Misión Astrolab de la ESA

por Jacqueline Garget #1# Resumen: El astronauta europeo Thomas Reiter comenzó recientemente una larga estancia en la Estación Espacial Internacional. Su misión, Astrolab, es la primera misión europea de larga duración en el espacio. A lo largo de un periodo de varios meses, Reiter realizará experimentos para comprobar los efectos en el cuerpo humano de la exposición de larga duración al ambiente de elevada radiación y microgravedad del espacio. #2# #3# El 6 de julio de 2.006, el astronauta europeo Thomas Reiter se unió a la decimotercera tripulación de la Estación Espacial Internacional (ISS). Su misión: Astrolab, la primera misión europea de larga duración en la ISS. Astrolab está ampliamente involucrada en el esfuerzo de preparar a los seres humanos para viajar durante largos períodos de tiempo en el futuro de forma segura por el espacio. Aumentando hasta 3 a los tripulantes permanentes en la ISS por primera vez en tres años, Reiter ampliará el tiempo dedicado a investigaciones científicas en la estación. Su programa científico incluye contribuciones de diversas instituciones de toda Europa. Como parte de la misión Astrolab, Reiter hará experimentos en las áreas de fisiología humana, biología, física y medición de la radiación. Esto ayudará a Europa a desarrollar experiencia de utilización científica a largo plazo en la ISS, preparándose para la llegada del Laboratorio Colón a la estación en el 2.007. Con Colón se podrán llevar a cabo miles de experimentos en ciencias de la vida, ciencia de materiales y física de fluidos. Es la mayor contribución independiente de la ESA a la ISS. Y también el proyecto espacial europeo más caro de la historia. Experimentos de Dosimetría de Radiación Los astronautas encuentran tal nivel de radiación en su trabajo que está clasificado como trabajo radioactivo. En el exterior de la protectora atmósfera terrestre, los rayos cósmicos de alta energía y las partículas solares pueden dañar seriamente las células humanas. Desde alterar al sistema digestivo hasta provocar mutaciones genéticas y cáncer, los efectos de la exposición a la radiación son una seria preocupación para futuras misiones espaciales tripuladas. La dosimetría es la medida de la dosis de radiación ionizante que es absorbida por tejidos y materiales. Es una parte vital de los experimentos a bordo de la ISS para ayudar a resolver el problema de como minimizar la exposición a la radiación de la tripulación. El experimento ALTCRISS (Monitorización Alteino a Largo Plazo de los Rayos Cósmicos en la ISS) ha estado en marcha desde 2.005, y continúa con la misión Astrolab. Emplea un detector de radiación para monitorizar el flujo de rayos cósmicos en diferentes lugares de la ISS, incluyendo la cabina de la tripulación ocupada por Thomas Reiter. También probará varios materiales de escudo a ver si son eficaces en la detención de los dañinos rayos. #4# Marco Casolino es investigador en el INFN (Instituto Nacional de Física Nuclear) en Italia, y miembro del equipo científico del experimento ALTCRISS. Casolino comenta, 'los resultados del experimento son particularmente importantes para el diseño de nuevos materiales de escudo para las naves espaciales y los hábitats en las expediciones exteriores a la órbita baja de la Tierra. El hidrógeno y los materiales hidrogenosos parecen ser el mejor tipo de escudo, también el Kevlar entre otros materiales está siendo estudiado para la construcción de hábitats hinchables. Diseños más avanzados trabajan con escudos activos usando imanes superconductores para desviar las partículas dañinas'. Thomas Reiter y el resto de astronautas probarán el Kevlar y otros materiales incluyendo el Polietileno, usado en la actualidad en los dormitorios de la sección norteamericana de la ISS. Un novedoso material compuesto, llamado Nextel/Kapton, también será investigado por sus propiedades mecánicas y como escudo. El desarrollo de escudos efectivos será crucial en los planes de las agencias espaciales para mandar a los astronautas de regreso a la Luna y eventualmente a Marte (uno de los objetivos a largo plazo del programa Aurora de la ESA). Experimentos biológicos Las condiciones de microgravedad de los vuelos espaciales de larga duración suprimen el sistema inmunitario de los astronautas haciéndoles más susceptibles a las infecciones y consecuentes enfermedades. Desde las misiones Apolo, los astronautas han regresado con su sistema inmune debilitado, y muchos de los primeros viajeros espaciales desarrollaron infecciones bacteriales y víricas contra las que una persona saludable hubiera sido capaz de luchar con facilidad. El experimento LEUKIN, desarrollado de forma conjunta por científicos suizos, italianos y norteamericanos, intentará proporcionar una mejor comprensión del cómo sucede esa inmunodepresión. Empleará linfocitos-T, un tipo de célula sanguínea que juega un papel muy importante en la respuesta del sistema inmunológico. En pacientes con SIDA son estas células T las que son atacadas por el virus, conduciendo eventualmente al padecimiento de graves enfermedades. El astronauta Thomas Reiter activará muestras de las células, tomadas de sangre humana, a bordo de la ISS. Inyectando a esas muestras una mezcla química, simulará lo que podría ocurrir en el flujo sanguíneo de un cuerpo infectado por un virus o una bacteria. Reiter extraerá a continuación ácido ribonucleico de esas células, para mostrar que genes se han activado durante la simulación. De regreso a la Tierra los científicos analizarán la expresión de casi 9.000 genes de células T diferentes usando una nueva tecnología de chips genéticos, para descubrir cuales funcionaron normalmente y cuales fueron inhibidos por las condiciones de microgravedad. #5# Augusto Cogoli, director ejecutivo de la compañía Zero-g LifeTec en Zurich, Suiza, es miembro del equipo