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| Disposiciones para dormir a bordo de la ISS. Crédito: ESA |
Una era renovada de la exploración espacial está sobre nosotros, y muchas misiones emocionantes se dirigirán al espacio en los próximos años. Entre ellas se encuentran las misiones tripuladas a la Luna y la creación de bases permanentes allí. Más allá del sistema Tierra-Luna, existen múltiples propuestas de misiones tripuladas a Marte y más allá. Esto supone un reto importante, ya que un tránsito de ida a Marte puede durar entre seis y nueve meses. Incluso con las nuevas tecnologías de propulsión, como los cohetes nucleares, se podría tardar más de tres meses en llegar a Marte.
Además del estrés físico y mental impuesto a los astronautas por la duración y la exposición prolongada a la microgravedad y la radiación, también están los retos logísticos que impondrán este tipo de misiones (es decir, naves espaciales enormes, muchos suministros y un gasto considerable). Buscando alternativas, la Agencia Espacial Europea (ESA) está investigando una tecnología de hibernación que permitiría a sus astronautas dormir durante gran parte del viaje y llegar a Marte listos para explorar.
Este investigador ha sido objeto de un reciente estudio dirigido por Alexander Choukér, profesor de Medicina del Hospital de la Universidad Ludwig-Maximilians (LMU), y Thu Jennifer Ngo-Anh, coordinadora de cargas útiles de la Dirección de Programas de Exploración Humana y Robótica de la ESA. El artículo que describe sus hallazgos se ha publicado recientemente en la revista Neuroscience & Biobehavioral Reviews.
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| Kayla Barron en el módulo Columbus de la ESA tras la "fiesta de pijamas del Nodo 2" en la ISS. Crédito: NASA |
Como indican en su estudio, los principales retos a la hora de planificar una misión a Marte consisten en optimizar la masa total de la nave y mantener la salud física y mental de la tripulación. Sólo en lo que respecta a los suministros, esto significa llevar suficiente comida, agua y otras necesidades (como medicinas) para durar al menos dos años. Como dijo Ngo-Anh en un reciente comunicado de prensa de la ESA:
"Estamos hablando de 30 kg [66 libras] por astronauta y día, y además hay que tener en cuenta la radiación y los desafíos mentales y fisiológicos. Donde hay vida, hay estrés. La estrategia minimizaría el aburrimiento, la soledad y los niveles de agresividad ligados al confinamiento en una nave espacial".
Esta estrategia consiste en inducir un estado de letargo en los astronautas, similar al que experimentan los mamíferos durante la hibernación. Esto consiste en reducir la tasa metabólica de un organismo hasta que entre en un periodo de "animación suspendida", que le permite conservar la energía. En el contexto de los vuelos espaciales, la reducción de la tasa metabólica de una tripulación de camino a Marte en un 25% reduciría drásticamente los suministros necesarios y el tamaño del hábitat correspondiente.
La práctica de poner a las personas en un estado de animación suspendida se lleva a cabo en los hospitales desde la década de 1980. Al inducir la hipotermia en los pacientes reduciendo su ritmo cardíaco y su metabolismo, los médicos pueden realizar cirugías complejas y largas con mayores posibilidades de éxito. Sin embargo, este proceso no es un método de reducción activa de energía y no incluye la mayoría de las ventajas del torpor.
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| Infografía sobre la hibernación. Crédito: ESA |
En la naturaleza, los animales hibernan para sobrevivir durante el invierno, cuando las temperaturas bajan durante meses y la comida y el agua escasean. Durante este tiempo, reducen su ritmo cardíaco, su respiración y otras funciones vitales a una fracción de su ritmo normal, y su temperatura corporal desciende hasta acercarse a la de su entorno (es decir, a la temperatura ambiente).
