Il sole è già alto sul Kennedy Space Center in questo caldo mattino di fine primavera. Sulla rampa di lancio trentanove B, lo Space Shuttle Columbia attende l'inizio della sua ventesima avventura nello spazio, contrassegnata dalla sigla STS-78. Oggi, 20 giugno 1996, la complessa macchina del trasporto spaziale si prepara a una missione insolitamente lunga, interamente dedicata alla ricerca biologica e alla fisica dei fluidi in assenza di gravità. All'interno dell'abitacolo, i sette membri dell'equipaggio completano le procedure di imbarco e si assicurano ai propri seggiolini. Tra loro figurano scienziati ed esperti rappresentanti di cinque agenzie spaziali internazionali, uniti per gestire un laboratorio orbitale all'avanguardia inserito direttamente nella stiva di carico della navetta.
Mentre l'orologio corre verso lo zero, i tecnici della NASA monitorano con cura ogni singolo canale telemetrico dal centro di controllo. Per la prima volta nella storia del programma, una telecamera installata sul ponte di volo trasmette immagini televisive in diretta, permettendo al pubblico e agli ingegneri a terra di osservare le azioni dell'equipaggio durante le fasi più delicate che precedono il decollo. I preparativi procedono senza intoppi tecnici significativi, i sistemi idraulici completano i test di orientamento degli ugelli e l'alimentazione elettrica passa definitivamente alle celle a combustibile interne.
Mancano ormai pochissimi secondi all'accensione. Alle quattordici e quarantanove UTC, i tre motori principali del Columbia prendono vita con il loro caratteristico rombo, seguiti un istante dopo dall'attivazione dei due imponenti booster a propellente solido. Con una spinta iniziale formidabile, la navetta si solleva dalla struttura di servizio, salendo rapidamente nel cielo della Florida. La telemetria mostra parametri regolari durante la prima fase di ascesa. L'equipaggio sperimenta la forte accelerazione tipica del passaggio attraverso la zona di massima pressione aerodinamica prima che, superati i due minuti di volo, i booster esausti si separino per ricadere nell'Oceano Atlantico.
La spinta dei motori principali prosegue fluida fino al loro spegnimento programmato, che avviene circa otto minuti e mezzo dopo il distacco dal suolo. Il Columbia si trova ora stabilmente inserito in un'orbita terrestre bassa, con un'inclinazione di trentanove gradi rispetto all'equatore. Questa traiettoria specifica è stata selezionata per ridurre le vibrazioni ambientali e assecondare i normali ritmi di sonno dell'equipaggio. Pochi istanti dopo l'inserimento orbitale, i computer di bordo avviano la riconfigurazione dei sistemi termici. Nelle ore e nei giorni immediatamente successivi, le attività operative entrano subito nel vivo. L'equipaggio attraversa il tunnel di collegamento e apre il portellone che conduce al modulo Spacelab, una struttura cilindrica pressurizzata lunga tredici metri posizionata nella stiva. Ha così inizio una complessa fase di attivazione e calibrazione degli strumenti scientifici, con l'avvio delle prime sessioni di monitoraggio biologico e di fisica dei fluidi che terranno impegnati gli astronauti e i centri di controllo per oltre 16 giorni di attività continuativa nello spazio.
A missione compiuta, l'eredità scientifica lasciata dal laboratorio orbitale si rivela di fondamentale importanza per la pianificazione delle future spedizioni di lunga durata a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Le analisi approfondite condotte sui dati raccolti durante la permanenza nello spazio offrono una comprensione senza precedenti dei meccanismi biologici e fisici radicalmente alterati dall'assenza di gravità. Nel campo delle scienze della vita, lo studio dettagliato sull'apparato muscolo-scheletrico rappresenta una vera e propria svolta metodologica. Per la prima volta nella storia dell'astronautica, i ricercatori riescono a eseguire biopsie del tessuto muscolare degli astronauti sia prima che dopo il volo, concentrandosi in particolare sul muscolo gastrocnemio e sul soleo. Questo approccio pionieristico permette di analizzare direttamente a livello cellulare e molecolare i processi di atrofia, rivelando una consistente riduzione della forza muscolare massima che sfiora il ventidue percento, accompagnata da una marcata degradazione delle proteine strutturali delle fibre.
Inoltre, le indagini sul metabolismo osseo confermano la rapidità con cui l'organismo elimina il calcio in assenza di carico gravitazionale, fornendo dati quantitativi essenziali per lo sviluppo di contromisure fisiche e farmacologiche, utili anche a terra per la cura dell'osteoporosi e per i pazienti costretti a lunghe degenze. Di eccezionale valore scientifico sono anche i risultati ottenuti dal primo monitoraggio completo dei pattern del sonno e dei ritmi circadiani in orbita. Attraverso l'uso di elettroencefalogrammi e sensori di temperatura corporea, gli scienziati dimostrano come l'assenza del ciclo naturale di luce e ombra provochi una frammentazione del sonno e una netta riduzione delle fasi più profonde del riposo, ponendo le basi per la progettazione dei moderni sistemi di illuminazione artificiale attualmente impiegati nello spazio.
Nel settore della microgravità e della fisica dei fluidi, l'esperienza a bordo dello Spacelab apre nuove prospettive per la scienza dei materiali. Nonostante alcuni seri inconvenienti tecnici iniziali riscontrati nel modulo europeo destinato all'analisi del comportamento di bolle e gocce, la stretta collaborazione tra i ricercatori a terra e gli astronauti consente di effettuare complesse riparazioni in tempo reale. Questo successo convalida l'efficacia del concetto di telescienza e dimostra quanto sia preziosa la flessibilità dell'operatore umano in orbita. I dati così ottenuti permettono di comprendere meglio i fenomeni di convezione termica e di tensione superficiale mascherati dalla gravità terrestre, consentendo la produzione di cristalli proteici estremamente regolari e la solidificazione di leghe metalliche con caratteristiche di purezza impossibili da ottenere nei laboratori terrestri. Infine, i test condotti sull'uso di piccoli impulsi dei motori di manovra per correggere l'orbita del veicolo senza disturbare le delicate misurazioni scientifiche offrono un protocollo tecnico di inestimabile valore, successivamente adottato per le manovre di innalzamento orbitale di grandi infrastrutture spaziali e per le delicate operazioni di manutenzione di grandi telescopi in orbita.
