Un computer in gonnella

(Questo articolo è apparso originariamente su #ILLUSTRATI n. 46: #HEROES)

L’anno prossimo Katherine Johnson, questa bellissima signora, compirà cento anni. Quando era piccola, suo padre Joshua le ripeteva sempre: “Tu vali quanto chiunque altro in questa città, ma non di più”.
Difficile credere di valere come chiunque altro, per una bambina di colore cresciuta a White Sulphur Springs, dove per chi non era bianco l’educazione si fermava obbligatoriamente alla terza media.
Papà Joshua lavorava come contadino e tuttofare presso il Greenbrier Hotel, lo stabilimento termale dove i signorotti più ricchi di tutta la Virginia andavano in villeggiatura; forse proprio per questo voleva che la sua bambina andasse spedita per la sua strada, ignorando le barriere segregazioniste. Nella loro cittadina non la facevano studiare? Lui l’avrebbe portata a Institute, 130 miglia più a ovest.

Katherine, dal canto suo, bruciò ogni tappa: a 14 anni aveva già finito le superiori, a 18 anni era laureata con lode in matematica. Nel 1938 la Corte Suprema stabilì che le università “white-only” avrebbero dovuto ammettere anche studenti di colore, così nel 1939 Katherine divenne la prima donna afroamericana a entrare nella scuola di specializzazione alla West Virginia University di Morgantown.
Completati gli studi, però, la carriera era tutt’altro che assicurata. Katherine avrebbe voluto dedicarsi alla ricerca, ma ancora una volta c’erano ben due handicap da superare: era donna, e per giunta afroamericana.

Insegnò matematica per più di dieci anni, aspettando l’occasione propizia che infine arrivò nel 1952. La NASA (all’epoca chiamata NACA) aveva cominciato ad assumere matematici sia bianchi sia afroamericani, e le propose un lavoro. Katherine Johnson entrò così a far parte, nel 1953, del primissimo team dell’agenzia spaziale.
Inizialmente lavorò nella sezione dei “calcolatori in gonnella”, un gruppo di donne il cui compito era elaborare i dati delle scatole nere degli aerei e svolgere specifiche operazioni matematiche. Un giorno Katherine venne assegnata a un gruppo di ricerca di volo, composto esclusivamente da maschi; la sua permanenza all’interno del team avrebbe dovuto essere temporanea, ma Katherine dimostrò una tale conoscenza della geometria analitica che i capi finirono per “dimenticarsi” di rimandarla al suo lavoro precedente.

Alla segregazione, però, non si sfuggiva. Katherine doveva lavorare, mangiare e andare in bagno in luoghi separati da quelli usati dai colleghi bianchi. Indipendentemente da chi avesse svolto il lavoro, i report venivano firmati soltanto dagli uomini del team.
Ma Katherine aveva sempre in mente le parole del padre, e la sua strategia fu quella di non curarsi di cosa ci si aspettava da lei. Si presentava alle riunioni ingegneristiche per soli uomini, firmava rapporti al posto dei suoi superiori maschi, ignorando qualsiasi obiezione. Perché non si era mai sentita inferiore – né superiore – a nessuno.

Era un’epoca pionieristica, e far parte della prima Space Task Force della storia significava avventurarsi in problemi e operazioni del tutto inediti. Con la sua preparazione e propensione per la geometria, Katherine era una dei “computer umani” più brillanti. Eseguì tutti i calcoli relativi alla traiettoria del primo volo americano nello spazio, quello di Alan Shepard nel 1961.

Venne il momento in cui la NASA decise di passare ai computer elettronici, smantellando l’équipe dei “calcolatori umani”; il primo volo ad essere programmato usando le nuove macchine fu quello di John Glenn, che doveva essere spedito in orbita intorno alla Terra. Ma fu l’astronauta in persona a rifiutarsi di partire, a meno che Katherine non avesse verificato a mano tutti calcoli eseguiti dal computer. Si fidava soltanto di lei.
In seguito Katherine contribuì a calcolare la traiettoria per il volo dell’Apollo 11, nel 1969. Vedere Neil Armstrong fare il primo passo sulla Luna la emozionò, ma neanche troppo: per chi aveva passato anni sulla missione non era certo una sorpresa.