Aunque muchas especies recurren a la hibernación para sobrevivir a largos periodos de escasez (como los tardígrados, las ranas y varias especies de reptiles), los osos son quizá los más conocidos. También parecen ser el mejor modelo para la hibernación humana en el espacio, ya que tienen una masa corporal comparable a la de los humanos, reducen su temperatura corporal sólo unos pocos grados y adquieren grasa corporal extra antes de entrar en este estado.
Pero, como han demostrado las investigaciones médicas, los humanos también pierden más masa muscular y densidad ósea y corren más riesgo de sufrir una insuficiencia cardíaca que sus parientes ursinos. Como explicó el profesor Choukér:
"Sin embargo, las investigaciones demuestran que los osos salen sanos de su guarida en primavera, con una pérdida de masa muscular mínima. Sólo tardan unos 20 días en volver a la normalidad. Esto nos enseña que la hibernación evita la atrofia por desuso de los músculos y los huesos, y protege contra el daño de los tejidos".
El factor crucial parece ser la disminución de los niveles de testosterona en los humanos, ya que los estrógenos regulan en gran medida el metabolismo energético. "El equilibrio muy específico y diferente de las hormonas en las mujeres o en los hombres y su papel en la regulación del metabolismo sugieren que las mujeres podrían ser las candidatas preferidas", añadió el profesor Choukér.
Cápsulas de hibernación
Para acomodar la tecnología de hibernación en el espacio profundo, los ingenieros podrían construir vainas de caparazón blando con ajustes precisos a bordo de futuras generaciones de naves espaciales. Se trataría de un entorno silencioso con poca iluminación, altos niveles de humedad y bajas temperaturas de menos de diez grados Celsius (50 °F). Los astronautas llevarían ropa para evitar el sobrecalentamiento y sensores portátiles para medir su postura, temperatura y ritmo cardíaco.
Los contenedores de agua rodearían cada cápsula para protegerlos de la radiación mientras los astronautas permanecen en un estado de letargo. Mientras tanto, la inteligencia artificial mantendrá la nave y despertará a la tripulación en caso de anomalía o emergencia. Como explicó Alexander:
"La hibernación ayudará a proteger a las personas de los efectos nocivos de la radiación durante los viajes al espacio profundo. Lejos del campo magnético de la Tierra, los daños causados por las partículas de alta energía pueden provocar la muerte de las células, la enfermedad por radiación o el cáncer. Además de controlar el consumo de energía y las operaciones autónomas, los ordenadores de a bordo mantendrán un rendimiento óptimo de la nave hasta que la tripulación pueda ser despertada."
Estos esfuerzos reflejan estudios similares realizados por la NASA, que se asoció con la empresa aeroespacial SpaceWorks, con sede en Atlanta, para investigar el potencial a largo plazo de la tecnología de hibernación. El estudio inicial de 24 meses concluyó en 2016, y la NASA anunció su intención de seguir apoyando la investigación de la empresa. Estos y otros estudios sobre la hibernación para las misiones en el espacio profundo también podrían conducir a nuevas aplicaciones para la atención de los pacientes en la Tierra.
A medida que avanza el siglo XXI, podríamos ver misiones interplanetarias que se asemejen a un tropo de ciencia ficción bien establecido: tripulaciones que se despiertan de sus "cámaras criogénicas" para resolver problemas relacionados con la misión. En nuestro país, el torpor inducido podría convertirse en un procedimiento médico habitual para personas con enfermedades terminales o lesiones graves, dando a los médicos el tiempo que necesitan para idear tratamientos.
Las aplicaciones podrían incluso extenderse a los viajes interestelares. Dadas las distancias y los límites de nuestra tecnología de propulsión, una misión interestelar con tripulación podría tardar siglos o milenios en llegar incluso a las estrellas más cercanas. Suponiendo que las generaciones futuras quieran emprender estos viajes y no dispongan de un nuevo sistema de propulsión (o de un gran presupuesto), ¡la tecnología de hibernación podría ser la forma de conseguirlo!
Fuentes, créditos y referencias: