COPYRIGHT: ESA-S. Uznański-Wiśniewski
Il progetto ha testato con successo il nuovo hardware commerciale di Svantek, confermandone l’affidabilità, la maggiore usabilità e la perfetta integrazione dei dati, aprendo la strada al suo utilizzo in future missioni nello spazio profondo come il Gateway lunare.
La dimostrazione tecnologica ha prodotto cinque risultati chiari e significativi che convalidano il sistema di nuova generazione per le future missioni spaziali.
Il nuovo hardware Svantek si è dimostrato altamente affidabile e robusto, non mostrando alcun degrado significativo delle prestazioni a causa dell'esposizione all'ambiente della ISS.
Il dosimetro SV 104A offre un'esperienza d'uso superiore: gli astronauti lo trovano molto più comodo, meno invadente e più facile da usare rispetto al sistema SV 102A+.
È stato dimostrato con successo il trasferimento di dati wireless via Bluetooth, che semplifica il flusso di lavoro di gestione dei dati e consente l'integrazione con piattaforme moderne come l'app EveryWear.
L'inclusione di un sensore di vibrazione è un vantaggio chiave, che consente di escludere i dati indesiderati e di migliorare l'affidabilità dei calcoli dell'esposizione al rumore in microgravità.
Il progetto convalida l'hardware commerciale come alternativa valida e superiore per i futuri sistemi di monitoraggio acustico della salute e delle prestazioni dell'equipaggio in missioni come Gateway.
Negli habitat ristretti dello spazio, un solido monitoraggio acustico non è un lusso, ma una necessità strategica per la salute dell’equipaggio e la sicurezza della missione. Livelli di rumore elevati comportano rischi significativi, interferendo con le comunicazioni cruciali, mascherando gli allarmi di sicurezza e contribuendo a problemi di salute a lungo termine come l’ipoacusia da rumore. Poiché i membri dell’equipaggio non possono semplicemente allontanarsi da una fonte di rumore, un monitoraggio continuo e accurato è essenziale per ridurre questi pericoli.
I sistemiCrew Health and Performance (CHP) sono progettati per gestire questi fattori di stress in quattro aree funzionali: Capacità medica, Contromisure, Salute comportamentale e Salute ambientale. In questo contesto, il monitoraggio acustico è una componente critica della salute ambientale, in quanto garantisce che i livelli sonori rimangano al di sotto dei limiti di sicurezza stabiliti per salvaguardare sia l’efficacia operativa immediata che il benessere a lungo termine degli astronauti.
Mentre il dosimetro a doppio canale SV 102A+ di Svantek è stato lo strumento collaudato sulla ISS, l’imminente programma Gateway richiede una soluzione più avanzata. Il sistema legacy presenta due svantaggi chiave: alternative più piccole e leggere offrono oggi un’opzione meno invasiva per la Dosimetria personale, e l’SV102A+ si basa su un software proprietario che complica l’integrazione con sistemi di dati moderni e ad architettura aperta come il software “EveryWear” del CNES, una pietra miliare del sistema CHP previsto per Gateway.
L’evidente necessità di un sistema aggiornato ha portato direttamente allo sviluppo e alla convalida in orbita di un nuovo sistema di monitoraggio acustico più integrato.
La dimostrazione tecnologica Wireless Acoustics ISS è stata progettata per mostrare un nuovo sistema integrato di monitoraggio acustico CHP costruito su un hardware moderno. Il progetto ha introdotto due nuovi dispositivi Svantek: il compatto SV 971A per il Monitoraggio acustico ad area fissa e il piccolo e discreto dosimetro personale SV 104A indossato dall’equipaggio. Lo scopo principale della dimostrazione era quello di convalidare le prestazioni, l’usabilità e le capacità di integrazione dei dati di questo nuovo hardware nell’esclusivo ambiente di microgravità della ISS, fornendo un confronto diretto con il sistema tradizionale.
SV 971A
Fonometro di classe 1 su una stazione spaziale
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SV 104A
Dosimetro di rumore in funzione a bordo di una stazione spaziale
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Dimostrare l'acquisizione dei dati: Il primo obiettivo è stato quello di convalidare la funzionalità fondamentale dell'hardware nello spazio. Si trattava di confermare che l'SV 104A da indossare poteva misurare con precisione l'esposizione personale al rumore di un astronauta e che l'SV971A fisso poteva monitorare efficacemente l'ambiente acustico nel Modulo Columbus.
Verifica del trasferimento dei dati: Un vantaggio fondamentale del nuovo sistema è la sua connettività wireless. Questo obiettivo mirava a confermare il successo del trasferimento dei dati acustici via Bluetooth da entrambi i dispositivi al software EveryWear in esecuzione su un iPad dell'ISS, dimostrando la sua compatibilità con le future architetture di dati.
Valutare l'esperienza dell'utente: L'hardware è efficace solo se l'equipaggio può utilizzarlo senza che diventi un peso. Questo obiettivo si è concentrato sulla documentazione dell'esperienza degli astronauti con il nuovo SV 104A, confrontandone il comfort, la direttività e la facilità d'uso direttamente con il dosimetro SV102A+.
Confermare la qualità dei dati: In definitiva, i dati devono essere affidabili. L'obiettivo finale era quello di garantire che le misurazioni acustiche raccolte dai nuovi strumenti soddisfacessero i rigorosi standard di qualità richiesti dagli esperti di medicina spaziale operativa per il monitoraggio della salute dell'equipaggio.