Per lungo tempo si seppe ben poco del lavoro svolto da Katherine (e dalle sue colleghe): rimasta per decenni nell’ombra a fronte di una società che faticava a tributarle il giusto peso, oggi finalmente il suo nome si studia sui banchi di scuola e la sua storia è stata di recente raccontata dal film Il diritto di contare (2016, regia di Theodore Melfi). Il contributo offerto da questa donna alla corsa spaziale è riconosciuto come fondamentale – anche se a diventare eroi furono quegli astronauti che non avrebbero mai lasciato il suolo senza la precisione dei suoi calcoli.

Sorridente, a quasi un secolo di età, Katherine Johnson non smette di ripetere: “Valgo quanto chiunque altro, ma non di più”.

L’ascesa inaspettata

(Questo articolo è apparso originariamente su #ILLUSTRATI n. 44, Che ci faccio qui)

È il 7 settembre 2013. Al padiglione 0B della Wallops Flight Facility, sulla costa est della Virginia, la NASA si prepara a lanciare una sonda spaziale diretta verso la Luna.
Il modulo LADEE è stato progettato per studiare l’atmosfera e l’esosfera del nostro satellite, e per raccogliere informazioni sulle polveri lunari. A questo fine la sonda è equipaggiata con due sofisticati spettrometri di massa, e un sensore capace di rilevare gli impatti delle minuscole particelle di polvere che si sollevano dal suolo lunare per effetto elettrostatico.

Mentre comincia il conto alla rovescia, decine e decine di tecnici controllano il flusso di dati proveniente dai vari settori del razzo, seguendo sui loro monitor il progredire delle fasi di lancio. Vibrazioni, bilanciamento, stato dell’ogiva: tutto sembra procedere come da manuale, ma la tensione e la concentrazione sono altissime. Si tratta pur sempre di una missione da 280 milioni di dollari.

Eppure al padiglione 0B della Wallops Flight Facility, sulla costa est della Virginia, c’è anche chi se ne resta beatamente all’oscuro di tutto questo fervore.
Non sa nulla di elettrostatica, spettrometri di massa, propellenti solidi o agenzie spaziali. Non sa nemmeno cosa siano i dollari, se è per questo.
La pacifica creatura sa solo che al momento è molto soddisfatta, perché ha appena ingurgitato ben tre mosche nel giro di due minuti (senza sapere cosa siano i minuti).
Dal bordo del suo specchio d’acqua guarda la luna, sì, come ogni notte, ma senza sforzarsi di raggiungerla. E come ogni notte, gracida compiaciuta della sua vita semplice.

Una vita che, fin da quando era soltanto un girino, si preannunciava risaputa. Confortevolmente prevedibile.
Ma ora, di colpo – ecco il boato assordante, le fiamme, il fumo. L’irruzione dell’assurdo nella realtà della nostra povera rana. E dallo stagno si solleva in aria, risucchiata dalla scia del razzo. Sparata in cielo, in un volo inaspettato, in un’estasi definitiva e scintillante.

NASA Wallops Flight Facility © Chris Perry

La sua intera esistenza le passa davanti agli occhi, come in un film – anche se ignora cosa sia un film. Gli infiniti appostamenti in attesa di un misero insettino, le fredde notti passate ammollo nell’acqua, le uova che non è mai riuscita a deporre, i brevi attimi di appagamento… ma ora, a causa di questa beffa crudele e innaturale, sembra tutto senza significato!
“Non c’è alcun criterio nel finire in questo modo” riflette l’anfibio filosofo, nella frazione di secondo in cui l’incredibile traiettoria lo spinge verso la fornace del razzo, “ma forse è meglio così. Chi vorrebbe davvero essere appesantito da un motivo? Ogni istante vissuto, bene o male, ha contribuito a portarmi qui, in vertiginosa salita verso il lampo di luce in cui sto per dissolvermi. Se questo mondo è una danza priva di senso, è pur sempre una danza. Avanti, balliamo!”
E su quest’ultimo pensiero, la vampata fatale.

Bisogna immaginare quella rana felice.

Ragni in acido

1948, Università di Tubinga, Germania.
Lo zoologo H. M. Peters era frustrato. Stava conducendo una ricerca fotografica sul metodo con cui i ragni comuni tessono le loro tele, ma aveva incontrato un problema: gli aracnidi oggetti del suo studio si intestardivano a compiere questo lavoro di sorprendente ingegneria soltanto durante le ore notturne, di prima mattina. Questa tabella di marcia, oltre a costringere il ricercatore a estenuanti levatacce, rendeva ardua la documentazione fotografica, visto che i ragni preferivano muoversi nella totale oscurità.
Così un giorno Peters decise di rivolgersi a un suo collega farmacologo, il giovane Dr. Peter N. Witt. Era possibile drogare in qualche modo i suoi ragni, così che cambiassero routine e si mettessero a filare quando il sole era già sorto?

Witt non aveva mai avuto a che fare con dei ragni, ma comprese presto che somministrare loro dei tranquillanti o degli stimolanti era più facile del previsto: gli animaletti, costantemente assetati d’acqua, imparavano in fretta ad accorrere verso la sua siringa.
I risultati di questi esperimenti, però, si rivelarono ben poco utili allo zoologo Peters. I ragni continuavano a costruire le ragnatele durante la notte, ma c’era di peggio. Dopo aver assunto i farmaci non erano nemmeno più in grado di tesserle per bene: come fossero ubriachi, gli aracnidi producevano reticolati sghembi, che non valeva certo la pena di fotografare.
Dopo questa esperienza Peters, scoraggiato, abbandonò il suo progetto.
Qualcosa era scattato, invece, nella mente del Dr. Witt.

I ragni comuni (Araneidae) sono tutt’altro che “comuni” quando si tratta di tessere una ragnatela. Ne costruiscono una nuova ogni mattina, e se a fine giornata la loro trappola non ha catturato alcun insetto, se la mangiano. In questo modo possono riciclare le proteine della tela per settimane: durante i primi 16 giorni senza cibo, le ragnatele appaiono sempre perfette. Dopo di che, quando comincia ad essere davvero affamato, il ragno comincia a fare economia e conservare le forze tessendo maglie più larghe, adatte a catturare solo insetti di grossa taglia (infatti ha bisogno di un pasto sostanzioso).
D’altronde per il ragno la ragnatela non è soltanto un modo di procacciarsi il cibo, ma è uno strumento essenziale per rapportarsi con il mondo che lo circonda. Per la maggior parte questi aracnidi sono quasi del tutto ciechi, e le vibrazioni dei fili sono il loro radar: dai movimenti percepiti comprendono che tipo di insetto è rimasto impigliato nella tela, e se è il caso di avvicinarsi; capiscono se un singolo filo si è spezzato, e si dirigono sicuri a ricostruire soltanto quello; e utilizzano la tela anche come mezzo di comunicazione nei rituali d’amore, in cui il maschio resta ai bordi e pizzica ritmicamente i fili per avvertire la femmina della sua presenza, e conquistarla senza farsi scambiare per un bocconcino succulento.

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Durante il suo esperimento con i farmaci, il Dr. Witt aveva notato che sembrava esserci una significativa corrispondenza fra la sostanza somministrata e le aberrazioni che subivano le ragnatele. Così cominciò a dare in pasto ai ragni diverse sostanze psicoattive, e a registrare le variazioni nel loro lavoro di tessitura.
Lo studio di Witt, pubblicato nel 1951 e ampliato nel 1971, si limitava all’osservazione statistica, senza fornire ulteriori interpretazioni. Eppure i risultati si prestavano a una lettura affascinante e decisamente poco ortodossa: sembrava che i ragni subissero gli effetti delle droghe in maniera simile a quello che accade negli uomini.

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Sotto cannabis, cominciavano la loro ragnatela in maniera regolare ma perdevano interesse una volta arrivati alle spire esterne; sotto peyote o funghi magici, i movimenti degli aracnidi si facevano più lenti e pesanti; sotto microdosi di LSD i disegni delle ragnatele diventavano geometricamente perfetti (come le visioni caleidoscopiche riportate dagli utilizzatori umani), mentre dosi più massicce invalidavano completamente le capacità del ragno; la caffeina infine produceva risultati del tutto fuori controllo e schizofrenici.

Ragnatela dopo alte dosi di LSD-25.

Chiaramente questa interpretazione “umanizzante” non ha alcunché di scientifico. Quello che interessava davvero a Witt era la possibilità di utilizzare i ragni per riscontrare la presenza di droghe nel sangue o nelle urine umane, visto che si erano dimostrati sensibili anche a concentrazioni minime, non rilevabili dagli strumenti dell’epoca. La sua ricerca continuò per decenni, e da farmacologo Witt divenne a poco a poco un’autorità nel campo dell’entomologia. Capace di riconoscere i suoi ragnetti uno per uno soltanto dando un occhio alla loro ragnatela, il fascino per questi invertebrati non lo abbandonò più.
Continuò a testare le loro capacità in diversi altri esperimenti, alterando il loro sistema nervoso con i laser, amministrando grosse quantità di barbiturici, e perfino spedendoli in orbita. Anche senza gravità i ragni, in quello che Witt ha definito “un capolavoro di adattamento”, dopo soli tre giorni nello spazio tornavano in grado di costruire una ragnatela quasi perfetta.

Alla fine degli anni ’70 Witt interruppe le sue ricerche, passando la palla a una nuova generazione di sperimentatori. Nel 1984 J. A. Nathanson riprese in mano i dati di Witt, ma soltanto quelli in relazione agli effetti della caffeina.
Nel 1995 Witt vide il suo studio originale tornare a nuova vita quando la NASA lo replicò con successo, stavolta con l’ausilio di software di analisi statistica: la ricerca dimostrò che i ragni potrebbero essere usati per testare la tossicità di diverse sostanze chimiche al posto dei topi, prassi che farebbe risparmiare tempo e denaro.

In ogni caso, non c’è da preoccuparsi per la sorte di questi invertebrati.
I ragni sono tra i pochi animali sopravvissuti alla più grande estinzione di massa mai avvenuta, e possono resistere a condizioni atmosferiche invivibili perfino per la maggior parte degli insetti. Veri padroni del mondo da milioni di anni, saranno ancora qui per molto tempo — anche dopo che la nostra specie avrà fatto il suo corso.

Viaggi spaziali

L’esplorazione spaziale, iniziata in modo pionieristico alla fine degli anni ’60, ha conosciuto un momento “morto” negli ultimi decenni, ma oggi sta tornando ad essere parte integrante dei progetti delle grandi agenzie aerospaziali. Gli Stati Uniti hanno pianificato i primi viaggi su Marte per la metà degli anni 2030; ESA, Russia e Cina sembra abbiano in progetto missioni similari. Ma al di là dello stimolo che questi salti nell’ignoto regalano alla nostra fantasia, ci sono dei lati oscuri con cui fare i conti (che sono poi quelli che ci interessano, qui a Bizzarro Bazar!).

