Desde que los astronautas comenzaron a ir al espacio por largos períodos de tiempo, se sabe que la exposición a largo plazo a la gravedad cero o la microgravedad conlleva su parte de los efectos sobre la salud. Estos incluyen atrofia muscular y pérdida de densidad ósea, pero también se extienden a otras áreas del cuerpo, lo que conduce a una disminución de la función del órgano, la circulación e incluso cambios genéticos.
Por esta razón, se han realizado numerosos estudios a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) para determinar el alcance de estos efectos y qué estrategias se pueden utilizar para mitigarlos. Según un nuevo estudio que apareció recientemente en el Revista Internacional de Ciencias Moleculares, Un equipo de investigadores financiados por la NASA y JAXA demostró cómo la gravedad artificial debería ser un componente clave de cualquier plan futuro a largo plazo en el espacio.
Como se señaló, se ha realizado una cantidad considerable de investigación para identificar y cuantificar los efectos que la microgravedad tiene en el cuerpo humano. Un buen ejemplo de esto es el Estudio de Gemelos realizado por el Programa de Investigación Humana de la NASA (HRP), que investigó los efectos en el cuerpo del astronauta Scott Kelly después de pasar un año a bordo de la Estación Espacial Internacional, utilizando a su hermano gemelo, Mark Kelly, como control. .
Estos y otros estudios han confirmado que la exposición a la microgravedad no solo puede afectar la densidad ósea y la masa muscular, sino también la función inmune, la oxigenación de la sangre, la salud cardiovascular e incluso posibles cambios genómicos y cognitivos. Además, la vista también es algo que puede verse afectado por el tiempo que pasa en el espacio, que es el resultado de una menor circulación y oxígeno que llega al tejido ocular.
De hecho, aproximadamente el 30% de los astronautas en vuelos de transbordadores espaciales a corto plazo (aproximadamente dos semanas) y el 60% en misiones de larga duración a la EEI han informado de algún deterioro en su visión. En respuesta, el profesor Michael Delp, decano de la Facultad de Ciencias Humanas de la Florida State University (FSU) y coautor del artículo, y sus colegas recomiendan que se incorpore la gravedad artificial en futuras misiones.
Durante años, y con el apoyo de la NASA, Delps ha estado estudiando el efecto que tiene la microgravedad en la vista de los astronautas. Como dijo en un reciente comunicado de prensa de FSU:
"El problema es que cuanto más tiempo estén los astronautas en el espacio, mayor será la probabilidad de que sufran discapacidad visual". Algunos astronautas se recuperarán de los cambios en la visión, pero otros no. Por lo tanto, esta es una alta prioridad para la NASA y las agencias espaciales de todo el mundo. Con esta aplicación de la gravedad artificial, descubrimos que no evitó totalmente los cambios en el ojo, pero no vimos los peores resultados ".
Para determinar si la gravedad artificial disminuiría estos efectos, Delp se asoció con investigadores de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) en una primera colaboración. A ellos se unieron el profesor Xiao Wen Mao (autor principal del estudio) de la Universidad Linda Loma, así como miembros de la Universidad de Arkansas para Ciencias Médicas, el Instituto de Investigación Infantil de Arkansas y la Universidad de Tsukuba.
Luego, el equipo examinó los cambios en los tejidos oculares de los ratones después de que pasaron 35 días a bordo de la EEI. Los sujetos de prueba consistieron en 12 ratones machos de nueve semanas de edad que fueron trasladados desde el Centro Espacial Kennedy y alojados en la Unidad de Jaula de Hábitat (HCU) en el Laboratorio JAXA "Kibo" en la ISS. En el transcurso de su estadía, los ratones se dividieron en dos grupos.
Mientras que un grupo vivía en condiciones de microgravedad ambiental, el otro vivía en una unidad de hábitat centrífugo que producía 1 sol de gravedad artificial (el equivalente a la gravedad de la Tierra). A partir de esto, el equipo de investigación descubrió que el primer grupo sufrió daños en los vasos sanguíneos que son importantes para la regulación de la presión del líquido dentro de los ojos.