L’esperimento ha coinvolto due astronauti partecipanti, ciascuno dei quali ha condotto due distinte sessioni di 24 ore per raccogliere dati completi e comparativi. Per garantire la privacy dell’equipaggio e l’integrità dei dati, i dispositivi sono stati configurati con un blocco del firmware che ha disabilitato completamente le capacità di registrazione audio, rendendo impossibile la cattura di qualsiasi suono. Il completamento con successo di questo esperimento attentamente strutturato ha fornito una grande quantità di feedback sull’esperienza reale dell’equipaggio con il nuovo sistema.
Al di là delle prestazioni tecniche, il successo di un nuovo hardware per il volo spaziale dipende in larga misura dal feedback degli astronauti. Fattori come il comfort, la facilità d’uso e il basso carico di lavoro operativo sono essenziali per integrare perfettamente un dispositivo nelle impegnative routine quotidiane di un membro dell’equipaggio della ISS. Il feedback qualitativo e quantitativo raccolto dai dettagliati questionari NASA-TLX compilati dall’equipaggio ha fornito un verdetto chiaro e decisivo.
Il feedback sul nuovo dosimetro personale SV 104A è stato estremamente positivo. Entrambi gli astronauti partecipanti hanno riferito di aver avuto esigenze mentali, fisiche e temporali molto basse durante l’uso del dispositivo, indicando che non interferiva con le loro attività standard. I livelli di frustrazione sono stati giudicati estremamente bassi, il che suggerisce un’interazione fluida e intuitiva con l’utente. In particolare, gli astronauti hanno giudicato il dispositivo molto confortevole, anche se indossato per lunghi periodi di 24 ore e durante il sonno.
Nel confronto diretto con il dosimetro SV 102A+, il nuovo SV 104A è risultato il preferito in tutte le principali metriche di ergonomia e usabilità. Anche il monitor d’area fisso SV971A ha ottenuto buoni risultati nella valutazione dell’equipaggio, ricevendo valutazioni positive per la facilità di montaggio, la sicurezza dell’installazione e il funzionamento semplice e diretto.
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Per essere certificate per il volo spaziale, le apparecchiature scientifiche sensibili devono dimostrare che la loro accuratezza metrologica non viene degradata dal lancio, dal funzionamento e dal viaggio di ritorno. È stato condotto un rigoroso processo di calibrazione pre- e post-volo presso un laboratorio accreditato per quantificare qualsiasi potenziale impatto dell’ambiente spaziale sugli strumenti acustici.
Sia i fonometri SV 971A che i dosimetri personali SV 104A sono stati sottoposti a due sessioni complete di calibrazione: una nel gennaio 2025 prima della missione e una seconda nel settembre 2025 dopo il ritorno dalla ISS. I test sono stati eseguiti presso un laboratorio accreditato PN-EN ISO/IEC 17025 secondo gli standard riconosciuti a livello internazionale – EN 61672-3 per i fonometri e EN 61252 per i dosimetri personali. L’analisi completa ha confermato che gli strumenti hanno sopportato i rigori del volo spaziale senza alcuna perdita significativa di prestazioni.
Una volta dimostrata la stabilità dell’hardware, il passo finale è stato quello di analizzare i dati acustici cruciali raccolti in orbita.
| Requisiti | Parametro | SV 102A+ (Astronauta 2) | SV 102A+ (Astronauta 1) | SV 104A (Astronauta 2) | SV 104A (Astronauta 1) | SV 971A (Astronauta 2) | SV971A (Astronauta 1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| < 70 dBA | LAeq,24h | 66.66 | 72.20 | 71.78 | 76.41 | 60.00 | 56.79 |
| < 72 dBA (lavoro) | LAeq,16h | 68.43 | 74.08 | 73.62 | 77.81 | 61.26 | 57.94 |
| < 62 dBA (sonno) | LAeq,8h | 55.86 | 52.22 | 60.48 | 71.31 | 55.94 | 53.29 |
| < 85 dBA | TWA | 71.44 | 76.98 | 78.10 | 83.00 | 64.80 | 61.60 |
| < 140 dbz | Picco LZ | 136.00 | 122.12 | 131.53 | 126.61 | 117.27 | 107.98 |
I dati hanno confermato che il Limite assoluto di picco di rumore di 140 dBZ non è mai stato raggiunto durante i periodi di misurazione. Tuttavia, il “Limite di sussulto” di 125 dBZ, una soglia suggerita per evitare rumori improvvisi e dirompenti, è stato superato sei volte.
Una sfida critica in un ambiente di microgravità è che urti accidentali o forti vibrazioni meccaniche possono corrompere i dati acustici, facendoli apparire più forti di quanto non siano in realtà. Il nuovo dosimetro personale SV104A e il fonometro SV 971A sono dotati di un sensore di vibrazione integrato che rileva e segnala questi eventi. Si tratta di una funzione cruciale per mantenere la qualità dei dati, in quanto consente agli analisti di escludere le misurazioni contaminate dai calcoli finali, allineandosi alle raccomandazioni di best practice dello standard ISO 9612 per la determinazione dell’esposizione professionale al rumore.
La connettività Bluetooth offre un metodo di trasferimento dei dati più aperto rispetto al software proprietario del vecchio sistema. Questo semplifica il processo per gli astronauti e facilita l’integrazione diretta dei dati acustici in sistemi più ampi di gestione dei dati sanitari, come il software EveryWear previsto per il programma Gateway.
Il rapporto suggerisce che la sostituzione dei tradizionali microfoni a condensatore con soluzioni microfoniche MEMS robuste, stabili e durevoli sarebbe un passo nella giusta direzione per il futuro del monitoraggio del rumore nel difficile ambiente dello spazio.
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