ARTICULOS ESPACIALES

ALGO SOBRE LA FISICA EN LA ORBITA
¿Ingavidez o caída libre?

En esta sección mostramos y comentamos artículos sobre temas de interés, publicados recientemente.

Nombrada embajadora espacial.

(30 Sept. 2006 CA) Viajó al espacio como turista y regresó como embajadora, la estadounidense de origen iraní Anousheh Ansari está inspirando a millones de mujeres y hombres a través de las bellas y sencillas páginas de su blog spaceblog.xprize.org, donde ofrece una mirada desde el interior al extraño mundo que le tocó conocer.

Anousheh, de 40 años, nació en Irán y emigró a los 17 años a Estados Unidos escapando de la revolución islámica de los ayatolas. En su nueva patria se licenció en Ingeniería Electrónica, con el grado de magister, y fundó la compañía de comunicaciones Prodea Systems, que actualmente dirige con su esposo. Vive en los suburbios de Dallas, Texas y prepara un doctorado.

Imagen arriba: La viajera espacial americano-iraní Anousheh Ansari a su regreso a la superficie es recibida por su marido.

En algunas de sus páginas, Ansari firma como "Cadete Espacial" y ha prometido volcar las experiencias que vivió durante los seis meses de preparación para el viaje en un libro, que luego de conocer su estilo literario, promete ser otro éxito en la fabulosa vida de esta Midas del siglo XXI.

IMPRESIONES DE UNA VIAJERA ESPACIAL

Ansari dijo en una conferencia de prensa que tal como lo sospechaba: "El momento favorito fue cuando pude ver la Tierra desde el espacio por primera vez desde el espacio y verla tan hermosa y tranquila contra el fondo oscuro, fue un momento que nunca olvidaré".

Imagen: La turista espacial americano-iraní Anousheh Ansari comprueba que en el espacio Newton no habría visto caer a la manzana. Allá todo flota.

En su blog cuenta que la Estación Espacial Internacional, que fue su hogar por 9 días (en un viaje de 10 jornadas), huele como "una galleta de almendras quemada", agradece el Velcro, y describe los riesgos de lavarse el pelo en caída libre.

Todo lo que permanece en órbita, está en realidad en estado de caída libre alrededor de la Tierra. Los tripulantes, las partes de la estación y todo lo que hay en ella fue subido por sobre las capas exteriores de la atmósfera, a 350 km de altura, y lanzado alrededor de la Tierra por cohetes, que les imprimieron una velocidad de 28 000 kilómetros por hora en la misma dirección de la superficie terrestre. Esta enorme velocidad hace que aunque la estación es atraída por la gravedad terrestre hacia el centro de la Tierra, no caen debido a que a medida que lo hacen la curvatura de la Tierra se los impide.

Esto produce el mal llamado estado de 'gravedad cero', cuyo nombre correcto es 'caída libre'. Al estar en el ambiente presurizado y agradable de la estación, no se percibe la realidad del fenómeno que se vive allá arriba, salvo cuando se mira hacia abajo y se puede ver cómo la estación vuela rauda sobre la Tierra.

En ese estado las cosas se comportan en forma extraña, si se los deja sueltos los objetos y tripulantes flotan sin afirmarse en ninguna parte. Anousheh cuenta en su blog que allá arriba es imposible impedir que los objetos deriben hacia cualquier parte. Por lo que "Dios inventó el Velcro (*)para este único propósito. Shhhh! no le cuenten a nadie acá arriba que ya perdido algunas cosas, como mi lapiz labial".

"Así es mis amigos, debo admitir que mantener una buena higiene en el espacio no es fácil".

Describe como se lavó el cabello abriendo una bolsa de agua sobre su cabeza para permitir que ésta saliera formando una gran bola alrededor de su cabeza, para luego frotarse el cabello bajo el agua con shampoo seco, evitando realizar movimientos bruscos que pudieran producir la ruptura de la inmensa gota que rodeaba su cabeza y desparramarla en la cabina de la estación.

Contó que cada habitante de la EEI recibe servilletas húmedas y secas y que los artículos de higiene incluyen "hojas y espuma de afeitar pero nada de maquillaje".

Cepillarse los dientes tampoco es simple: "No se puede enjuagar la boca y luego escupir, todo se traga. Los astronautas lo llaman el efecto menta fresca", escribió en su blog.

Estamos preparando la traducción de la última página del blog de Anousheh que esperamos publicar pronto. Adelantamos algunas líneas:

"Me es difícil escribir esta noche, mis emociones van en aumento y hay millones de pensamientos moviéndose por mi cabeza".

Destacó las buenas relaciones que se establecen a bordo pese a que no existen lugares a donde ir y todos deben permanecer en constante cercanía física.

"Los astronautas son realmente inteligentes, afectuosos, pacíficos...podría llamarlos superhombres", afirmó.

Recordó que uno de los cosmonautas le dijo que eran "como hermanos y hermanas. Lo que estamos viviendo es único: bebemos el sudor de los otros".

Anousheh, que vivió en Irán hasta los 16, afirmó que experimentó el mareo espacial durante este viaje extraordinario: "Sufrí bastante los síntomas típicos al estar en la órbita, como dolor de espaldas, jaquecas y mareos", afirmó.

Permaneció en la estación acompañada de cinco orbinautas profesionales varones que se transformaron en sus amigos, especialmente sus compañeros de la TMA-9, los miembros de la Expedición 14 a la EEI Michael Lopez-Alegria de NASA y Mikhail Tyurin de Rusia, con quienes convivió además los meses que duró el período de instrucción.

Especialista en comunicaciones, Ansari desarrolló en la EEI experimentos para la Agencia Espacial Europa y el consorcio espacial ruso Energía, e hizo labores de rutina a bordo e incluso ayudó a preparar la nave Soyuz TMA-8 para el regreso.

Anousheh pertenece al clan Ansari, que hizo millones en el negocio de las telecomunicaciones. Su familia ha invertido en tecnología y exploración espacial privada, contribuyendo con 10 millones de dólares para el premio de la X Foundation, establecido para estimular los avances de los vuelos espaciales tripulados.

El apellido Ansari se hizo conocido en el ambiente espacial privado, durante la competencia de empresas privadas por alcanzar el espacio suborbital a fines del 2004 (Haga click aquí para recordar esta hazaña).

Anousheh regresó a la superficie el 28 de Septiembre junto a Comandante Pavel Vinogradov de Rusia y el Oficial Científico Jeff Williams de NASA, miembros de la Exp. 13, en la Soyuz TMA-8.

El regreso a la superficie se logra frenando la velocidad de la nave de retorno, en este caso la Soyuz TMA-8, hasta una velocidad que cambie su trayectoria a una que termine en la superficie. Esta breve fase es la más difícil del periplo, ya que durante cerca de cuatro horas y 21 minutos los tripulantes deben soportar una fuerte desaceleración, equivalentes a 4 veces la gravedad de la Tierra, además de elevadas temperaturas generadas por la creciente fricción de la atmósfera. La cápsula, al entrar en la atmósfera terrestre, se convierte en una verdadera bola de fuego.

"Lo más duro ocurre a una altura de 33 kilómetros cuando todavía quedan 17 minutos para que concluya el descenso", subrayó el portavoz del CCVE.

Según el Centro de Control de Vuelos Espaciales (CCVE) de Rusia, la Soyuz TMA-8 realizó un descenso 'blando', gracias a que funcionaron con normalidad los sistemas de freno, paracaídas y propulsores que a último momento amortiguan la caída del aparato.

Tras el descenso en la estepa kazaja, Ansari y sus compañeros fueron transportados en helicóptero a la localidad de Kuztanai.

Allí abordaron un avión rumbo al aeródromo militar ruso de Chkalovski y después en autobuses hasta la Ciudad de las Estrellas, cerca de Moscú, donde se someterán a un tratamiento médico de adaptación tras concluir su proeza espacial.

* El velcro: De velour y crochet, fue inventado en realidad por el suizo George de Mestral, inspirado en la forma que algunas semillas se adhieren al pelo de los animales

Sufren los orbinautas:

La Molestia de Vivir en Orbita

Los viajes espaciales tripulados en los comienzos del Siglo 21, se limitan, por el momento, a la órbita terrestre, "astronautas" europeos y norteamericanos y sus colegas "cosmonautas" rusos habitan ya la Estación Espacial Internacional - EEI, una moderna estación orbital que se encuentra cayendo alrededor de la Tierra, a unos 220 kilómetros de altura, y que se considera el puesto de avanzada de la humanidad en el espacio.

Sin embargo, esa altura es insignificante con la que alcanzaron otros "astronautas", hace ya 34 años, a finales del siglo pasado, nos referimos a los tripulantes de las misiones Apollo, que descendieron u orbitaron la Luna, subiendo hasta los 380.000 km de altura para luego regresar a salvo.

La EEI está siendo ensamblada en el espacio, con partes que son lanzadas en la misma trayectoria de la estación, por un trasbordador espacial, y cohetes rusos y europeos. Todo lo que allí se ha reunido, lleva una velocidad de unos 28.300 km/hora respecto al suelo y dan una vuelta al mundo en 90 minutos.

La Estación Espacial Internacional, sus tripulantes, así como todos los demás satélites artificiales de la Tierra, fueron lanzados mediante cohetes*, en una precisa trayectoria parabólica alrededor del planeta. La curvatura de esta parábola es igual a la curvatura de la Tierra, por lo que los objetos lanzados nunca toca el suelo, ya que éste va huyendo bajo ellos.

Es decir todo lo que está en órbita va "cayendo" alrededor de la Tierra, y está en condiciones permanentes de "caída libre", semejante a la que siente un paracaidista mientras cae, antes de abrir el paracaídas, salvo que, como a las alturas donde se encuentran los astronautas casi no hay aire, no sienten el viento en su caída.

Esta situación se define correctamente como estado de "ausencia de peso" o de "caída libre", e incorrectamente como "ingravidez", "microgravedad" o "falta de gravedad", pues allí la gravedad existe y es aproximadamente un 12% menor a la que tenemos a nivel de la superficie de la Tierra. Gracias a la gravedad de la Tierra, tripulantes y objetos de la EEI, así como todos los satélites artificiales, pueden permanecer atrapados en la órbita terrestre, sino saldrían disparados hacia el espacio.

Se dice "ausencia de peso", debido a que el peso se define como la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto y para medirlo debemos utilizar una balanza puesta en el suelo, y lo que medimos es en realidad la resistencia que hace el suelo al peso, es decir la reacción del suelo a la acción del peso. Como en la órbita no podemos medirlo, no tenemos un suelo que haga resistencia, se considera que allá el peso no existe. Una característica asociada al peso es la masa, que es inherente a todos los objetos, y que permanece inalterable en la órbita, salvo muy leves variaciones relativistas.

Al Borde del Espacio

Las actuales misiones espaciales tripuladas deben por el momento conformarse con orbitar la Tierra a baja altura, nunca más arriba de los 450 kilómetros sobre el suelo. Es que hasta allí alcanza la protección que dan los campos magnéticos de la Tierra, contra la lluvia de partículas subatómicas que el Sol reparte por el Sistema Solar (la radioactividad solar). Aun así, los astronautas reciben una dosis de radioactividad más alta que los terrícolas que permanecemos en la superficie, protegidos además por la atmósfera. En un año, pueden recibir toda la que nos llega por causas naturales, en toda una vida.

El viento solar es más intenso durante las erupciones solares, que pueden ser advertidas con anticipación a los astronautas en el espacio.

Esta radiación es de tipo ionizante, ya que las partículas solares que llegan con una altísima velocidad, pueden chocar con los átomos que componen las moléculas de ADN de las células nuestro cuerpo y quitarles electrones cargándolos eléctricamente, lo que a la larga puede inducir leucemia. Las paredes metálicas de las naves no son suficientes para detener todas las partículas solares.

Un problema semejante lo dan los "rayos cósmicos", protones y electrones generados, aparentemente en supernovas lejanas, que viajan decenas de años a una velocidad cercana a la de la luz y llegan hasta la Tierra con la energía equivalente a la de una piedra de buen tamaño lanzada por un hombre adulto. No alcanzan a llegar a la superficie debido a que chocan con las moléculas de aire de la atmósfera, descomponiéndose. Sin embargo a la altura donde orbita la EEI, la atmósfera es insignificante y no presta ninguna protección.

