Los 20 Experimentos Principales De 20 Años De Investigación Humana En La Estación Espacial Internacional

Estación Espacial Internacional

El lunes 2 de noviembre de 2020 se cumplieron 20 años desde que la primera tripulación se instaló en la Estación Espacial Internacional. Desde entonces, la hazaña de la ingeniería del tamaño de un campo de fútbol ha albergado 26 misiones europeas y ha apoyado más de 2700 experimentos internacionales para mejorar la vida en la Tierra y en el espacio. Crédito: ESA / NASA

Mientras el mundo celebra dos décadas de seres humanos en órbita alrededor de la Tierra en la Estación Espacial Internacional, el resumen científico de este mes no se remontará a cuatro semanas de investigación europea en el espacio, sino a 20 años, con un enfoque en la investigación humana, naturalmente.

En noviembre de 2000, el primer ser humano ingresó a la Estación Espacial Internacional de dos módulos y la ESA realizó su primer experimento solo tres meses después.

Tripulación de la Expedición 1 de la Estación Espacial Internacional

La tripulación de la Expedición 1 en diciembre de 2000 a punto de comer naranjas en el módulo Zvezda de la Estación Espacial Internacional. Desde la izquierda, el cosmonauta Yuri Gidzenko, el astronauta de la NASA William Shepherd y el cosmonauta Sergei Krikalev. La Expedición 1 fue la primera tripulación que vivió en la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA

La coordinadora de investigación de vuelos espaciales tripulados de la ESA, Jennifer Ngo-Anh, explica los beneficios de la investigación de la Estación Espacial: “Normalmente llevamos a cabo tres tipos de experimentos, investigación que no se puede hacer en la Tierra, investigación para comprender y mejorar la salud de los astronautas e investigación que explota el aspecto único de enviar perfectamente sanos y adaptados a los seres humanos en un entorno nuevo y estresante “.

“Como verá en la lista a continuación, esta investigación nos está ayudando a explorar más en nuestro Sistema Solar, pero beneficia a las personas en la Tierra con nuevos conocimientos, nuevas tecnologías y nuevas técnicas: los vuelos espaciales son un motor para el ingenio”.

Infografía de beneficios de la exploración humana y robótica

Esta infografía muestra algunos de los beneficios para la humanidad que se han puesto a disposición a través del programa de vuelos espaciales robóticos y humanos de la ESA. Los desafíos de la exploración espacial aceleran la innovación para todos en la Tierra. Los vuelos espaciales humanos y robóticos están moviendo la tecnología hacia una economía circular al mejorar la eficiencia en energía, automatización, robótica, inteligencia artificial, tecnología de habitación, reciclaje, gestión de residuos y fabricación aditiva. Crédito: ESA – K. Oldenberg

Aquí están 20 de los experimentos favoritos de la ESA de dos décadas de vida:

  • Brain-DTI
    Este estudio tomó escáneres cerebrales de astronautas para medir la “plasticidad” o la rapidez con la que sus cerebros se adaptan a las nuevas entradas. La conclusión tranquilizadora es que los cerebros se adaptan sorprendentemente bien, aunque las investigaciones apuntan a que los efectos de flotar en la ingravidez marcan el cerebro para siempre.
BRAIN DTI Experimento MRI escáner cerebral

Una resonancia magnética del cerebro de un voluntario para el experimento BRAIN-DTI que usa tractografía para mostrar redes neuronales. Crédito: B. Jeurissen

  • 42 es la respuesta
    Las instalaciones de Biolab en Columbus se utilizaron para investigar el tiempo que tardan las células inmunes de los mamíferos en adaptarse a la microgravedad: 42 segundos, coincidentemente el significado de la vida según Douglas Adams en The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy y el número de ¡Expedición de la Estación Espacial que realizó el experimento!
  • Ritmos circadianos
    Este experimento monitorea la temperatura corporal de un astronauta para aprender sobre nuestro reloj interno. Se diseñó y comercializó un novedoso termómetro no invasivo en la Tierra para obtener resultados que sorprendieron a los investigadores, ya que mostraba un aumento sostenido de la temperatura corporal.
  • Células endoteliales La
    investigación de las células que recubren nuestros vasos sanguíneos está ayudando a comprender cómo y por qué se contraen y expanden, y por qué tienen una funcionalidad reducida en la vejez en la Tierra.
Células endoteliales humanas

Componentes de células endoteliales humanas teñidas para su identificación. En rojo está la proteína ‘actina’ que permite que las células se muevan, se adhieran, se dividan y reaccionen a los estímulos. En azul están los núcleos celulares que contienen ADN. Crédito: Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa, Italia

  • Vasos sanguíneos en crecimiento
    No se contenta con observar los vasos sanguíneos, ¿qué tal si crecen nuevos en el espacio? Este experimento aprovechó la ingravidez para ver si podemos desarrollar nuevos órganos tridimensionales. En la Tierra, la gravedad empuja las células hacia abajo, lo que hace que las estructuras 3D sean más difíciles de lograr en el laboratorio.
  • Dormir mejor
    Dormir es importante, y estar alerta aún más si está a punto de atracar dos naves espaciales a muchos millones de kilómetros de la Tierra. Pero, ¿cómo se asegura de que los astronautas duerman bien cuando el sol se pone 16 veces al día visto desde la Estación Espacial Internacional? La estructura, la luz y las ayudas químicas, si es necesario, es la respuesta (hasta ahora), y estos hallazgos también se aplican a usted en la Tierra.
  • Vessel-ID
    Este experimento no es una investigación en humanos, pero literalmente salvó vidas. El receptor de monitoreo de tráfico global Vessel-ID fue probado fuera del laboratorio de Columbus y detectó una baliza de socorro de un barco pesquero; Luego se notificó a las autoridades de búsqueda y rescate. Lo que aprendimos de este experimento ahora está volando como un satélite independiente.
  • Sistemas inmunes estresados
    El experimento Immuno adoptó un enfoque holístico para investigar el estrés mediante el uso de cuestionarios, muestras de sangre y lecturas de temperatura de los astronautas que muestran que el sistema inmunológico se vuelve loco. Por necesidad, los investigadores desarrollaron nuevas formas de analizar pequeñas cantidades de sangre, para no agotar los suministros ya agotados de los astronautas. Ahora, el hardware y los métodos utilizados se están compartiendo con la comunidad médica para ayudar en la atención de los recién nacidos en riesgo, que tienen aún menos sangre de sobra para el análisis.
  • Osteoporosis: la sal no es buena
    Los huesos de los astronautas sufren una osteoporosis acelerada durante los vuelos espaciales. Esta enfermedad cuesta a Europa alrededor de 25.000 millones de euros al año y suele afectar a los ancianos, lo que provoca huesos frágiles y quebradizos y fracturas de caderas y brazos por caídas. El estudio de los astronautas en el espacio mostró que la acidez en el cuerpo acelera la pérdida de masa ósea, y se puede contrarrestar la acidez comiendo menos sal o tomando pastillas de bicarbonato como simple medida preventiva. En la Tierra, un estudio tardaría décadas en ver resultados, pero el envejecimiento acelerado observado en los astronautas permite a los investigadores acelerar las ideas.
El astronauta de la ESA Frank De Winne

El astronauta de la ESA Frank De Winne instala contenedores de experimentos para el experimento de levadura en la incubadora Biolab en Columbus el 2 de octubre de 2009. Crédito: NASA

