La NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) stanno lavorando insieme per costruire e lanciare un satellite per la missione Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA). Si tratta di una collaborazione per studiare l’impatto sulla salute delle minuscole particelle sospese nell’aria che inquinano alcune delle città più popolose del mondo. MAIA rappresenta la prima missione della NASA il cui obiettivo principale è favorire la salute della società. Si tratta anche della prima volta che epidemiologi e ricercatori di sanità pubblica sono stati direttamente coinvolti nello sviluppo di una missione satellitare. Il lancio è previsto entro la fine del 2024.

L’accordo fra ASI e NASA è stato finalizzato a gennaio 2023. MAIA sarà composto da un satellite chiamato PLATiNO-2 fornito dall’ASI e dalla strumentazione scientifica costruita presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. La missione raccoglierà e analizzerà dati raccolti dal satellite, ma anche da sensori a terra.

I problemi legati all’aerosol

“La respirazione di particelle inquinanti nell’aria è stata associata a molti problemi di salute, ma la tossicità di diverse miscele di particelle non è ancora stata studiata approfonditamente”, ha affermato David Diner, ricercatore principale della NASA per MAIA. “Lavorando insieme ai colleghi in Italia e in tutto il mondo, ci aspettiamo che MAIA ci aiuti a capire in che modo l’inquinamento da polveri sottili mette a rischio la nostra salute”.

I risultati ottenuti, verranno poi correlati ai registri di nascita, morte e ospedalizzazione, per comprendere l’impatto sulla salute delle particelle solide e liquide che contaminano l’aria che respiriamo. Queste particelle, chiamate aerosol, sono state collegate a malattie respiratorie come l’asma e il cancro ai polmoni, oltre che malattie cardiovascolari come infarto e ictus.

Dai dati attualmente disponibili, si evidenzia una correlazione anche con le complicazioni alla nascita, tra cui parto prematuro e neonati sottopeso. Il Global Burden of Disease stima che, nel 2019, 4.1 milioni di persone siano morte prima del previsto a causa dell’esposizione a polveri sottili. Questo tipo di inquinamento atmosferico è il più grande rischio per la salute delle persone che proviene dall’ambiente esterno.

Strumentazione scientifica

MAIA sarà dotato di una telecamera spettro-polarimetrica puntabile. Questa, catturerà immagini digitali da più angolazioni, nelle porzioni dell’ultravioletto, del visibile, del vicino infrarosso e dell’infrarosso a onde corte dello spettro elettromagnetico. Il motivo per cui verranno analizzati queste lunghezze d’onda, sta nel fatto che le minuscole particelle di PM tendono a diffondere la luce in modo più efficiente a lunghezze d’onda simili alle loro stesse dimensioni.

La telecamera è montata su un gimbal motorizzato che può ruotare di 60 gradi avanti e indietro. Mentre MAIA sorvola un bersaglio, il gimbal ruoterà per puntare la telecamera verso il bersaglio più volte, catturando immagini da diverse angolazioni. Questa tecnica è chiamata “step and stare“. Il gimbal può anche puntare a sinistra o a destra, il che consente alla fotocamera di osservare le città che non si trovano direttamente sotto il satellite.

I dati acquisiti aiuteranno il team scientifico a esplorare le diverse caratteristiche delle particelle sospese nell’aria, tra cui:

• le dimensioni;
• la distribuzione geografica;
• la composizione;
• la concentrazione

Le successive analisi serviranno a indagare come questi dati si relazionano ai modelli e alla prevalenza dei problemi di salute derivanti dalla scarsa qualità dell’aria.

“MAIA segna un momento importante nella lunga storia di collaborazioni tra NASA e ASI.  Simboleggia il meglio che le nostre due agenzie possono mettere in campo in termini di competenza, conoscenza e tecnologia di osservazione della Terra”, ha affermato Francesco Longo, responsabile dell’Earth Observation e Divisione Operazioni dell’ASI. “La scienza prodotta da questa missione congiunta fornirà benefici all’umanità per gli anni a venire”.

L’orbita di MAIA

MAIA sarà lo strumento principale a bordo del satellite host commerciale “Orbital Test Bed (OTB)-2”. Questo satellite verrà lanciato nell’orbita polare terrestre bassa. L’orbita sarà eliosincrona, il che significa che ogni volta che il satellite attraverserà l’equatore, all’incirca ogni 100 minuti, l’ora locale sarà la stessa. Questo tipo di orbita è importante per MAIA perché vedrà ogni città all’incirca alla stessa ora del giorno ad ogni sorvolo. In questo modo sarà più semplice confrontare i dati per i diversi target.

Target della missione

Le misurazioni di MAIA sfrutteranno la luce solare riflessa dalle particelle sospese nell’aria per determinare l’abbondanza, le dimensioni e le proprietà ottiche degli inquinanti nell’atmosfera. L’utilizzo di questi dati, insieme a misurazioni effettuate da terra, aiuterà i ricercatori a decifrare la composizione chimica dell’aerosol.

Le particelle di diametro pari o inferiore a 10 micrometri (PM10), sono abbastanza piccole da poter essere inalate. Questo può potenzialmente causare danni ai tessuti e infiammazioni a naso, gola e polmoni. Le particelle inferiori a 2,5 micrometri (PM2,5), possono penetrare più in profondità nei polmoni ed essere assorbite nel flusso sanguigno, dove possono causare problemi di salute ben più gravi.

La composizione del particolato dipende principalmente dalla sua origine. Ad esempio, le particelle carboniose, derivano dalla combustione di combustibili fossili e alberi, mentre la polvere minerale proviene dal suolo e dalla sabbia. Altre particelle come il carbonio organico, solfati e nitrati, possono formarsi attraverso reazioni chimiche tra i gas nell’atmosfera. L’obiettivo principale di MAIA è studiare se l’esposizione a diversi tipi di inquinamento ha impatti diversi sulla salute.

Nel corso della sua missione triennale, MAIA si concentrerà su 11 aree target che coprono i principali centri urbani di tutto il mondo:

1. Los Angeles
2. Atlanta
3. Boston;
4. Roma;
5. Addis Abeba, Etiopia;
6. Barcellona;
7. Pechino;
8. Johannesburg;
9. Nuova Delhi;
10. Taipei, Taiwan;
11. Tel Aviv.

Mentre orbita a 740 chilometri sopra la superficie terrestre, la missione raccoglierà anche alcuni dati su 30 aree target secondarie.

In definitiva, Diner afferma che MAIA fornirà agli scienziati, alla comunità medica e ai decisori che regolano la qualità dell’aria nuove informazioni che possono consentire un’aria più pulita, una migliore salute pubblica e risparmi sui costi.

“Spero che MAIA aiuti a rintracciare l’inquinamento da particolato fino alle sue fonti, fornendo alla salute pubblica e alle comunità di regolamentazione i dati di cui hanno bisogno per controllare le emissioni di particolato”, ha affermato. “È soddisfacente far parte di qualcosa che potrebbe contribuire a ridurre il peso delle malattie sulla società”.