La Gente de la STS-107:

La Gente de la STS-107:

Por :Heber Rizzo

Después de muchos años de meticulosa investigación y grandes perspectivas, los investigadores y los administradores están confiando a los astronautas de la STS-107 treinta cargamentos para mejorar los viajes en el espacio y la vida en la Tierra.

Los Investigadores de la Misión Comparten la Búsqueda de Respuestas Más Allá de las Ataduras de la Tierra

Junio 2002: Pregúntenle al John Charles, científico de la misión STS-107 en la Oficina de Investigación Biológica y Física (OBPR) de la NASA, por alguna vieja memoria de la exploración espacial, y él recordará su desencanto cuando no pudo ver a las misiones tripuladas Mercury en la televisión. Charles no llegó a casa desde la escuela elemental a tiempo para verlas. Pero sí pudo, dice, pretender ser el astronauta (más tarde senador) John Glenn durante los recreos mientras yacía sobre sus espaldas sobre el polvo del campo de juego, mirando hacia el cielo e imaginándose en un rugiente cohete que entraba en órbita alrededor de la Tierra.|

Charles nunca se convirtió en el astronauta que soñó ser. En cambio, encontró otra forma de estar conectado con el espacio. Combinando sus intereses en la física y en la fisiología, Charles pudo seguir una carrera en biofísica, investigando la forma en que el vuelo espacial afecta al cuerpo y ayudando a la NASA a llevar adelante experimentos en el espacio. Ahora, es el científico coordinador para los experimentos OBPR en el vuelo STS-107 del transbordador espacial, una de las misiones recientes del transbordador más cargada de ciencia.

“Este vuelo permite a los científicos hacer lo que mejor saben hacer: preguntar la clase de cuestiones para las cuales no tenemos todavía respuestas completas”, dice Charles. “Esta misión es otro ejemplo del tipo de investigaciones que nosotros los investigadores somos capaces de hacer y de lo que como sociedad deberíamos esperar de la NASA. Todas son importantes para contestar las preguntas que la gente inquisitiva hace sobre el universo y nuestro lugar en él”.

Y hay muchas preguntas que deben ser contestadas. Treinta cargamentos con un total de aproximadamente cinco docenas de experimentos volarán a bordo de la STS-107 este verano (boreal). Una mirada superficial sobre los estudios planeados para el vuelo revela primero un conjunto de investigaciones aparentemente poco relacionadas. Entre las investigaciones agendadas hay algunas que comprenden la radiación solar, la viscosidad de los gases, la materia condensada y la física de partículas, y la tecnología de comunicaciones. Sin embargo, si echamos un vistazo más detallado a este “manifiesto mezclado” de la misión, veremos que las interrelaciones son más aparentes. Como la mayoría de los experimentos programados durante los 16 días del viaje orbital del Columbia que están planeados para comenzar el 19 de julio son del tipo de ciencia aplicada, la mayor parte de los resultados obtenidos en la investigación probablemente tendrán un significativo impacto práctico para los contribuyentes en tierra.

Dieciocho de los treinta cargamentos en la STS-107 están relacionados con o involucran a la biología y a la biotecnología. Varios estudios, por ejemplo, harán crecer cristales proteínicos, cruciales para la creación de medicamentos mejorados con menores efectos colaterales. Otros observarán los mecanismos relacionados con la transferencia y la expresión genética, mientras que un conjunto de experimentos médicos (algunos que se llevarán a cabo durante el vuelo y otros que se harán luego de que el transbordador haya aterrizado) estudiarán cómo el calcio es agregado y quitado del hueso. Dos estudios determinarán cómo se expanden los virus y cómo son compartidos en ambientes cerrados. Un biorreactor rotatorio, el Sistema de Demostración de Biotecnología, suspenderá y alimentará células para un crecimiento tri-dimensional de tejido bajo condiciones imposibles de replicar en la Tierra. Y, para comprender mejor cómo se distorsiona el sueño en el espacio, los astronautas de la STS-107 llevarán en sus muñecas acelerómetros que registrarán los disturbados patrones sueño-vigilia que probablemente ayudarán a encontrar medios de minimizar los problemas de sueño tanto en la Tierra como en el espacio.

“Factores del vuelo espacial como la falta de peso, la radiación, los rápidos ciclos noche-día, nos darán valiosas ideas sobre la biología normal en la Tierra y la salud humana en el espacio”, dice Charles. “Mejorarán nuestra comprensión de los procesos fisiológicos utilizando el espacio como la más nueva avenida de investigación. En la Tierra, la gravedad está siempre presente, aún durante los estudios de descanso en cama o de inmersión en el agua. Más allá de la superficie de la Tierra, la falta de peso será un parámetro importante”.

Mientras que es común referirse a la falta de peso en el espacio, en realidad aquellos que se encuentran en una nave orbitando a una altura de entre 150 a 500 kilómetros sobre el planeta experimentan desde una milésima hasta una millonésima de la atracción gravitacional normal de la Tierra, mientras se encuentran en caída libre alrededor del globo. La gravedad reducida afecta la forma en que interactúan los componentes dentro de los sistemas complejos, haciendo de la microgravedad un parámetro esencial para los experimentos tanto de la ciencia física como de la vida. Los investigadores pueden observar cambios en los fenómenos tales como los incluidos en la dinámica de fluidos y en la combustión. Por ejemplo, en la ausencia de un campo gravitacional fuerte, la tensión superficial se vuelve más evidente mientras que los procesos relacionados con la convección son minimizados.

Uno de los cargamentos científicos del Columbia es una dura cámara para llevar a cabo estudios que examinarán la física de la combustión, la producción de hollín, y (en una carga comercial), procesos de extinción de fuego para proporcionar conocimientos hacia nuevas formas de supresión ígnea. Otra investigación involucra la compresión de los materiales granulares para mejor entendimiento del comportamiento del suelo, a fin de mejorar la predicción de movimientos de tierra en áreas donde son comunes los terremotos, las inundaciones y los deslizamientos de tierra. Los astronautas de la STS-107 también observarán la formación de cristales de zeolita, que pueden acelerar las reacciones químicas que son la base de procesos industriales y biomédicos. Además, los especialistas de la misión realizarán investigaciones sobre las propiedades del xenón mientras pasa del estado gaseoso al líquido, una transición durante la cual muchos miles de sus átomos exhiben un comportamiento conocido como ordenamiento de largo alcance.

Según Charles, la NASA seleccionó las investigaciones de la misión sobre ciencias físicas y de la vida con un énfasis en la salud y seguridad de la tripulación en preparación de permanencias en órbita extendidas para la Estación Espacial Internacional (ISS = International Space Station). Un panel independiente de expertos evaluó las propuestas de investigación presentadas por su excelencia científica. Al final, las propuestas fueron seleccionadas competitivamente sobre la base de su mérito científico determinado por una revisión paralela, su necesidad programática y su posibilidad financiera. En el caso de STS-107, los experimentos científicos fueron elegidos de una lista de investigación que ya había pasado el riguroso y competitivo proceso de revisión de la NASA. La investigación comercial siguió un proceso de selección separado, con énfasis en el deseo del comercio y de la industria de apoyar al experimento, su potencial de mercado, y el retorno de inversión por el desarrollo de nuevos productos.

“STS-107 es un ejemplo de misión de investigación que representa un uso muy productivo de los recursos del transbordador para experimentos que han sido revisados y aprobados en un gran número de áreas”, dice Charles. “Todas estas investigaciones han estado en fila, esperando esta oportunidad. La estación espacial será el alojamiento ideal para estos tipos de investigación”.

Para muchos miembros el equipo científico de STS-107, el manifiesto de la misión representa un hito en carreras que a menudo incluyeron o incluso comenzaron con los sueños de viajar por el espacio. La imaginación puede valer la pena; los beneficios derivados de su investigación podrían causar impactos de largo alcance.