  • Escáner de huesos 3D
    Para dar seguimiento al estudio anterior con más detalle, los experimentos de EDOS-1 y 2 requirieron mejores escáneres médicos para ver la estructura más fina de los huesos de los astronautas, por lo que crearon precisamente eso. El escáner Xtreme CT que la ESA ayudó a desarrollar puede mostrar la arquitectura microscópica de los huesos y su fuerza para monitorear los huesos de todos en y alrededor de la Tierra.
  • Levadura
    Otro experimento en Biolab investigó cepas de levadura que se han utilizado para hacer pan y preparar bebidas durante siglos. Como era de esperar, en la microgravedad la levadura mostró signos de estrés y tuvo problemas para construir paredes celulares. Las células desviaron su energía para repararse a sí mismas y crecieron con menos rapidez. Al analizar las cepas que se desempeñaron mejor en microgravedad, los investigadores pudieron identificar genes que podrían usarse para misiones espaciales más largas. Las levaduras espaciales se pueden cultivar para futuras misiones a planetas lejanos. ¿Alguien quiere panadería espacial?
  • 5-LOX
    La enzima 5-LOX regula la esperanza de vida de las células humanas. La mayoría de las células humanas se dividen y regeneran, pero el número de veces que se replican es limitado. Investigadores italianos querían descubrir cómo esta enzima estaba afectando la salud de los astronautas en el espacio y encontraron que las células que volaban en el espacio mostraban más actividad de 5-LOX que las muestras centrifugadas, dando a los científicos una enzima objetivo que podría desempeñar un papel en el debilitamiento del sistema inmunológico. . La enzima se puede bloquear con medicamentos existentes, por lo que usar estos hallazgos para mejorar la salud humana es una realidad cercana. Quién sabe qué píldoras para prolongar la vida se podrían desarrollar en el futuro, todo gracias a un experimento espacial de dos días.
  • Encontrar la clave
    Un experimento similar sometió a las células inmunes a la gravedad artificial en el espacio y mostró que un transmisor específico en las células, llamado vía Rel / NF-kB, deja de funcionar en condiciones de ingravidez. Encontrar qué gen hace lo que equivale a buscar la llave adecuada para encajar en un ojo de cerradura, sin haber encontrado todavía el ojo de la cerradura. El estudio de las células que han volado en la Estación Espacial Internacional está poniendo a los investigadores en el camino correcto para encontrar la clave de cómo funciona nuestro sistema inmunológico. La industria farmacéutica también podría encontrar los genes que necesitan estar activos para combatir enfermedades específicas y comercializar anticuerpos personalizados.
  • Ojos láser
    ¿Dónde miran los astronautas en el espacio? Una pregunta simple para la ciencia, pero para responderla, el equipo de investigación detrás de este experimento necesitaba rastrear los ojos de los astronautas en todo momento. Se desarrolló nuevo hardware para esta investigación espacial y ahora se encuentra en casi todas las cirugías de ojo con láser en Europa donde la precisión quirúrgica es clave.
El cosmonauta Sergei Krikalev Eye Tracking en el espacio

El cosmonauta Sergei Krikalev con el dispositivo de seguimiento ocular de la ESA durante la Expedición 11 a la Estación Espacial Internacional en 2005. Crédito: ESA / NASA

  • Diagnóstico remoto
    Mantener a un astronauta en forma y saludable desde la distancia es la tarea del cirujano de vuelo en la Tierra. No todos los astronautas pueden ser médicos, por lo que se requieren máquinas pequeñas y fáciles de usar para el diagnóstico, pero también para la investigación sobre la salud humana. Se han logrado grandes avances en las últimas dos décadas en máquinas de ultrasonido, monitores de frecuencia cardíaca, termómetros, así como en el funcionamiento y envío de datos a profesionales médicos a miles de kilómetros de distancia. La máquina Tempus Pro es la culminación de esto y se puede utilizar con la misma eficacia en todo nuestro planeta.
  • Manténgase fuerte
    Los músculos fuertes son un trabajo duro en la Tierra, y aún más en el espacio donde ciertos músculos que se usan para caminar o sentarse no son necesarios en la ingravidez, los “músculos antigravedad”. Los estudios han demostrado que los astronautas experimentan hasta un 20% de pérdida de masa muscular solo en misiones de corta duración, lo cual es preocupante para un astronauta a punto de aterrizar en Marte después de un vuelo de nueve meses. El experimento de biopsia muscular está investigando cómo se comunican las células (llamadas vías de señalización). Los investigadores sospechan que la comunicación celular está ligada a la detección de la gravedad y que las células se comunican menos en el espacio. El estudio aún está en progreso, pero el equipo científico ya tiene imágenes de biopsias musculares que muestran espacios de tejido intramuscular agrandados después de un vuelo, una confirmación inicial de su hipótesis.
  • Salud pulmonar
    ¿Cómo se adaptan los pulmones a los vuelos espaciales? Este estudio dirigido por Suecia puso a los astronautas en la esclusa de aire de la Estación Espacial y bombeó aire para reducir la presión, mostrando resultados sorprendentes en los niveles de óxido nítrico exhalado. Los investigadores desarrollaron un fármaco con un efecto selectivo único en la circulación pulmonar. El fármaco ensancha los vasos sanguíneos y contrarresta los aumentos potencialmente mortales de la presión arterial local. En la Luna y Marte, los pulmones de los astronautas pueden irritarse o inflamarse fácilmente por las partículas de polvo, ya que no se depositan en el suelo sino que circulan sin cesar.
La astronauta de la ESA Samantha Cristoforetti Monitoreo de las vías respiratorias

La astronauta de la ESA Samantha Cristoforetti en la Estación Espacial Internacional trabajando con equipos para la investigación de Monitoreo de las Vías Aéreas. Crédito: ESA / NASA

  • Vejez
    Nuestros cerebros cambian todo el tiempo: los nervios y las células conectoras se reacomodan a cada nueva experiencia, pero se vuelven menos buenos en la vejez. Los científicos examinaron el interior de las cabezas de los astronautas en busca del experimento Neurospat para comprender cómo se adaptan a sus nuevos entornos y desarrollaron nuevas herramientas para probar la cognición espacial que serán de gran ayuda para nuestros cerebros envejecidos.
  • Los humanos son más limpios de lo que pensábamos
    Durante veinte años, los humanos han estado viviendo en la Estación Espacial Internacional cerrada, sin una ducha para lavarse. No hay lugar en la Tierra donde los investigadores puedan investigar cómo las bacterias evolucionan y viven en un entorno tan unido. La preocupación por el crecimiento desenfrenado de bacterias siempre está aquí, pero resulta que no es tan malo, con alrededor de 55 tipos de bacterias encontrando un equilibrio saludable alrededor de la Estación Espacial. Esto no significa que se estén investigando materiales fáciles de limpiar que mantendrán las bacterias bajo control.
  • Mezclar
    Esta serie de experimentos se basa en la física, pero observar cómo se mezclan los líquidos a nivel molecular mejora la vida útil de los medicamentos en la Tierra. Los experimentos SODI en esencia observan dos líquidos juntos en ingravidez. Dado que los dos líquidos se mezclan e interfieren constantemente entre sí, los resultados son interesantes para las empresas que desarrollan medicamentos anti-corporales que se sabe que son líquidos inestables.

Esta es solo una pequeña selección de los experimentos europeos realizados en la Estación Espacial Internacional que se centran en la investigación humana. Se han realizado alrededor de 400 investigaciones de la ESA desde que se lanzó el primer módulo y miles más están dirigidas por las otras cuatro agencias espaciales que trabajan juntas para mantener la Estación Espacial en el aire: NASA , Roscosmos de Rusia, Japón JAXA y la Agencia Espacial Canadiense.

Panorama de la estación espacial

Este panorama de la Estación Espacial Internacional es una visión más amplia de lo que el astronauta de la ESA Luca Parmitano estaba capturando con la cámara durante la primera de una serie de caminatas espaciales históricas que tuvieron lugar en noviembre de 2019. El autor, periodista e investigador Lee Brandon-Cremer creó esta foto por uniendo tres imágenes tomadas por Luca mientras se dirigía al lugar de trabajo durante la primera Actividad Extravehicular o EVA para dar servicio al Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), el detector de materia oscura de la Estación. Crédito: L. Brandon-Cremer

Con la Estación Espacial lista para continuar funcionando durante muchos años más, el futuro es brillante para la investigación en nuestro laboratorio único. “Escuchamos a los investigadores y las empresas y estamos haciendo que la investigación espacial sea más accesible, por ejemplo, con empresas que ofrecen servicios para diseñar, construir, volar y ejecutar experimentos en un solo paquete”, dice Jennifer.

“Las investigaciones realizadas en la Estación Espacial casi siempre arrojan resultados sorprendentes, mejorando nuestro conocimiento del mundo, la humanidad y beneficiando a las personas en la Tierra. Durante 20 años hemos estado trabajando a la vanguardia donde se encuentran la ciencia y la ingeniería, y espero ver muchos años más de experimentos y resultados interesantes “.

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