Franklin Chiang Díaz relató en una entrevista para el programa radial Círculo Astronómico, que cuando viaja a la órbita en el transbordador espacial, despierta al menos tres veces por noche debido a potentes fogonazos, producidos por partículas solares o rayos cósmicos, que chocan contra su nervio óptico.

Como el agua y los alimentos orgánicos son un buen escudo contra las partículas solares, se ha propuesto que en las naves interplanetarias, se almacenen estos elementos formando un refugio en el centro de la nave, donde puedan acudir los astronautas durante las tormentas solares. Sin embargo esta protección no sirve contra los rayos cósmicos.

NOTA: ¿ASTRONAUTAS, COSMONAUTAS U ORBINAUTAS?

Los nombres, "astronautas" y "cosmonautas", fueron acuñados por las agencias espaciales al comienzo de la "carrera espacial" que protagonizaron, Estados Unidos y la Unión Soviética, una entidad estatal hoy desaparecida, por la supremacía tecnológica entre los años 1957 y 1976. Esta apasionante competencia consumió ingentes recursos económicos de ambos países y a pesar que comenzó liderada por la URSS, fue ganada finalmente por Estados Unidos, al lograr poner varias tripulaciones en la Luna.

Cuando comenzaba la conquista del espacio, que se define el ámbito que está más allá de la atmósfera terrestre, surgió la necesidad de buscarle un nombre especial a los tripulantes de las naves espaciales. Buscando en la historia y la leyenda encontramos que a los tripulantes de la nave mitológica griega Argos, se les llamó "argonautas". Miles de años después, a los tripulantes de las primeras naves aéreas humanas, los globos que comenzaron a operar en 1783, se les llamó "aeronautas". El término "nauta" quiere decir "hombre de mar", y a todo lo que se refiere con la navegación marítima se le llama "náutica".

Como la carrera espacial tenía mucho de propaganda, la NASA encontró que "astronauta" era el más adecuado para llamar a los tripulantes de sus naves; los soviéticos por su parte, que en 1961 comenzaron llamando a Yuri gagarin, el primer viajero orbital, como un “piloto navegante espacial”, cuando anunciaron su proeza por primera vez." Luego cambiaron de opinión y comenzaron a llamar "cosmonautas" a sus tripulantes orbitales. Ambos nombres revelaban más una intención que una realidad.

La Unión Soviética creó incluso una nueva rama para sus Fuerzas Armadas: "Las Fuerzas Cósmicas", que se encargan aún de los lanzamientos de todo tipo de cohetes.

China ha bautizado a sus orbinautas como "takionautas" o "navegantes del Universo".

Falta mucho tiempo para que los verdaderos "astronautas" viajen hacia las estrellas y más aun para que los "cosmonautas" se internen hacia lugares aun más lejanos del cosmos.

Como la actividad en la EEI, y los Transbordadores de la NASA, se realiza en la órbita terrestre, sus tripulantes debieran llamarse en propiedad "orbinautas", o sea "navegantes de la órbita". Esto no desmerece en nada la difícil y peligrosa tarea de trabajar en la órbita, pero pone su actividad en una perspectiva más real.

Jorge Ianiszewski R.

Recibimos ideas de cómo se podría a los tripulantes de las naves interplanetarias. ¿solarnautas, cóniconautas o planenautas? Escríbanos y dé su opinión.

DESORIENTADOS EN EL ESPACIO
Artículo de Ciencia@NASA

Imagínese despertando, alarmado por el brillante destello de un rayo cósmico dentro de sus ojos. Aturdido por el sueño, usted se pregunta ... ¿donde está arriba? ¿Dónde están mis brazos y piernas? A esto agregue un poco de vértigo y suaves fantasías ocasionales, y empezará a entender lo que es vivir en órbita. (Imagen NASA)

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LATINOAMERICANOS EN EL ESPACIO

EL PESO HACE BIEN

Como el ser humano, al igual que todos los animales de la Tierra, ha evolucionado pisando el suelo, su organismo está habituado a la resistencia que hace la superficie de la Tierra y al peso. Cuando falta, en la órbita, se producen varios desajustes serios que atentan contra la salud de los astronautas.

El peso es una señal que le dice al cuerpo cómo actuar. Le dice a los músculos y huesos qué tan fuertes deben estar. Cuando falta, como ocurre en la órbita, los músculos se atrofian rápidamente porque el cuerpo percibe que no los necesita. Los músculos que se utilizan para contrarrestar el peso - como los de la cadera y la columna, que nos ayudan a mantener la postura - pueden llegar a perder hasta un 20 por ciento de su masa si no se utilizan. La masa muscular puede desaparecer a una tasa de 5% semanal.

Las pérdidas en los huesos pueden ser aún más grandes. En la situación de falta de peso, los huesos se atrofian a un ritmo de 1% mensual, y los modelos sugieren que las pérdidas totales pueden llegar a alcanzar de un 40 a un 60 por ciento. La sangre también siente el peso. Normalmente en la Tierra, la sangre se acumula en los pies. Cuando la gente se levanta, la presión sanguínea en sus pies puede ser bastante alta - cerca de unos 200 mmHg (milímetros de mercurio). En el cerebro, sin embargo, es de sólo unos 60 a 80 mmHg. Este gradiente de presión sanguínea entre los pies y la cabeza desaparece en la órbita, donde el peso no existe. La presión sanguínea se equilibra en todo el cuerpo a un valor uniforme de unos 100 mmHg. Es por eso que los astronautas se ven algo raros: sus rostros, inyectados con el fluido sanguíneo, se hinchan, y sus piernas, que pueden perder hasta un litro de líquido, adelgazan.

Este cambio en la presión sanguínea también envía una señal. Nuestro cuerpo espera que exista una diferencia de presión sanguínea. El incremento de presión en la cabeza hace sonar la alarma: ¡El cuerpo tiene demasiada sangre!. Y en dos o tres días de ausencia de peso, los astronautas pueden llegar a perder hasta un 22 por ciento de su volumen sanguíneo como resultado de aquél mensaje erróneo. Este cambio también afecta al corazón. "Si usted tiene menos sangre en el cuerpo", explica el Dr. Victor Schneider, oficial de investigación médica en las oficinas centrales de la NASA, "entonces su corazón no necesita bombear tan fuerte. Y se va a atrofiar".

La pregunta es ¿qué tan importantes son éstas pérdidas? La mayoría de las adaptaciones espaciales parecen ser reversibles, pero el proceso de reconstrucción no es tan fácil.

"Cada uno de éstos parámetros tiene su propio tiempo de recuperación", dice Schneider. El volumen sanguíneo, por ejemplo, se restaura usualmente en unos cuantos días. "Los astronautas están sedientos cuando vuelven ", explica Schneider, "porque su cuerpo les dice que no tienen suficiente sangre en las venas, y eso a su vez significa, 'anda, bebe más'. Por el mismo motivo, tampoco orinan mucho".

Los músculos también se pueden recuperar. La mayoría de la masa muscular se restituye "dentro del mes siguiente, más o menos", aunque puede tomar más tiempo en recuperarse por completo. "Normalmente decimos que toma un día (de recuperación en la Tierra) por cada día en el espacio", dice Schneider.

La recuperación de los huesos, sin embargo, ha resultado ser más problemática. "Para un vuelo de tres a seis meses en el espacio", dice Schneider, "se podrían requerir de dos a tres años para recuperar las pérdidas en los huesos - si es que esto sucede, pues algunos estudios parecen sugerir que tal vez el hueso no se recupera".

Según el Dr. Alan Hargens de la Universidad de California en San Diego, es importante mantener a los astronautas en buena condición física. "Queremos que los miembros de la tripulación sean capaces de desempeñar normalmente sus actividades cuando regresen a la Tierra... y no que tengan que permanecer acostados durante largos periodos para recuperarse", dijo

ORBINAUTAS FORZUDOS

El ejercicio es la clave. Pero ejercitarse en el espacio difiere de cómo se ejercita en la Tierra. Aquí, el peso provee automáticamente la fuerza de resistencia que mantiene en forma a los músculos y a los huesos.

Se han desarrollado varios aparatos para simular la componente gravitacional. Un experimento ruso provee resistencia amarrando a los cosmonautas a una andadera por medio de cintas elásticas. Pero todavía no se ha demostrado que esta combinación particular sea efectiva para prevenir las pérdidas de masa ósea (hueso) - tal vez porque no provee de suficiente carga. Además, "las cintas son tan incómodas que los cosmonautas apenas pueden ejercitar a un 60 o 70 por ciento de su peso corporal", dice Hargens.

Existe otro aparato que intenta simular mejor a la gravedad. Hargens y sus colegas están desarrollando un Dispositivo de Presión Negativa para la Parte Inferior del Cuerpo (Lower Body Negative Pressure device ó LBNP). Este dispositivo, que fue utilizado por los tripulantes del Skylab en la década de los 70s, consiste en un compartimiento que contiene una andadera, y que depende , dice Hargens, del poder de succión de una aspiradora común y corriente. "Hemos encontrado", dice "que podemos proporcionar el peso corporal aplicando una presión negativa sobre la parte baja del cuerpo"

El dispositivo, explica Hargens, previene mucha de la pérdida del funcionamiento cardiovascular y muscular. También parece ser efectivo para reducir algo de la pérdida de masa ósea. Una razón es que el LBNP permite a los astronautas ejercitarse con un peso corporal efectivo de entre un 100 y un 120% del que sentirían en la Tierra. Otra motivo es que - a diferencia de cualquier otro dispositivo de ejercicio que se haya desarrollado antes - reestablece el gradiente de presión sanguínea, incrementando dicha presión en las piernas.

¿QUÉ PASARÁ EN EL ESPACIO DE VERDAD?

Estos problemas ocurren por la falta de peso inherente de la órbita, esto fue previsto por los visionarios de los 40s que imaginaban grandes estaciones giratorias, donde la falta de peso se reemplazaría por el cambio de dirección permanente que significa estar girando, algo que al parecer no es tan sencillo. Hay un experimento de este tipo para la EEI, una centrífuga pequeña, y aun estamos a la espera de su instalación y resultados.

Sin embargo, como una de las ventajas de los vuelos orbitales, es precisamente esta falta de peso, ya que en estas condiciones se pueden preparar cristales perfectos y mezclas imposibles de lograr en la superficie.

Cuando los orbitonautas pasen a ser espacionautas, como lo fueron los tripulantes de las naves Apollo que alcanzaron la Luna, y se internen hacia otros planetas, estos problemas podrán resolverse parcialmente, dándole a las naves una aceleración constante, a través de motores iónicos o velas solares. La aceleración permitiría tener algo de gravedad y peso abordo.

En la primera parte del viaje la aceleración sería para ganar velocidad y acortar el viaje, ya cerca del objetivo, la nave deberá frenar, lo que también les dará una aceleración, esta vez negativa a los tripulantes. El frenado también generará peso en los espacionautas y todo lo que viaje abordo.

Al salir de la protección de los cinturones magnéticos de la Tierra, los espacionautas estarán expuestos a los rayos cósmicos, solares y estelares, sin embargo en el futuro próximo podrían protegerse gracias a materiales especiales que podrán escudarlos de esta radiactividad. Las alertas tempranas de tormentas solares, les dará tiempo para refugiarse en lugares especiales, donde los alimentos y el agua harán de escudos protectores.

* Los cohetes que llevan cargas a la órbita, actúan mediante etapas, que generalmente son tres, para cargas pesadas, la primera y la segunda se encargan de sacar a la carga de la atmósfera, para que esta no frene la velocidad que deberá llevar el satélite. Una vez que llega a la altura deseada, los 250 kilómetros sobre el nivel del mar, la tercera etapa "inyectará" a la carga en la órbita deseada, esta etapa es generalmente menor, ya que allá arriba no existe prácticamente el freno del aire. La inyección orbital se hace en forma paralela al suelo de la Tierra y en el ángulo deseado.

(Textos de Jorge Ianiszewski y material adaptado de Ciencia@NASA)

AL BORDE DEL ESPACIO

Las actuales misiones espaciales tripuladas deben por el momento conformarse con orbitar la Tierra a baja altura, nunca más arriba de los 450 kilómetros sobre el suelo. Es que hasta allí alcanza la protección que dan los campos magnéticos de la Tierra, contra la lluvia de partículas subatómicas que el Sol reparte por el Sistema Solar (radioactividad solar). Aun así, los astronáutas reciben una dosis de radioactividad más alta que los terrícolas que permanecemos en la superficie, proteguidos además por la atmósfera.

El viento solar es más intenso durante las erupciones solares, que pueden ser advertidas con anticipación a los astronautas en el espacio.

Esta radiación es de tipo ionizante, ya que las partículas solares que llegan con una altísima velocidad, pueden chocar con los átomos que componen nuestro cuerpo y quitarles electrónes cargándolos electricamente, lo que a la larga puede inducir leucemia. Las paredes metálicas de las naves no son suficientes para detener todas las partículas solares.

Otro problema semejante lo dan los rayos cósmicos, protones y electrones generados, aparentemente en supernovas, que llegan hasta la tierra con la energía equivalente a la de una piedra de buen tamaño lanzada por un hombre adulto. No alcanzan a llegar a la superficie debido a que chocan con las moléculas de aire de la atmósfera, descomponiéndose. Sin embargo a la altura donde orbita la EEI, la atmósfera es insignificante y no presta ninguna protección.

Franklin Chiang Díaz relató en una entrevista para Círculo Astronómico, que cuando viaja a la órbita en el transbordador espacial, despierta al menos tres veces por noche debido a potentes fogonazos, producidos por partículas solares o rayos cósmicos, que chocan contra su nervio óptico.

Como el agua y los alimentos orgánicos son un buen escudo contra las partículas solares, se ha propuesto que en las naves interplanetarias, se almacenen estos elementos formando un refugio en el centro de la nave, donde puedan acudir los astronautas durante las tormentas solares. Esta protección no sirve para los rayos cósmicos.
(J. Ianiszewski)

HUESOS DEBILITADOS

El debilitamiento de los huesos producido por la pérdida progresiva de la masa ósea es uno de los efectos más graves de las largas estadías en la órbita. Estudios realizados en cosmonautas y astronautas (orbitonautas) que vivieron varios meses en la estación Mir, revelaron que pueden perder del 1 al 2 por ciento de su masa ósea total por mes -- un problema que los médicos no saben aún como prevenir. "La magnitud de estas [pérdidas] ha llevado a la NASA a considerar la pérdida de masa ósea como un riesgo inherente a los vuelos espaciales (orbitales) de larga duración", dice el Dr. Jay Shapiro, líder del equipo que estudia los problemas relacionados con los huesos en el Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial National Space Biomedical Research Institute).

Los orbitonautas experimentan pérdidas en los huesos de la parte media baja del cuerpo, particularmente en las vértebras lumbares y en los huesos de las piernas. La disminución de la masa ósea también produce un incremento en los niveles de calcio en la sangre, el cual aumenta el riesgo de cálculos en los riñones.

Los investigadores sospechan que la causa principal del debilitamiento de los huesos en el espacio es la ausencia de peso.

De  hecho, el tirón de la gravedad a 350 kilómetros de altura -- donde la estación espacial y los trasbordadores espaciales tienen su órbita -- es el 90% de la que sentimos sobre la superficie de nuestro planeta. ¡Lo que no es mucha "ingravidez!" Sin embargo, los astronautas que se encuentran en órbita sienten la ausencia de la gravedad porque ellos, junto con su nave, están descendiendo en caída libre  hacia la Tierra. (La estación espacial no termina estrellándose contra el suelo porque se mueve hacia adelante a una velocidad tan alta --unos 28.000 kilómetros por hora -- que su trayectoria coincide con la curvatura de la Tierra. Es decir, que literalmente cae alrededor del planeta). Y de la misma manera en que la gravedad parece estar ausente para una persona que está en un elevador que cae (con una aceleración constante) la tripulación de la estación espacial también experimenta esta "sensación de gravedad cero".

Durante esta caída libre conjunta, los huesos no necesitan proporcionar el soporte necesario durante los movimientos o ni siquiera para mantener la postura. Como resultado, la tensión que usualmente se aplica a los huesos (la tensión mecánica) es muy pequeña o nula. Los científicos piensan que la falta de tensión en los huesos puede ser la causa de la pérdida progresiva de la masa ósea que afecta a las personas que pasan mucho tiempo en el espacio. (Esta ausencia de tensión presente en algunos terrícolas sedentarios, como los confinados a estar en cama por una enfermedad o por su edad avanzada, también contribuye a la generación de la osteoporosis).

La gente piensa que los huesos son columnas rígidas de calcio que no sufren ningún cambio. Pero los huesos son en realidad tejidos dinámicos, que constantemente sufren modificaciones en respuesta a las tensiones aplicadas sobre ellos. (Ésto permite a los arqueólogos, por ejemplo, determinar si un grupo de restos óseos pertenecieron a un trabajador ó a un aristócrata. La tensión permanente generada por los músculos en el trabajador, obliga a sus huesos a producir  cambios en el región donde los músculos se insertan).

Esta reestructuración de los huesos es llevada a cabo por dos tipos de células óseas que permanentemente depositan y remueven minerales de fosfato de calcio de la matriz estructural del hueso. La acción de estos dos tipos de células -- los osteoblastos que depositan fosfato de calcio, y los osteoclastos que lo remueven -- normalmente se encuentra balanceada. Cuando existe una deficiencia de calcio en el cuerpo, o cuando se sufre de una osteoporosis patológica, la remoción de los cristales de fosfato de calcio es más rápida que el reemplazo, lo que produce el debilitamiento de los huesos.

Durante períodos prolongados de falta de peso en la caída libre orbital, la masa ósea parece disminuir debido a que la ausencia de tensiones sobre los huesos detiene la formación de osteoblastos. La presencia de menos células restauradoras en los huesos, junto con el nivel constante de actividades que tienden a destruir el hueso, traen como consecuencia una pérdida neta de masa ósea.

La razón por la cual la falta de peso inhibiría el desarrollo de los osteoblastos es el tema de un proyecto de investigación que se está llevando a cabo actualmente en la Universidad de Vanderbilt. Una molécula clave en el desarrollo de los osteoblastos es la enzima creatina kinasa-B. Los investigadores están tratando de encontrar las moléculas que regulan la actividad de esta enzima en el cuerpo y cuáles de esos químicos son afectados por la ausencia de peso, con la esperanza de que esta información  permita encontrar una manera de estimular la producción de osteoblastos en el espacio.

Otro estudio realizado en el Colegio de Medicina de Georgia (Medical College of Georgia) está investigando una posible conexión entre el comer y la destrucción de la masa ósea. La ingestión de alimentos produce un incremento en los niveles de una hormona -- llamada péptido insulinotrópico dependiente de glucosa -- en la sangre. La función principal de esta hormona es estimular la producción de insulina después de una comida, la cual a su vez induce a las células a absorber la glucosa que se encuentra en la sangre. 

Las células de los huesos también son sensibles a esta hormona. Los científicos han encontrado que cuando esta hormona se une a una molécula receptora presente en las células del hueso, la actividad de los osteoclastos (las células destructuras de hueso) disminuye, mientras que la de los osteoblastos (las células productoras de hueso) se incrementa.

¿Será posible dar a los astronautas un suplemento de esta hormona para prevenir la degradación de los huesos? Los científicos todavía no lo saben.

La estructura genética también podría ser importante, como lo sugieren los distintos grados de pérdida de hueso observados en varios orbitonautas.

"Se estima que la pérdida mensual promedio de masa ósea es de uno a dos por ciento", dice Shapiro. "Ciertas personas han perdido hasta un 20 por ciento de la  masa ósea correspondiente a la parte inferior de su cuerpo durante  viajes de seis meses de duración, mientras que otros no han sufrido ninguna pérdida durante todo este tiempo".

"Las pérdidas de hueso de esta magnitud aumentan significativamente la frecuencia de fracturas, la cual puede ser hasta cinco veces mayor que la esperada en huesos normales aquí en la Tierra", agrega Shapiro. "Una fractura de extremidades, por ejemplo, que involucre a uno de cada seis miembros  de una tripulación en el espacio, podría poner en peligro los objetivos de la misión".

De hecho, agrega Shapiro, "el problema de la pérdida de la masa ósea debe ser resuelto antes de que la gente realice tareas físicas que pudieran ser peligrosas [después de un largo viaje sin peso]". Los astronautas del futuro que visiten a Marte, por ejemplo, necesitarán huesos fuertes y saludables cuando salgan de la nave hacia el Planeta Rojo.

Adaptado de un artículo de Ciencia@NASA

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