"Cuando estamos en la Tierra, la gravedad arrastra el fluido hacia nuestros pies", dijo Phelps. “Cuando pierdes la gravedad, el fluido se desplaza hacia la cabeza. Este cambio de líquido afecta el sistema vascular en todo el cuerpo, y ahora sabemos que también afecta los vasos sanguíneos en el ojo ".
Además, el equipo observó que los perfiles de expresión de proteínas también habían cambiado en los ojos de los ratones como resultado de la microgravedad. En comparación, los ratones que pasaron su tiempo en la centrífuga no experimentaron tanto daño en sus tejidos oculares. Estos resultados indican que la gravedad artificial, probablemente en forma de secciones giratorias o centrifugadoras, será un componente necesario para las misiones espaciales de larga duración.
A medida que avanzan los conceptos, el uso de la gravedad artificial en el espacio no es algo nuevo. Además de ser un concepto bien explorado en la ciencia ficción, las agencias espaciales lo han considerado como una posible forma de establecer una presencia humana permanente en el espacio. Un ejemplo brillante de esto es el Stanford Torus Space Settlement, un diseño principal que fue considerado por el Estudio de Verano de la NASA de 1975.
Como un esfuerzo de colaboración entre el Centro de Investigación Ames de la NASA y la Universidad de Stanford, este programa de diez semanas consistió en profesores, directores técnicos y estudiantes que se unieron para construir una visión de cómo las personas podrían algún día vivir en una gran colonia espacial. El resultado de esto fue un concepto para una estación espacial en forma de rueda que rotaría para proporcionar la sensación de gravedad normal o parcial de la Tierra.
Además, el toro giratorio se ha considerado para las naves espaciales para garantizar que los astronautas en misiones de larga duración puedan limitar su tiempo en microgravedad. Un buen ejemplo de esto es el Transporte Universal No Atmosférico destinado a la Exploración Larga de los Estados Unidos (Nautilus-X), un concepto de nave espacial multimisión que fue desarrollado en 2011 por los ingenieros Mark Holderman y Edward Henderson del Equipo de Evaluación de Aplicaciones de Tecnología de la NASA.
Al igual que con investigaciones anteriores, este estudio destaca la importancia de mantener la salud de los astronautas durante las misiones a largo plazo en el espacio, así como los viajes de larga duración. Sin embargo, este estudio se distingue porque es el primero de una serie diseñada para comprender mejor la discapacidad visual entre los astronautas.
"Esperamos que una colaboración científica fuerte y continua nos ayude a acumular los resultados experimentales necesarios para prepararnos para la futura exploración tripulada del espacio profundo", dijo Dai Shiba, investigador principal de JAXA y coautor del artículo. Mao, la autora principal del estudio, también indicó que tiene la esperanza de que esta investigación vaya más allá de la exploración espacial y tenga aplicaciones aquí en la Tierra:
"Esperamos que nuestros hallazgos no solo caractericen el impacto del entorno de los vuelos espaciales en los ojos, sino que contribuyan a nuevas curas o tratamientos para los problemas de visión inducidos por los vuelos espaciales, así como a más trastornos relacionados con la Tierra, como la degeneración macular relacionada con la edad y la retinopatía".
No hay duda de que cuando se trata del futuro de la exploración espacial, tenemos muchos desafíos por delante. No solo necesitamos desarrollar naves espaciales que puedan combinar la eficiencia del combustible y la potencia, también debemos reducir el costo de los lanzamientos individuales y encontrar formas de mitigar los riesgos para la salud de las misiones a largo plazo. Más allá de los efectos de la microgravedad, también existe el problema de la exposición prolongada a la radiación solar y cósmica.
Y no olvidemos que las misiones a la superficie lunar y a Marte tendrán que lidiar con la exposición a largo plazo a una gravedad más baja, especialmente en lo que respecta a puestos avanzados. Como tal, no sería descabellado imaginar que los toros y las centrífugas podrían convertirse en una parte regular de la exploración espacial en el futuro cercano.
