

Queste lesioni sono dovute alla grandissima rigidità e all’elevato spessore
dei guanti delle tute spaziali per attività extraveicolari (da distinguere
dalle tute per attività intraveicolari, che sono relativamente più
semplici e devono “solo” fornire protezione contro cali di pressione e incendi
dentro il veicolo spaziale).

Pur essendo fatti su misura, questi guanti extraveicolari hanno moltissimi
strati (isolamento dal caldo e dal freddo estremo, tenuta di pressione,
riscaldamento, resistenza alla lacerazione e all’abrasione, protezione
antincendio, protezione contro micrometeoroidi) che li rendono rigidi, goffi
ed enormi, e il differenziale di pressione fra l’interno e l’esterno (0,3 atmosfere) li irrigidisce ancora di più.

Questo breve video mostra la complessità di un guanto dell’era Shuttle,
presentando in dettaglio il restraint layer, ossia lo strato di
contenimento che impedisce alla membrana pressurizzata interna di gonfiarsi
come un palloncino. I cordini permettono all’astronauta di regolare il
contenimento in ogni singola zona.

Se volete sapere tutto sulla struttura incredibilmente complessa dei guanti
spaziali americani e russi, potete leggere l’articolo
Spacesuits and EVA Gloves Evolution and Future Trends of Extravehicular
Activity Gloves
(AIAA 2011-5147), al quale hanno collaborato vari ricercatori del Politecnico
di Torino.

Immaginate insomma di indossare sei o sette paia di guanti, uno sopra l’altro,
e poi provate a flettere le dita. Ora considerate che un astronauta, durante
un addestramento pre-volo in piscina o durante una sessione di lavoro
all’esterno nello spazio o sulla Luna, deve flettere quel guanto con le
proprie dita e impugnare oggetti per ore e ore di seguito. Questa situazione
tende a spingere le punte delle dita delle mani contro i cappucci terminali
delle dita dei guanti. La forte pressione costante causa emorragie subungueali
(“finivamo per avere le punte delle dita nere e blu”, spiega Charlie
Duke di Apollo 16 nel libro
On the Moon: The Apollo Journals, pagina 471) e il sudore crea un ambiente caldo e umido che spappola la
pelle ed è l’ideale per alimentare micosi. Una vera pacchia.

Come spiega il documento NASA
Fingernail Injuries and NASA’s Integrated Medical Model, la flessione costante delle dita a causa del movimento di presa e rilascio
può portare a un leggero trauma alle unghie e le unghie tendono ad essere
tirate via dal dito sottostante (“The constant flexing of the fingers due to the “grasp and release” motion
of the hands can result in mild trauma to the fingernails & the nails
tend to pull away from the underlying finger”) e anche nei voli Shuttle e sulla Stazione Spaziale Internazionale si sono
verificati casi di lesione o distacco dell’unghia (“nail will slough in short order”).

Ogni volta che un astronauta chiude la propria mano, i cappucci terminali dei
guanti oppongono resistenza e tirano le unghie verso l’alto. E durante
un’attività extraveicolare (EVA) non c’è tempo di riposare, e quindi se
l’unghia si scalza si deve andare avanti lo stesso.

Sulla Luna, Dave Scott si procurò anche uno strappo alla spalla destra nello
sforzo di estrarre dalla superficie lunare una trivella di carotaggio, oltre
ai traumi alle unghie. Non disse nulla al Controllo Missione, ma si prese in
tutto ben 14 aspirine per ridurre la sensazione di dolore (On the Moon: The Apollo Journals, pagina 471). Il suo collega, Jim Irwin, ebbe disagi analoghi e descrisse il
proprio dolore definendolo “lancinante” (Foothold in the Heavens, pagina 459). Altri tre astronauti lunari ebbero almeno una emorragia sotto le unghie. Problemi dello stesso tipo sono stati segnalati anche nelle
EVA delle missioni Shuttle e sulla Stazione Spaziale Internazionale. 

“Since the Apollo Program, spacewalking U.S. astronauts have often reported blunt nail trauma from working in the EVA suit gloves. Five of the 12 Moon-walking astronauts had at least one subungueal hemorrhage of the hands. The manual dexterity and tactile sensitivity required to perform EVA tasks demand that the fingertip be in close contact with the space suit glove, especially during preflight training. The resultant pressure often leads to mail elevation, which, with sufficient pressure and repeated trauma, can lead to damage to the nail matrix.” (Principles of Clinical Medicine for Space Flight, pag. 103)

Lo studio della professoressa Newman ha trovato una correlazione significativa
fra questi traumi e le dimensioni delle mani degli astronauti: non è questione
di lunghezza delle dita, come potrebbe venire istintivo pensare, ma di
circonferenza delle mani. In particolare, i maschi con una circonferenza di
oltre 23 centimetri sono maggiormente soggetti a lesioni alle unghie rispetto
a chi ha mani più piccole. Le mani grandi tendono inoltre a soffrire di
problemi di circolazione derivanti dalla compressione locale.

Di rimedi, per ora, ce ne sono pochi: si è visto che tenere le unghie molto
corte aiuta, ma per contro un taglio eccessivo rischia di far penetrare
l’unghia nella carne. Si usa anche un guanto interno di seta per ridurre lo
sfregamento.

Inoltre si usano da sempre guanti fatti su misura, partendo da un calco delle
mani di ogni singolo astronauta, ma solo la membrana di tenuta pneumatica è
personalizzata direttamente su questo calco, mentre gli strati esterni sono di
taglie fisse. E già così si tratta di un procedimento costoso: ogni
personalizzazione costa circa centomila dollari.

Periodicamente la NASA indice dei
concorsi, gli
Astronaut Glove Challenge, per selezionare nuovi progetti di guanti,
che fanno emergere idee originali e le verificano in condizioni di test molto
severe e realistiche, mettendo in palio un premio di 250.000 dollari.

Fra le idee proposte, anche da istituti di ricerca italiani, ci sono degli
esoscheletri per le mani, concepiti per essere integrati nei guanti, con degli
attuatori che assistono i muscoli delle mani nello sforzo di flettere la
rigida struttura dei guanti stessi.

Un’altra idea, circolante dagli anni Settanta del secolo scorso, è di avere
una tuta a contropressione meccanica, ossia una tuta la cui forma stessa,
molto aderente, genera pressione sul corpo, senza dover più mettere l’intero
astronauta dentro una membrana elastica gonfiabile. Un esempio di queste tute
è la Biosuit, alla quale ha lavorato anche la professoressa Newman insieme
alla ditta italiana Dainese.

A un livello molto meno tecnologico, si usano già
materiali antimicrobici
per ridurre la proliferazione batterica e gli odori e assorbire il sudore,
insieme a
smalti per rinforzare le unghie,
cerotti trasparenti
e colle chirurgiche (Dermabond e simili). Ma il problema generale, per ora,
rimane.

La prossima volta che incontrate un astronauta, insomma, date un’occhiata alle
sue mani; se vedete che sono un po’ malconce, non stupitevi e non criticatelo per la sua carenza di manicure.
È già tanto se ha ancora le unghie. E ammettetelo: ora che sapete di questo
dettaglio, vi è passata del tutto la voglia di andare nello spazio.

Fonti aggiuntive: Fingernail Injuries and NASA’s Integrated Medical Model, Kerstman e Butler, NASA (2008) (PDF);
Apollo 15 Technical Debriefing, pag. 21-2; Apollo 15 Mission Report, p. 150; Space.com
(2010);
National Geographic (2010); Extravehicular Activity, NASA; Building the Future Spacesuit, Ask Magazine; Principles of Clinical Medicine for Space Flight, Barratt e Pool. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una
serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se
volete saperne di più,
leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto.
Grazie!