Durante más de 50 años, el Programa de Investigación Humana (HRP, por sus siglas en inglés) de la NASA ha estudiado lo que le sucede al cuerpo humano en el Espacio. Los investigadores utilizan lo que han aprendido para diseñar dispositivos y estrategias para mantener a los astronautas seguros y saludables durante sus misiones. Incluso, sus hallazgos repercuten en la medicina en la Tierra, especialmente en el tratamiento contra el cáncer. (Lea: Video: ¡Rumbo a la Luna! Despega con éxito la misión Artemis I de la NASA)
Por otro lado, los ingenieros de la NASA utilizan las lecciones aprendidas para diseñar mejor las naves espaciales y mejorar el ajuste y las funciones de los trajes espaciales. La investigación también ayuda en el desarrollo y la evaluación de estándares médicos, programas y estándares de aptitud física, entrenamiento de adaptación fisiológica y psicológica, entrenamiento sensitivomotor y protocolos de salud alimenticia.
Comprender los efectos de los vuelos espaciales en los humanos es esencial a medida que los astronautas se trasladan desde la Estación Espacial Internacional en la órbita terrestre baja a destinos en el espacio profundo en la Luna, alrededor de ella y más allá. Con el programa Artemis, la NASA llevará a la primera mujer y a la primera persona negra a la Luna utilizando tecnologías innovadoras para explorar su superficie como nunca antes, recopilando nuevos datos y manteniendo a los astronautas sanos y seguros.
La NASA está particularmente interesada en investigar cómo reacciona el cuerpo a los vuelos espaciales de larga duración, pues la agencia planea realizar misiones extendidas en la Luna y Marte. Scott Kelly y Christina Koch fueron los primeros astronautas estadounidenses en pasar casi un año en el espacio a bordo de la estación espacial, el doble del promedio anterior. Kelly, Koch y otros seis astronautas han pasado más de 200 días en el espacio durante un único vuelo espacial.
Además de pasar casi un año en el espacio, Kelly participó en varios estudios biomédicos a bordo de la estación espacial mientras su hermano gemelo idéntico, el astronauta retirado Mark Kelly, permanecía en la Tierra como sujeto de control, es decir, alguien que proporciona una base de comparación. El estudio de “los gemelos” proporcionó datos valiosos sobre lo que le sucedió a Scott, fisiológica y psicológicamente, en comparación con su hermano Mark. Sus contribuciones a la ciencia ayudaron a recopilar datos que los investigadores utilizarán durante las próximas décadas.
Radiación espacial
En la Tierra, el campo magnético y la atmósfera nos protegen de la mayoría de las partículas que componen el entorno de la radiación espacial. Aun así, en la Tierra estamos expuestos a bajos niveles de radiación todos los días, desde los alimentos que comemos hasta el aire que respiramos.
En el espacio, los astronautas están expuestos a niveles variados y crecientes de radiación. Tres son los focos principales de radiación espacial: partículas atrapadas en el campo magnético de la Tierra, partículas energéticas solares y los rayos cósmicos galácticos. Es bastante difícil protegerse contra algunas partículas de radiación espacial (especialmente los rayos cósmicos galácticos).
La estrategia actual para reducir los riesgos de la radiación espacial es implementar blindajes, monitoreo de radiación y procedimientos operativos específicos. En comparación con las misiones típicas de seis meses en la estación espacial, las misiones posteriores a la Luna y Marte serán, en promedio, mucho más largas. En consecuencia, la cantidad total de radiación experimentada y los riesgos asociados para la salud pueden aumentar.
La NASA desarrolla nuevos detectores de radiación para monitorear y caracterizar el ambiente de radiación, lo que proporcionará mejores estimaciones de la dosis y el tipo de radiación a la que están expuestas las tripulaciones. Los científicos e ingenieros están optimizando e implementando procedimientos operativos que utilizan el espacio de almacenamiento de vehículos y los materiales disponibles para reducir la exposición a la radiación.
La gravedad
Los astronautas se encontrarán con tres campos de gravedad diferentes en una misión a Marte. En el viaje de seis meses entre los planetas, las tripulaciones estarán ingrávidas. Mientras vivan y trabajen en Marte, las tripulaciones estarán en aproximadamente un tercio de la gravedad de la Tierra. Finalmente, al regresar a casa, las tripulaciones deberán readaptarse a la gravedad de la Tierra.
La transición de un campo de gravedad a otro es más complicada de lo que parece. Afecta la orientación espacial, la coordinación cabeza-ojo y mano-ojo, el equilibrio y la locomoción, y algunos miembros de la tripulación experimentan mareos por el movimiento espacial. Aterrizar una nave espacial en Marte podría ser un desafío a medida que los astronautas se adaptan al campo de gravedad de otro cuerpo celeste.