científico de LEUKIN. Comentó, 'LEUKIN es la continuación de una serie de más de doce experimentos realizados en el espacio en el Spacelab, la MIR y en cohetes desde 1.983. En el Spacelab-1 descubrimos que las células T no reaccionan al agente estimulador que simula una infección'. Los experimentos subsiguientes han sido realizados utilizando máquinas que simulan condiciones de cero-g sobre la Tierra. Bajo estas condiciones, los investigaciones han encontrado que muchos de los genes que regulan la respuesta de las células T a la infección no funcionan correctamente. El experimento LEUKIN verificará estos resultados en una auténtica situación de cero-g. Cogoli dijo, 'aunque no podemos extrapolar los datos in-vitro a los que puede suceder in-vivo, por ejemplo el sistema inmunológico de un astronauta, intentamos aprender más sobre el sistema inmunitario humano en el espacio'. Thomas Reiter estará involucrado en otros experimentos en el Astrolab con un enfoque biológico -se denominan BASE (Adaptación de Bacterias al Entorno Espacial) y YING (Levaduras en situación de No Gravedad). BASE estudiará como las bacterias reaccionan al ambiente espacial. Esto es importante en muchos aspectos, desde el modo en el que las bacterias podrían contaminar el hábitat espacial y hacer peligrar la salud, a cómo podrían usarse de forma positiva como reciclado de basura y sistemas de producción de alimentos. YING está orientado a la comprensión de la importancia de la gravedad en la formación de estructuras organizadas de células en las levaduras. Los resultados serán de considerable interés no sólo para la ciencia fundamental sino también para el campo médico. Experimentos de fisiología humana La vida sobre la Tierra ha evolucionado durante miles de millones de años bajo la fuerza constante de la gravedad. Elimina esa fuerza, y ocurrirán cosas extrañas. El cuerpo intenta adaptarse a las nuevas condiciones, cambiando de forma que puede ser dañina, especialmente cuando los astronautas regresen a la Tierra y sufran de nuevo el empuje de la gravedad. A partir de su experiencia previa en el espacio, Reiter ha observado que mientras que la sensación de ingravidez es un 'sentimiento muy agradable', implica que los músculos tienden a hacerse más pequeños y más débiles, y los huesos se hacen más frágiles. Durante su misión, se convertirá en conejillo de indias de varios experimentos fisiológicos, todos ellos encaminados a conocer cómo afecta la falta de gravedad al funcionamiento normal del cuerpo. Andre Aubert está en el Laboratorio de Cardiología Experimental en el Hospital Universitario Gasthuisberg de Bélgica. Es director del experimento Cardiocog-2 que estudiará los efectos de la microgravedad en el sistema cardiovascular. Comenta, ‘nuestro corazón controla el sistema nervioso autónomo – trabaja de forma automática. La gravedad, o su ausencia, altera el mecanismo de control. Algunos astronautas tienen problemas en permanecer de pié al regreso a la Tierra’. Las tripulaciones que regresan a la Tierra también experimentan visión borrosa, ritmo cardiaco acelerado y palpitaciones. Cardiocog-2 está dirigido a descubrir más sobre la falta de gravedad que causa estas alteraciones, especialmente tras los viajes espaciales de larga duración. Se ha grabado la actividad eléctrica del corazón de Reiter, su presión sanguínea, y su respiración antes de abandonar la Tierra, mediante un protocolo de respiración controlada, junto a un control de stress. Este mismo protocolo se repetirá cuatro veces en el espacio. Aubert comenta, ‘en el espacio los astronautas son tanto los sujetos como los investigadores y ellos mismos harán las mediciones’. El equipo experimental será el primero en hacer medidas post vuelo, a los 25 días del regreso de Reiter a la Tierra en Diciembre. ‘Es importante descubrir cuanto tiempo tarda el cuerpo en recuperarse del vuelo espacial’, dice Aubert. #6# Se sabe por medidas en la Tierra que un nivel elevado de óxido nítrico exhalado puede indicar una inflamación de las vías aéreas. Sujetos de prueba incluyendo pacientes de asma además de aquellos que inhalan polvo en sus trabajos han demostrado que esta medida es un importante sistema de alarma. Mientras que en la Tierra las partículas caen, en el espacio se mantienen flotando y los astronautas las inhalan en grandes cantidades. Dos Analizadores de Óxido Nítrico (NOA) diferentes viajarán con Thomas Reiter durante su misión, empleando nuevas y mejoradas técnicas. Hará los experimentos NOA 1 semanalmente para evitar que sus vías aéreas se inflamen midiendo su porcentaje de óxido nítrico exhalado y comparándolo con las medidas prevuelo. Se experimentará semanalmente para comprobar que sus vías aéreas no están inflamadas comprobando su nivel de exhalación de óxido nítrico comparándolo con las medidas prevuelo. NOA 2 hará que Reiter mida sus porcentajes de inhalación antes y después de un paseo especial. Se sabe que los buzos a veces tienen burbujas de gas en su torrente sanguíneo tras una inmersión sin experimentar ningún síntoma de descompresión. Las burbujas de gas sin sintomatología en los astronautas tras un EVA es desconocida. El experimento intentará establecer si el proceso de descompresión tras un paseo especial es seguro o necesita adaptarse para prevenir la formación de burbujas en el torrente sanguíneo de los astronautas. La ISS proporciona una oportunidad única para estudiar los efectos a largo plazo de la microgravedad y la radiación especial en el cuerpo humano y otros sistemas biológicos. La comprensión del impacto a corto y largo plazo del extraño ambiente especial es una parte necesaria e importante de la preparación de misiones futuras de larga duración. Ya se ha hecho un trabajo básico, y la misión Astrolab analizará estos conocimientos paso a paso pavimentando el camino para un futuro más seguro en el espacio.