Innanzitutto, teniamo presente che le enormi distanze da superare pongono diversi grattacapi. Prendiamo ad esempio una missione su Marte. Il vero problema, sostengono i professori della NASA, sarebbe il costo del “biglietto” di ritorno. Far decollare una nave spaziale dalla Terra richiede già una quantità di carburante inimmaginabile, e dotare il mezzo di una quantità di combustibile tale da permettere il viaggio di rientro è al momento pura utopia. Questo significa che il volo verso Marte sarebbe di sola andata. I primi pionieri dovrebbero divenire dei veri e propri coloni, disposti non soltanto ad esplorare il nuovo pianeta, ma a fondarvi una comunità. Dovrebbero essere scelte coppie in grado di riprodursi, per dar vita alla prima vera colonia marziana che comprenda bambini nati e cresciuti sul Pianeta Rosso. Quanti di voi non esiterebbero un attimo a lasciarsi tutto alle spalle per iniziare una nuova vita su Marte? Quale uomo accetterebbe di partire sereno, sapendo che non farà mai più ritorno, che non vedrà mai più il mare, i suoi famigliari, gli uccelli nel cielo?

Parecchi, a quanto sembra. Da quando il Journal of Cosmology ha indetto il “sondaggio”, almeno 500 volontari si sono presentati all’appello. Persone per cui l’avventura, la curiosità e la gloria valgono più di ogni altra cosa; persone che non hanno più nessun legame; persone che sognano un’epopea spaziale da quando hanno 10 anni. Forse sarà proprio questo il bacino al quale gli scienziati attingeranno, in un prossimo futuro, per selezionare gli equipaggi di questa epocale “invasione”.

Ma i viaggi spaziali sono anche lunghi, e il lato più cupo della nostra personalità può prendere il sopravvento. Lo spazio può diventare una gabbia fatta di paranoie, illusioni e depressione, fatto da cui gli scrittori di fantascienza ci mettono in guardia da molti anni. Innanzitutto, la solitudine. Una solitudine inimmaginabile. Finora i viaggi sono stati troppo brevi per una qualche manifestazione psicologica in questo senso. Ma la NASA continua a ponderare gli effetti dannosi dell’isolamento per lunghi periodi di tempo, tanto da investire 1,74 milioni di dollari nella Virtual Space Station, una sorta di “psicologo-robot” che dovrebbe aiutare e dare consigli agli astronauti depressi dalla profonda solitudine. Nel 2008, uno studio condotto al NHC HealthCare in Maryland Heights ha indicato che un cane robotico si è rivelato un ottimo rimedio per la solitudine dele persone anziane, quasi quanto un cucciolo reale… anche se l’immagine di un astronauta solo nello spazio, che parla e coccola un cane-robot non è delle più confortanti.

Nello spazio, un posto che a torto riteniamo “vuoto”, si spargono radiazioni di vario tipo. Senza la protezione dell’atmosfera, queste radiazioni possono essere pericolose. E non si tratta qui soltanto delle temibili esplosioni di raggi gamma (evento talmente raro da essere trascurabile), ma anche semplicemente delle più comuni radiazioni cosmiche: alcuni esperimenti hanno dimostrato che l’esposizione a questi raggi può causare alterazioni nell’ippocampo, l’area del cervello responsabile della creazione di nuove cellule cerebrali e ritenuta responsabile dell’apprendimento e degli stati di umore. Proteggere con scudi appropriati gli astronauti potrebbe significare ridurre i danni cerebrali e la depressione di un viaggio al di fuori dell’orbita terrestre.

Un altro problema dei viaggi astrali è la fornitura e la purificazione dell’aria. Molti studi condotti sugli scalatori di alta quota hanno dimostrato come uno scarso approvvigionamento di ossigeno porti a un calo di attenzione, di capacità cognitiva e di riconoscimento linguistico. In situazioni ancora più estreme, a ridotto apporto di ossigeno, si verificano danni permanenti al cervello. Per questo si stanno dotando le astronavi di potenti rilevatori, in grado di accorgersi in largo anticipo di un cambio nell’aria della capsula. Vengono sviluppati anche dei software in grado di “misurare” la coerenza delle risposte degli astronauti a determinate domande, per prevenire eventuali danni psichici.

Aggiungete a questo quadro lo stress del lavoro di un astronauta, costantemente vigile e attento, che deve tenere sott’occhio i parametri della missione, controllare l’equipaggiamento, sapendo che soltanto un po’ di lamiera lo protegge dall’agghiacciante vuoto siderale. Molte persone, in situazioni molto meno stressanti, si imbottiscono di psicofarmaci. L’uso e l’abuso di tali sostanze (già oggi utilizzate a bordo delle stazioni spaziali) sarà un ennesimo grattacapo da risolvere. E pensate anche solo per un momento a questa situazione: non siete voi a impazzire nello spazio, ma il vostro collega. Se nella vostra giornata quotidiana c’è sempre un orario di fine lavoro, che vi permette di staccare la spina, beh, su una navicella spaziale non esiste. Per quanto professionali gli astronauti si possano dimostrare, dovranno anche essere addestrati a far fronte a qualsiasi imprevisto, persino il crollo psicologico di uno dei membri dell’equipaggio.

Ed arriviamo infine alla questione più spinosa e difficile. Cosa fare quando un astronauta muore nello spazio?

La mitica Mary Roach, giornalista scientifica autrice dell’imperdibile Stecchiti (2005), ha da poco scritto un libro sui viaggi spaziali. Con la sua consueta scrupolosa curiosità, ha indagato anche il problema della morte nello spazio. E ci ha illuminato sulle ultime tendenze della NASA al riguardo.

La morte, già di per sé destabilizzante, diviene ancora più insostenibile in un ambiente estremo come il cosmo. Nessuno sa come un piccolo gruppo isolato nello spazio possa reagire di fronte alla scomparsa di un membro: sentimenti di paura, perdita di controllo, rabbia, colpa o attribuzione di colpa possono instaurarsi. Di fronte a un decesso che colpisce inaspettatamente un membro dell’equipaggio durante una missione, il tempo per preparare il corpo sarà soltanto di 24 ore, per prevenire infezioni. Ad ogni astronauta verrà chiesto di riempire un diario in cui annotare e sfogare le proprie emozioni al riguardo.  Il corpo, dopo una cerimonia funebre che ricordi quelle terrestri (che serva da guida per la difficile situazione e riaffermi i valori che ci accomunano), verrà deposto in un modulo apposito, studiato per eseguire la cosiddetta Promession: si tratta di un “compostaggio” ecologico dei resti umani, per mezzo del quale il corpo viene completamente congelato, poi scosso violentemente fino a ridurre la salma in una fine polverina. La capsula contenente il cadavere polverizzato verrà poi estromessa dall’astronave, là dove nessuno può vederla, trattenuta da un braccio meccanico, e lì resterà fino a quando l’astronave non rientrerà sulla Terra (ritraendosi poco prima dell’impatto con l’atmosfera); una volta atterrata potrà finalmente avere degna sepoltura. Una particolare attenzione verrà mantenuta sui “sopravvissuti”, per evitare crolli psicologici e follia.

Ecco l’articolo di Mary Roach in cui viene spiegata l’intera procedura (in inglese).

Il sogno di “fare l’astronauta” non ha mai perso il suo fascino. Ma oggi, quando questa fantasia sta quasi per diventare realtà, gli scienziati continuano a interrogarsi su quali siano le vere barriere con cui dovremo fare i conti. E pare che i mostri più pericolosi, gli alieni più letali, prenderanno corpo nella nostra stessa mente.

F.A.Q. – Il bicchiere d’acqua

Caro Bizzarro Bazar, come posso bermi un bel bicchiere d’acqua in assenza di gravità?

Facile. Prendi l’acqua e divorala.

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