Al pasar de la ingravidez a la gravedad, los astronautas pueden experimentar intolerancia ortostática posterior al vuelo, en la que no pueden mantener la presión arterial al ponerse de pie, lo que puede provocar mareos y desmayos. La NASA ha descubierto que sin gravedad de la Tierra que afecte al cuerpo humano, los huesos que soportan peso pierden en promedio 1 a 1,5% de densidad mineral por mes durante los vuelos espaciales.
Después de regresar a la Tierra, es posible que la pérdida ósea no se corrija por completo con rehabilitación; sin embargo, su riesgo de fractura no es mayor. Sin la dieta y la rutina de ejercicios adecuadas, los astronautas también pierden masa muscular en microgravedad más rápido de lo que lo harían en la Tierra. Además, los líquidos corporales se desplazan hacia la cabeza en microgravedad, lo que puede ejercer presión sobre los ojos y causar problemas de la visión.
La NASA está desarrollando medidas de protección como mangas de compresión usadas en los muslos que ayudan a mantener la sangre en las extremidades inferiores y contrarrestar esos cambios en los líquidos corporales. Un dispositivo de presión negativa en la parte inferior del cuerpo también podría ayudar a llevar líquidos de la cabeza a las piernas.
El dolor de espalda, que algunos astronautas informaron haber experimentado durante su vuelo espacial, se monitorea obteniendo ecografías de la columna. El tamaño de los músculos y la densidad ósea se evalúan en busca de algún deterioro mediante resonancias magnéticas y técnicas de diagnóstico médico por imágenes de alta resolución.
Distancia de la Tierra
La estación espacial orbita a 386 kilómetros sobre la Tierra. La Luna está 1.000 veces más lejos de la Tierra que la estación espacial. En contraste, Marte está a un promedio de 225 millones de kilómetros de la Tierra. Con un retraso en las comunicaciones de hasta 20 minutos en una sola dirección mientras están en Marte, los astronautas deben ser capaces de resolver problemas e identificar soluciones en equipo sin la ayuda del control de la misión de la NASA.
También es importante considerar los tipos de alimentos y medicamentos que se deben empacar para un viaje de varios años sin acceso a una tienda de comestibles o una farmacia. A diferencia de las tripulaciones de las estaciones espaciales, que reciben regularmente suministros de los vuelos de carga desde la Tierra, los astronautas que vayan a Marte deberán llevar toda la comida, el equipo y los suministros médicos que necesiten.
La NASA utiliza su experiencia en vuelos espaciales tripulados en la estación espacial para determinar qué tipos de contingencias médicas ocurren en el espacio a lo largo del tiempo y qué tipos de destrezas, procedimientos, equipos y suministros son necesarios para tener una buena idea de lo que deben empacar para futuras misiones a la Luna y Marte.
Los astronautas de la estación espacial ya reciben capacitación médica antes y durante las misiones espaciales, que les enseña cómo responder a los problemas de salud a medida que surgen. Por ejemplo, los astronautas aprenden a utilizar el equipo de la estación espacial a bordo para producir solución intravenosa a partir de agua purificada, que se puede utilizar para su administración médica.
La tripulación también se realiza ecografías entre sí para monitorear la salud de sus órganos. Si un miembro se enferma durante la misión, sus compañeros están listos para realizar pruebas de laboratorio para hacer el diagnóstico correcto y dar las pautas del tratamiento.
La NASA trabaja en el desarrollo de inteligencia artificial y el aprendizaje automático para diagnosticar y tratar diversas enfermedades.
Aislamiento y confinamiento
Los astronautas son cuidadosamente elegidos y capacitados para garantizar que puedan trabajar eficientemente como un equipo durante misiones de entre 6 y 12 meses. Las tripulaciones para una misión a la Luna o Marte serán sometidas a una evaluación, selección y preparación aún más cuidadosas, debido a que viajarán más lejos y potencialmente durante más tiempo que los humanos anteriores en un entorno aislado y confinado, con solo unas pocas personas más.
Además, es probable que las tripulaciones sean internacionales y multiculturales, lo que hace que la sensibilidad intercultural y la dinámica del equipo sean fundamentales para el éxito de la misión. También es importante asegurarse de que los astronautas tengan un sueño de calidad. De lo contrario, sus relojes biológicos internos, o ritmo circadiano, podrían verse alterados por factores como diferentes ciclos de luz y oscuridad, un ambiente pequeño y ruidoso, el estrés del aislamiento y confinamiento prolongados, y un día que dura 37 minutos más en Marte.
La comunicación entre los astronautas es vital para el éxito, y los cambios en la moral y la motivación son posibles a medida que se desarrolla la misión. Esto puede estar relacionado con la reducción de los estímulos, la nostalgia por los seres queridos o la sensación de no poder ayudar con las emergencias familiares en la Tierra, independientemente de la duración de la misión. Esto causaría trastornos de conducta, cognitivos y psiquiátricos.
