Modellare il rischio di trasmissione aerea di virus respiratori in microgravità

Perché i germi nello spazio sono importanti

Con l’aumento dei piani per missioni spaziali più lunghe, dagli soggiorni prolungati sulla Stazione Spaziale Internazionale ai futuri viaggi verso la Luna e Marte, ogni equipaggio convive con una minaccia silenziosa: i virus respiratori. Sulla Terra, i germi nell’aria finiscono per depositarsi al suolo e gli ospedali possono intervenire quando le persone si ammalano. In orbita, invece, le particelle rimangono sospese molto più a lungo e il supporto medico è distante. Questo studio pone una domanda semplice ma urgente: quanto facilmente un virus come quello responsabile del COVID-19 potrebbe diffondersi per via aerea in microgravità e cosa si può fare per proteggere gli astronauti?

Come l’aria sospesa cambia il rischio di infezione

Sulla Terra la gravità aiuta a far cadere goccioline ed aerosol espirati, che così si depositano sulle superfici o vengono rapidamente rimossi dall’aria. In microgravità, quella forza di assestamento è quasi assente. Usando un modello informatico dettagliato sviluppato originariamente per studiare la diffusione del COVID-19 in ambienti terrestri, i ricercatori hanno adattato la fisica alle condizioni della Stazione Spaziale Internazionale. Hanno dimostrato che particelle di pochi micrometri, che sulla Terra cadrebbero dall’aria in minuti o ore, possono rimanere sospese per anni in microgravità. Di conseguenza, le particelle veicolo di virus possono accumularsi nell’aria chiusa di un modulo spaziale invece di disperdersi.

Di quanto aumenta il rischio in orbita

Quando il team ha simulato un membro dell’equipaggio infetto che condivideva un modulo con una persona sana e senza protezioni speciali, ha rilevato che i livelli virali nell’aria potevano diventare circa 286 volte più alti in microgravità rispetto a una stanza terrestre. Dopo una settimana di esposizione, la probabilità che l’astronauta sano si infettasse saliva a circa il 78 percento, quasi il doppio del rischio terrestre sotto le stesse ipotesi. Questo forte aumento è dovuto soprattutto al modo in cui le particelle sospese si accumulano anziché cadere, trasformando l’aria condivisa di un veicolo spaziale in un vettore di infezione più efficiente.

Cosa possono fare mascherine e filtri

Lo studio ha poi testato virtualmente misure di sicurezza comuni. Se l’astronauta infetto indossava una mascherina, il numero di goccioline cariche di virus rilasciate nell’aria della cabina diminuiva di circa l’85 percento. Questo riduceva la probabilità di infezione dal 78 al 67 percento, e al 60 percento quando entrambi i membri dell’equipaggio indossavano mascherine. Tuttavia, la misura singola più potente è risultata la filtrazione continua. Quando l’aria veniva ricircolata attraverso un sistema HEPA (High-Efficiency Particulate Air) cinque volte l’ora, il modello stimava una riduzione dei livelli virali aerei del 99,79 percento. In tali condizioni, il rischio di infezione scendeva a circa il 25 percento, persino inferiore al rischio modellizzato sulla Terra senza controlli speciali.

Difese indebolite in corpi sotto stress

Il volo spaziale porta con sé non solo fisica insolita ma anche biologia alterata. Gli astronauti affrontano confinamento, sonno interrotto, radiazioni e altri stress che possono indebolire il sistema immunitario. Missioni passate hanno mostrato che herpesvirus dormienti, normalmente tenuti sotto controllo in persone sane, si riattivano più spesso nello spazio, con livelli molto superiori di dispersione virale. Per esplorare cosa potrebbe significare qualcosa di simile per un virus respiratorio, i ricercatori hanno testato scenari in cui un astronauta infetto rilasciava quattro, otto o sedici volte più virus rispetto al caso di riferimento. Nello scenario intermedio con aumento ottuplo, il rischio di infezione senza protezioni saliva a circa l’87 percento. Anche con sola filtrazione HEPA, la probabilità di infezione restava più alta rispetto al riferimento terrestre, mostrando come un sistema immunitario sotto stress possa amplificare silenziosamente la trasmissione.

Protezione stratificata per gli equipaggi futuri

Il modello ha anche esaminato il vantaggio di una maggiore immunità, come quella fornita da vaccini o altre strategie mediche. Un’ipotetica aumento del 50 percento della protezione immunitaria riduceva il rischio di infezione di qualche punto percentuale da sola, e di oltre 14 punti percentuali se combinata con la filtrazione HEPA. In alcuni scenari combinati, il rischio complessivo nello spazio scendeva a livelli paragonabili o addirittura inferiori al riferimento terrestre. Pur essendo un lavoro teorico basato su ipotesi tratte da diversi virus, il messaggio è chiaro per le missioni future: in microgravità l’aria sospesa e i corpi sottoposti a stress favoriscono entrambi la diffusione respiratoria, quindi la sicurezza dipenderà da difese stratificate che combinino buona purificazione dell’aria, uso accorto delle mascherine e salute immunitaria robusta.

Citazione: Sararat, C., Jiravejchakul, N., Nawattanapaiboon, K. et al. Modeling the risk of airborne transmission of respiratory viruses in microgravity. npj Microgravity 12, 44 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00590-4

Parole chiave: microgravità, trasmissione aerea, stazione spaziale, filtrazione HEPA, salute degli astronauti