Il 23 ottobre 2007 parte con lo Space ShuttleDiscovery, STS-120, in qualità di specialista di missione (missione Esperia per l'ESA). Durante la missione si occupa del coordinamento delle attività extraveicolari (cosiddette «passeggiate nello spazio») relative all'assemblaggio del Node 2, o Harmony, nuovo componente multi-funzionale della Stazione spaziale internazionale prodotto da industrie italiane. Durante la missione, svolta con successo nonostante le complessità e i numerosi imprevisti, l'astronauta ha avuto modo di parlare, oltre che con alcune scuole italiane, anche con il Presidente della Repubblica ItalianaNapolitano.
Il 15 dicembre 2010 torna sulla Stazione Spaziale Internazionale con la Sojuz TMA-20 per la missione MagISStra dell'ESA, l'ente spaziale europeo, come ingegnere di volo. Dopo 157 giorni trascorsi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, il 23 maggio 2011 alle 4:27 ora italiana rientra sulla Terra a bordo della Sojuz, insieme al russo Dmitrij Kondrat'ev e alla statunitense Catherine Coleman, atterrando nelle steppe del Kazakistan e concludendo con successo l'Expedition 27.[6]
Il 28 luglio 2017 Paolo Nespoli torna nello spazio per la terza volta, partendo da Bajkonur alle 17.41, ora italiana, a bordo della Sojuz MS-05 alla volta della Stazione spaziale internazionale.[7] Alle 23.54, ora italiana, la capsula Sojuz attracca e infine all'1.57, ora italiana, Nespoli fa il suo ingresso nella stazione. Il 14 dicembre 2017 alle 9.27, ora italiana, dopo 139 giorni sulla ISS Nespoli atterra a bordo della Sojuz MS-05 nella steppa del Kazakistan, la città più vicina al sito d'atterraggio è Dzhezkazgan.
In totale, nelle tre missioni del 2007, del 2010-2011 e del 2017 Paolo Nespoli è rimasto nello spazio per 313 giorni, 2 ore e 36 minuti.
In seguito al ritiro dalla sua carriera da astronauta, dal 2023 insegna al Politecnico di Milano presso il corso di Space Engineering la materia Human Spaceflight and Operations.[8]
Vita privata
È sposato con Aleksandra Rjabova, di origine russa, da cui ha avuto due figli.
Durante la propria missione in Libano nei primi anni 1980, conobbe la scrittrice Oriana Fallaci che, a missione conclusa, lo esortò a perseguire il suo sogno di diventare un astronauta, nonostante Nespoli a 27 anni non fosse laureato e non conoscesse l'inglese.[9] Con la Fallaci ebbe una relazione sentimentale durata cinque anni durante la quale convisse con lei a New York potendo così laurearsi.[10]
Dopo aver perduto il padre nel 2007, ha subito il lutto della perdita della madre mentre si trovava a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, il 2 maggio 2011. Durante i funerali, avvenuti nel primo pomeriggio del 4 maggio, nel momento di un transito della ISS sull'Italia è stato osservato un minuto di silenzio e di sospensione delle attività di bordo.[11]
Nel 2021 rivela di essere affetto da un linfoma Bcerebrale, efficacemente trattato, che lo costringe però ad abbandonare la carriera di astronauta.[12]
Presenza nella cultura di massa
Paolo Nespoli ha scritto un libro, edito da Mondadori, Dall'alto i problemi sembrano più piccoli, in cui racconta la sua esperienza nello spazio e le lezioni di vita che ne ha ricavato.[13] Il libro è stato presentato il 13 ottobre 2012 in una conferenza stampa a Milano.
Nel 2010 è stato protagonista con Topolino nella storia a fumettiTopolino, Paolo Nexp e l'orbita del domani pubblicata in due tempi sui numeri 2872 e 2873.
È titolare del nominativo di stazione di radioamatoreIZ0JPA con il quale ha effettuato molti collegamenti con scuole italiane a bordo della Stazione spaziale internazionale (ISS) sulla frequenza VHF di 145,8 MHz in FM.
Il 21 gennaio 2011, in occasione del novantesimo compleanno dello scrittore italiano Eugenio Corti, Paolo Nespoli ha inviato dallo spazio una sua foto che lo ritrae all'interno della Stazione Spaziale Internazionale con in mano un biglietto di auguri di buon compleanno per lo scrittore.
Nel maggio dello stesso anno, in conclusione della missione MagISStra, ha indossato la maglia dell'Inter, club di cui è tifoso.[15]
Expedition è un docu-film prodotto da Omnia Gold Studios Production e diretto da Alessandra Bonavina. È stato realizzato con il sostegno e patrocinio di ASI ed ESA, in collaborazione con NASA e RKA.[16]
Nel documentario viene seguito passo dopo passo l'addestramento di Nespoli per la missione spaziale Expedition 52/53 (missione VITA). Viene mostrato tutto ciò che avviene prima del lancio: i durissimi addestramenti, gli esperimenti, le simulazioni di situazioni catastrofiche e l'aspetto tecnologico della missione.
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