La NASA utiliza dispositivos, como la actigrafía, que ayudan a evaluar y mejorar el sueño y el estado de alerta al registrar cuánto se mueven las personas y cuánta luz ambiental hay a su alrededor. La nueva iluminación LED se utiliza en la estación espacial para ayudar a alinear los ritmos circadianos de los astronautas y mejorar el sueño, el estado de alerta y el rendimiento. Escribir diarios, el uso de realidad virtual que simule entornos relajantes, cuidar huertos espaciales, el aprendizaje de un idioma o de destrezas médicas son estrategias para combatir las eventuales frustraciones y la depresión.
Ambientes hostiles
La NASA ha descubierto que el ecosistema dentro de la nave espacial juega un papel importante en la vida cotidiana de los astronautas en el espacio. Los microbios pueden cambiar sus características en el espacio y los microorganismos que viven naturalmente en el cuerpo humano se transfieren más fácilmente de persona a persona en hábitats cerrados, como la estación espacial. Los niveles de la hormona del estrés se elevan y el sistema inmunitario se altera, lo que podría conducir a una mayor susceptibilidad a las alergias y otras enfermedades.
Los análogos basados en la Tierra no simulan perfectamente el entorno de los vuelos espaciales, lo que los hace insuficientes para estudiar en tierra cómo reaccionan los sistemas inmunitarios humanos en el espacio. Sin embargo, los estudios análogos antárticos financiados por la NASA podrían proporcionar información sobre cómo ciertos factores estresantes de los vuelos espaciales pueden afectar el sistema inmunitario humano.
Lo que se sabe es que los vuelos espaciales cambian el sistema inmunitario, aunque las tripulaciones no tienden a enfermarse al regresar a la Tierra. Aunque la inmunidad adquirida de los astronautas está intacta, se necesita más investigación sobre si la inmunidad alterada inducida por los vuelos espaciales puede conducir a problemas autoinmunes, en los que el sistema inmunitario ataca por error las células, órganos y tejidos sanos presentes en el cuerpo.
Más allá de los efectos del medio ambiente en el sistema inmunitario, cada centímetro y detalle de los espacios de las habitaciones y de trabajo deben pensarse y diseñarse cuidadosamente. Nadie quiere que su casa esté demasiado caliente, demasiado fría, abarrotada, llena de gente, ruidosa o mal iluminada, y tampoco a nadie le gustaría trabajar y vivir en un hábitat así en el espacio.
La clave: La NASA utiliza tecnología para monitorear la calidad del aire de la estación espacial para garantizar que la atmósfera sea segura para respirar y no esté contaminada con gases, como formaldehído, amoníaco y monóxido de carbono. Los sistemas de control térmico funcionan para mantener la temperatura de la estación espacial y mantener a los astronautas cómodos. Se analizan muestras de sangre y saliva para identificar cambios en el sistema inmunitario y la reactivación de virus latentes durante los vuelos espaciales.
La NASA utiliza técnicas moleculares avanzadas para evaluar el riesgo de microbios que puedan causar enfermedades a los miembros de la tripulación. Se toman muestras con hisopados de diversas partes del cuerpo y de la estación espacial con regularidad para analizar la población microbiana que habita el medio ambiente. Las tripulaciones cambian los filtros de aire, limpian las superficies y tratan el agua para prevenir enfermedades que pueden resultar de la acumulación de contaminantes. Se aconseja a los astronautas que se vacunen contra la gripe para aumentar su inmunidad y son puestos en cuarentena antes de sus misiones para evitar que contraigan cualquier tipo de enfermedad antes del lanzamiento.
Durante el estudio de los gemelos y la misión de un año, Scott Kelly se administró una vacuna contra la gripe mientras su hermano recibía la suya en la Tierra. La inmunización demostró funcionar tan bien en el espacio como en la Tierra, lo que es un buen hallazgo para misiones más largas a la Luna y Marte. Los espacios de las habitaciones y de trabajo se planifican y evalúan cuidadosamente para garantizar que los diseños equilibren la comodidad y la eficiencia. La iluminación a bordo de la estación espacial es similar a la que se experimentaría de forma natural en la Tierra, gracias al nuevo sistema de iluminación LED.
La agencia espacial está tomando medidas sobre todos estos riesgos y trabajando con algunas de las mentes más brillantes en sus campos para resolver los desafíos de los vuelos espaciales tripulados. Los resultados obtenidos de laboratorios, análogos terrestres y misiones de estaciones espaciales proporcionarán más información sobre estas adaptaciones y servirán de peldaño para misiones más largas. En las próximas misiones de Artemis a la órbita lunar y la superficie de la Luna, se recopilarán aún más datos a medida que continúe este trabajo. En futuras misiones de mayor duración a la Luna y Marte, los astronautas se beneficiarán de años de investigación que garantizarán que no solo puedan sobrevivir, sino prosperar en sus misiones espaciales.
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