Quizás Soñar

El experimento de STS liderado por el Investigador Principal Charles Czeisler para estudiar los patrones de sueño de los astronautas ha permitido que Laura Barger pudiera alcanzar dos aspiraciones al mismo tiempo: “STS-107 es una buena forma de combinar mi interés en el sueño y en los ritmos circadianos con el vuelo espacial”, dice Barger, una investigadora en medicina de la Escuela Médica de Harvard y del Hospital Brigham y de Mujeres en Boston, Massachusetts.

Luego de un período de 10 años como navegante de la Fuerza Aérea en un KC-135 (un avión tanque), Barger entró en un programa para graduados y jugó con la idea de convertirse en astronauta. Pero un tipo específico de interés en investigación tendría prioridad y, eventualmente, la llevó al espacio en una ruta menos directa. “Viajé a través de muchas zonas horarias en la Fuerza Aérea”, dice Barger. “Experimenté el desfasaje temporal de primera mano. Ahí fue cuando comprendí la importancia de la investigación en los ritmos circadianos”.

Los ritmos circadianos son patrones biológicos que oscilan en un período de 24 horas. La mayoría de los organismos experimentan un patrón de descanso y actividad que se repite cada día. La interrupción de esos patrones puede tener un profundo efecto en el ciclo dormido-despierto tanto sobre los individuos en tierra firme como sobre los astronautas. El dormir muy poco puede llevar a la incapacidad física y mental, interfiriendo con la concentración y potencialmente afectando el funcionamiento del sistema inmunológico.

La investigación sugiere que los individuos privados de sueño pueden volverse, y mantenerse, más enfermos (usualmente con virus de variedad de jardín y quizás, con dolencias más serias como ataques de corazón y cáncer) que aquellos que duermen normalmente. Por cierto, la privación de sueño y/o su disturbio son comunes en los trabajadores de turnos. Aquellos que trabajan con turnos alternados repetidamente se han quejado de que el sueño, aún cuando llega, es normalmente de menor duración y no hace descansar tanto como el que se experimenta con un régimen regular.

El equipo de investigación de la Escuela Médica de Harvard y del Hospital Brigham y de Mujeres ha diseñado un experimento de “actigrafía de sueño” que examinará el grado y extensión en que el sueño es disturbado o interrumpido por los astronautas de la misión STS-107. Barger dice que los astronautas no duermen nada antes de una misión a causa de la excitación, la anticipación, el cambio de horario de sueño para acomodarse al programa de lanzamiento, y el incremento de las operaciones de pre-vuelo. Una vez en órbita, dormir también resulta difícil; estudios previos han mostrado que los astronautas duermen una o dos horas menos por cada periodo de 24 horas en el espacio que en tierra. Parte de estos disturbios pueden ser debidos al nuevo ambiente, los ruidos de la nave, la carga de trabajo, y la alta actividad de adrenalina, pero una parte más significativa puede deberse a la desalineación de los ritmos circadianos que normalmente están fijados en la Tierra por el ciclo luz-oscuridad de 24 horas.

“Durante los vuelos del transbordador, el ciclo luz-oscuridad es de unos 90 minutos largo”, explica Barger. “Ver un ocaso y un amanecer cada 90 minutos puede enviar señales potencialmente disturbadoras al área del cerebro que regula el ritmo circadiano. Adicionalmente, la iluminación a bordo del transbordador puede no ser lo suficientemente intensa como para mantener la alineación circadiana. Consecuentemente, el sueño podría sufrir disturbios. Si los astronautas duermen una o dos horas menos cada noche, éso puede sumar un déficit de 32 horas de sueño en una misión de 16 días”. Tal déficit podría tener consecuencias en el rendimiento, afectando posiblemente el monitoreo de los experimentos. Barger hace notar que las consecuencias para los viajeros espaciales en misiones de larga duración son desconocidas. “Si vamos a ir más lejos, digamos, en misiones a Marte”, agrega, “tenemos que entender cómo se comportará el cuerpo humano en períodos extensos”.

Los astronautas de STS-107 se han ofrecido voluntariamente como sujetos para el estudio sobre el sueño. Los investigadores desean saber si los niveles de luz dentro del transbordador son inapropiados para mantener los ritmos circadianos normales, si a los astronautas les cuesta más para dormirse, si se despiertan más frecuentemente, y si no están satisfechos por la calidad de su sueño. Noventa días antes del lanzamiento, los patrones de sueño de los astronautas fueron monitoreados para establecer una línea básica de como es el sueño “normal” para cada individuo; en órbita, el sueño de los astronautas será comparado con las mediciones de esta línea básica.

Cada astronauta voluntario llevará consigo un actígrafo del tamaño de un reloj de pulsera, que es esencialmente un acelerómetro computarizado que registra los movimientos de la muñeca en cualquier dirección. Un aumento en esta actividad indica que el individuo está despierto; así, monitoreando la actividad de la muñeca, se pueden establecer los patrones de dormido-despierto. Un diodo fotosensitivo en el aparato registrará los niveles de iluminación, así que la actividad y el sueño pueden ser relacionados con la exposición a la luz. Al colocar el actígrafo directamente sobre un lector especializado se envían inalámbricamente sus datos guardados a un computador. Los investigadores podrán entonces relacionar criterios objetivos con las experiencias subjetivas de los astronautas, registrados en una bitácora diaria de sueño, a los efectos de evaluar el grado de disturbios en el sueño.

Esta es la tercera oportunidad en que se lleva a cabo este experimento, y hay planeados tres estudios más sobre los disturbios del sueño en futuras misiones del transbordador. La repetitividad es clave: teniendo múltiples sujetos de prueba aumenta la probabilidad de obtener datos significativos a la vez que se elimina el papel del azar en los resultados. “Es un experimento relativamente simple que esperamos genere mucha información valiosa”, dice Barger. “Confiamos en que seremos capaces de recomendar contramedidas que ayuden a los astronautas a dormir correctamente”. Eventualmente, se podrá beneficiar cualquiera que tenga problemas de disturbio de sueño.

Salud Vascular en el Espacio

El investigador principal Michael Delp, profesor asociado en el Departamento de Salud y Kinesiología de la Universidad de Texas A&M;, ha diseñado también un experimento que podría generar respuestas a problemas de salud de los astronautas y de los individuos en tierra por igual, así como una oportunidad de participar en el “viaje de campamento” de sus sueños. Cuando era un niño, Delp deseaba ser o un guardaparques o un astronauta. “Era ese sentido de la aventura”, dice. “Siempre me gustó ir de campamento y estar al aire libre. Para mí, la microgravedad es lo máximo en aventuras al aire libre”. Delp espera que su investigación en salud vascular ayude a hacer que la aventura del viaje espacial sea más segura para aquellos que lleven sus bolsas de dormir para orbitar, o aún para ir más lejos.

Como uno de los diseñadores de un experimento de STS-107 para medir la respuesta de los vasos sanguíneos en casi ausencia de gravedad, Delp medirá directamente algunos de los efectos dañinos del vuelo espacial. Como el sistema cardiovascular humano está bien adaptado a la constante fuerza gravitatoria de la Tierra (los vasos en las piernas, por ejemplo, se contraen para impedir que la sangre se junte en las extremidades inferiores), su ausencia causa una disfunción fisiológica. Los vasos sanguíneos están hechos de músculo suave, que se atrofia a menos que esté forzado por la gravedad. En gravedad reducida, los vasos más pequeños pierden la habilidad de dilatarse y contraerse. El efecto se ve intensificado por la duración: cuanto más tiempo permanezca sin la suficiente gravedad, más débil se vuelve el sistema circulatorio.

La microgravedad también disminuye el gradiente de presión arterial de la cabeza a los pies, trasladando fluidos desde las partes bajas del cuerpo hacia las superiores. A su vez, esto causa adaptaciones dentro del sistema cardiovascular para acomodarse a los nuevos gradientes de presión y fluidos. Para el momento en que el sujeto regresa a la gravedad normal, los vasos sanguíneos se han “desacondicionado” para la vida en la Tierra, perdiendo la habilidad de impulsar la sangre hacia el cerebro. Sin un adecuado suplemento de sangre, el cerebro “se apaga”, y el individuo se desmaya. Al regresar a la Tierra luego de misiones de más de unos pocos días, la mayoría de los astronautas se marea cuando está de pie. El sesenta por ciento no puede pasar la prueba de permanecer parado más de 10 minutos sin perder la conciencia, una condición conocida formalmente como intolerancia ortostática. Con permanencias de varios meses en la ISS, y con potenciales viajes planetarios que se espera duren dos o más años, se deben encontrar formas de compensar ésto. Pero primero, sin embargo, deben ser conocidos con precisión los mecanismos circulatorios, para luego poder desarrollar contramedidas efectivas.

“La gravedad normalmente empuja la sangre hacia abajo, hacia los pies. Las arterias resisten el empuje”, explica Delp. “En microgravedad no hay que soportar el peso. El cuerpo responde a esa falta de fuerza remodelándose. Obsérvese lo que sucede con un levantador de pesas que deja de ejercitarse. Si un músculo deja de ser tensionado, pierde masa”.

En un esfuerzo para entender los mecanismos de estas adaptaciones cardiovasculares a los niveles celulares y vasculares, Delp analizará intensamente el tejido de las ratas que volaron en la misión de julio del transbordador. Su hipótesis es que, en microgravedad, los vasos sanguíneos de los miembros posteriores de la rata se vuelven más delgados y débiles, y se contraen menos en respuesta a los cambios de presión y a las señales químicas esenciales para la salud vascular. Las alteraciones fisiológicas deberían ser aparentes. Ya que las ratas reaccionan más rápidamente que los humanos al cambio físico inducido en el espacio, la misión de 16 días del Columbia es el equivalente humano de varios meses en microgravedad.

Las ratas serán albergadas en lugares cerrados especiales que han sido utilizados con éxito en cierto número de previos vuelos del transbordador. La tripulación realizará chequeos diarios de su salud y repondrá el suministro de agua de acuerdo con las necesidades. Luego del aterrizaje, los pequeños vasos sanguíneos de los músculos esqueletales de los miembros posteriores que proporcionan resistencia a la presión de la sangre serán analizados para observar sus respuestas a las señales químicas y a los cambios de presión, así como los cambios en la estructura de los vasos y a la expresión genética.

Delp espera que el experimento proporcione información crucial sobre las respuestas fisiológicas básicas de los vasos sanguíneos individuales involucrados en el flujo sanguíneo y en la regulación de la presión. Los datos derivados de los exámenes deberían eventualmente resultar en el desarrollo de tratamientos o contramedidas para mejorar la salud de la tripulación y su rendimiento posterior al regreso a la Tierra. También se espera que el estudio ayude a las personas mayores, que pueden ser dañadas como resultado del deterioro vascular.

“Hay similaridades entre lo que sucede en microgravedad y lo que acontece en la edad madura”, apunta Delp. “Cuando los mayores van a la sala de emergencia, probablemente la causa sea la intolerancia ortostática, ya sea en forma directa o indirecta. No pueden permanecer parados, y cuando se caen, se causan daño”.

Cree que, eventualmente, la meta sea el desarrollo de equipos o procedimientos para el viaje espacial que empujarán la sangre hacia los pies, de modo que los vasos experimenten un burdo equivalente de los niveles de la gravedad en la superficie de la Tierra. A corto plazo, sin embargo, espera que el experimento proporcione suficiente información que pueda ser utilizada para contrarrestar los efectos de la microgravedad en los astronautas que viven en la estación espacial, que enfrentan largos períodos de recuperación vascular luego de su regreso de misiones prolongadas. Y para Delp, estará la satisfacción personal de comprender lo que estaba inexplorado y era desconocido.



“Para mí, ésto ha sido una gran experiencia personal. Ha sido uno de los momentos principales de mi vida”, dice. “La investigación me gusta tanto porque amo la sensación del descubrimiento. Éso se consigue en la NASA”.

En Suelo Menos Que Sólido

La promesa de descubrimiento en la misión STS-107 ha hecho que Buddy Guynes haya retrasado su retiro “varias veces”, mientras espera los resultados del vuelo del experimento sobre Mecánica de los Materiales Granulares (MGM = Mechanics of Granular Materials). Guynes es un investigador en el Centro Marshall de Vuelo Espacial de la NASA, donde también trabaja como director del proyecto MGM. “La posibilidad de retiro me atrae, pero todavía quiero trabajar por un buen rato más”, dice Guynes. “Espero resultados emocionantes de la misión, y me gustaría tener algo que ver al darle las buenas nuevas al público”.

El fenómeno físico que investiga MGM puede ser experimentado de primera mano por cualquiera que compre un paquete de café envasado al vacío, duro como una roca, en el supermercado local. Ábralo, dice Guynes, y lo que es un ladrillo sólido se transforma en una masa suave y fácilmente maleable de granos molidos de café. Un cambio simple en las condiciones ambientales (en este caso, el aire entrante que libera a los contenidos de su confinamiento) cambia drásticamente las propiedades del material granular empaquetado. Una vez que el vacío ha desaparecido, los granos se mueven libremente, casi como un líquido. Lo que afecta al café molido también puede afectar a los suelos sueltos y saturados durante los terremotos, haciendo colapsar estructuras que previamente se pensaba eran fuertes y estables.

“Antes de que entre el aire, casi se podría usar ese paquete de café como si fuera un martillo”, dice Guynes. “Tan pronto como se deja entrar aire, todo queda realmente suelto. Los efectos en el suelo que se ven en un terremoto pueden ser similares, especialmente si hay agua en los alrededores. El agua sirve como lubricante entre los granos. Cuando éstos son sacudidos, también quedan sueltos”.

La fuerza principal de los suelos debajo de una casa o de la arena debajo de las ruedas de un vehículo explorador en Marte es la fricción y el encajamiento geométrico entre las caras de los granos individuales. Pero esta geometría puede también generar debilidades: las superficies rugosas de los granos se juntan y forman pequeños vacíos, haciendo que el suelo o las sustancias en polvo se comporten como un líquido cuando la humedad y el aire están atrapados dentro, y se encuentran con condiciones o tensiones particulares.
Las tensiones pueden acumularse más rápidamente que lo que los fluidos atrapados pueden escaparse. A medida que las presiones externas aumentan, las presiones intragranulares decrecen, debilitando y suavizando el material. Cuando la carga externa iguala la presión interna en los espacios entre los granos, el material se licúa. Durante la licuefacción, los compuestos suelo-agua se vuelven momentáneamente viscosos, causando que los edificios se inclinen y se hundan, que los pilotes de los puentes se muevan, y que las estructuras hundidas floten.

Durante el vuelo STS-107, el experimento MGM utilizará la microgravedad para examinar columnas de arena bajo condiciones que no pueden ser imitadas en la Tierra. En órbita, el peso de la arena no es más un factor, y las tensiones son uniformes. Esto permite mediciones que pueden ser aplicadas a problemas mayores aquí en la Tierra. Los científicos de MGM estudiarán la carga, la deformación, y las presiones de los fluidos, así como los cambios en la estructura del suelo, incluyendo la formación de bandas de ruptura y cambios en densidad.

El corazón de MGM son tres células para especímenes conteniendo columnas de arena contenidas en una manga de látex, y comprimidas entre placas de metal hechas de tungsteno. El conjunto está contenido y comprimido por más de una hora en una funda hecha de un plástico excepcionalmente fuerte llamado Lexan, llena de agua. Una célula de carga mide las fuerzas, y tres cámaras registran los experimentos en videocinta. La tripulación controla el experimento a través de una computadora laptop. En total, se realizarán nueve experimentos en el trío de células.

Luego de regresar a la Tierra, se inyectará epoxy para estabilizar las columnas de arena para su manejo. Los perfiles de los bordes serán fotografiados. Luego, unos escaneos por tomógrafo computarizado generarán una serie de imágenes de alta resolución que mostrarán el detalle en tres dimensiones. Finalmente, las columnas serán cortadas en discos de un milímetro de espesor para una inspección aún más cercana utilizando un microscopio óptico.

MGM ha volado en dos misiones anteriores del transbordador (STS-79 en setiembre de 1996 y STS-89 en enero de 1998). Estos hallazgos ya están ayudando a los científicos a examinar varias hipótesis sobre el comportamiento del suelo. Los escaneos de especímenes MGM anteriores, por ejemplo, han revelado características internas y patrones que no se ven en especimenes probados en tierra.

El conocimiento derivado del estudio MGM de la STS-107 ayudará a los científicos a diseñar modelos de movimientos del suelo bajo tensión. Los modelos podrán después ser aplicados para fortalecer los cimientos de los edificios, en la utilización de terrenos sin desarrollar, y en el manejo de materiales granulosos y en polvo en las industrias química, agrícola, y otras. Eventualmente, los científicos deberían comprender mejor la geofísica de la erosión del suelo causada por el viento y el agua, el desarrollo y desintegración de pendientes, y el depósito de materiales volcánicos. Los especialistas podrán también mejorar técnicas para el almacenamiento, manejo, procesamiento y utilización de materiales de granos gruesos y en polvo, incluyendo a aquellos utilizados en silos, alimentadores de polvo, transportadores y sistemas para el procesamiento de carbón, ceniza, piedra caliza, cemento, granos, productos farmacéuticos, y fertilizantes. También tendrá efectos sobre la ingeniería costera y de alta mar, y en la ingeniería de vehículos todoterreno.

“Esta serie de experimentos podría mejorar los cimientos de las casas, proteger a los edificios durante los terremotos, y aún prevenir atascamientos en los elevadores de granos. Podríamos finalizar modificando nuestras técnicas de construcción”, asegura Guynes. “Ésta es una de las cosas que la NASA está haciendo y que tienen una muy fuerte aplicación para la gente común”.

Un Curso Hacia las Estrellas

Mientras Guynes sueña con resolver algunos de los problemas prácticos de los constructores aquí en la Tierra, el sub-director del Centro Comercial Espacial de Ingeniería de A&M;, Michael Jacox, confía en que los resultados de STS-107 ayudarán a apuntar hacia las estrellas. Jacox, quien es el director de programa para el experimento StarNav, ha estado observando distantes puntos de luz desde que era un niño. Un auto-descrito fanático de Star Trek, Jacox dice que desde su juventud ha estado intrigado por la exploración espacial. “Crecí pensando que sería el Capitán Kirk”, dice. “Siempre estuve fascinado por las estrellas. Cuando niño, fui un astrónomo aficionado”. Todavía es un ávido observador de las estrellas y, como padre de cinco hijos, se sabe que ha llevado a sus chicos a observarlas también en las claras noches de Texas.

Su avidez estelar ha resultado propicia, ya que Jacox está dirigiendo el despliegue a bordo de STS-107 del equipo de navegación y rastreo de nueva generación, StarNav-1. StarNav comenzó con un proyecto, liderado por los profesores John Junkins y Tom Pollock, en el departamento de ingeniería aeroespacial de la Universidad de Texas A&M.; La NASA ha utilizado los algoritmos de Junkins, sus modelos matemáticos y su lógica de control en varias misiones espaciales, comenzando con las misiones Apolo a la Luna. Desde la fundación del Centro para Mecánicas y Control de Texas A&M;, Junkins se ha concentrado en la creación de equipos sofisticados, incluyendo una tecnología patentada de sensores láser para ser aplicados en navegación, visión mecánica, y multimedios.

StarNav identifica estrellas como puntos de referencia para determinar la posición y dirección de una nave espacial. El aparato toma fotografías de las estrellas, las compara con un catálogo estelar, y luego utiliza esas imágenes para identificar en qué dirección (en este caso, el Columbia) apunta la nave. Si el experimento StarNav a bordo de la STS-107 prueba su valía, algún día las astronaves podrían navegar autonómicamente, sin la intervención humana. StarNav es relativamente pequeño, aproximadamente del tamaño de una caja de zapatos, pesa mucho menos que los rastreadores estelares convencionales, y cuando sea comercializado, se espera que se venda quizás a la mitad de precio de un millón de dólares por unidad que es el costo de un aparato convencional de navegación.

El proyecto StarNav involucra a grupos de estudiantes de escuela elemental, quienes serán capaces de rastrear estrellas en los computadores de los salones de clase durante parte de la misión. La colaboración es resultado de un esfuerzo conjunto coordinado por la Sociedad de Ingenieros y Científicos Mexicano-Americanos con la participación del centro de ingeniería. “El proyecto entero es una combinación de desarrollar una tecnología vital para los sistemas de las astronaves mientras que a la vez motiva a los jóvenes a ingresar en carreras relacionadas con el espacio y de ingeniería”, dice Jacox. “La innovación consiste en el algoritmo. Al programa lo llamamos LISA, por Algoritmo de Perdidos en el Espacio (LISA = Lost-in-Space Algorithm).

Hay retos particulares en armar una cámara de rastreo que funcione bien mientras soporta el duro ambiente espacial. Unos tipos especiales de acero térmicamente estables serán utilizados para mantener a las lentes en su lugar, y se tuvo cuida en aislar los microprocesadores interiores para protegerlos de la vibración del lanzamiento. Los componentes plásticos fueron recubiertos para resistir el des-gasamiento (en ausencia de presión atmosférica, los compuestos orgánicos se evaporan hacia espacio) y se instaló un alambrado de cobre para canalizar el calor hacia áreas más frías.

Hay dos versiones de StarNav en desarrollo. StarNav-1 volará en STS-107, y una mejorada versión sucesora, StarNav-2, está planeada para volar en un satélite observador de la Tierra de la NASA, el que está programado para su lanzamiento a fines de 2004.

“Nuestra meta aquí es comercializar tecnología espacial. Hay oportunidades reales en el espacio”, dice Jacox. “Más fundamentalmente, pienso que los seres humanos necesitan explorar. El espacio es la verdadera frontera. No es que la exploración ofrezca simplemente nuevas oportunidades. También nos da esperanza”.
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Enlaces en la Red

Space Research and You -- (La Investigación Espacial y Ud.) -- Artículo especial de OBPR sobre la STS-107: Información sobre Experimentos, Artículos y Recursos de la Misión.

2000 OBPR Research Taskbook -- (Libro de Tareas de Investigación OBPR 2000) -- Para un resumen de la investigación sobre el sueño realizado por Czeisler, Barger y otros miembros del equipo, vea sus reportes en el Libro de Tareas de Investigación OBPR 2000.

2001 OBPR Research Taskbook -- (Libro de Tareas de Investigación OBPR 2000) -- Para leer sobre la investigación el tierra de Delp acerca de los vasos sanguíneos en preparación para STS-107, sus reportes en el Libro de Tareas de Investigación OBPR 2001.

American Society for Gravitational and Space Biology -- (Sociedad Americana para la Biología Gravitacional y Espacial) -- Información acerca de cómo la investigación cardiovascular de la NASA está beneficiando a la ciencia en el espacio y sobre la Tierra.

Orthostatic intolerance after spaceflight -- (Intolerancia ortostática luego del vuelo Espacial) -- Para más información acerca de los estudios en el Spacelab sobre intolerancia ortostática véase: Buckley, J., et al (1996), Journal of Applied Physiology, 81, 7-18.

Mechanics of Granular Materials -- (Mecánicas de los Materiales Granulares) -- Para ver más sobre el experimento de Mecánicas de los Materiales Granulares visite el sitio web del proyecto.

StarNav -- Para leer más sobre el experimento StarNav visite el sitio web del proyecto.

Texas A&M;'s Commercial Space Center for Engineering -- (Centro Comercial Espacial para la Ingeniería de Texas A&M;) -- Para conocer más sobre el Centro Comercial Espacial para la Ingeniería de Texas A&M; visite su sitio web.

SpaceResearch News -- (Noticias de Investigación Espacial) -- La Carta Trimestral de OBPR. Este artículo fue tomado del número de verano 2002.

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Autor: James Schultz

Editor: SpaceResearch News Editorial Board (Mesa Editorial de SpaceResearch News )