Desde los primeros días de los vuelos espaciales tripulados, quedó claro que los viajes largos en ausencia de la gravedad de la Tierra pueden tener consecuencias muy perjudiciales para el cuerpo del astronauta. Permanecer en gravedad cero conduce a una disminución significativa de la masa muscular.
Los cambios llegan muy rápido: debido a la falta de gravedad, que los músculos suelen resistir, se debilitan en tan solo una semana. Esto es especialmente cierto para los músculos de las piernas, la espalda y el cuello. Durante el vuelo espacial, no sucede nada terrible, pero después de regresar a la Tierra, aumenta el riesgo de lesiones. ¿Qué hacer?
Afortunadamente, el problema se puede resolver fácilmente realizando una variedad de ejercicios físicos a bordo de la estación. Por eso en las estaciones espaciales, comenzando por Salyut-1, siempre hay simuladores que apoyan el tono muscular de los miembros del equipo. Pero incluso si hacen ejercicios físicos, los astronautas aún regresan a la Tierra debilitados.
Uno de los primeros conceptos de gravedad artificial de la NASA. El
ejercicio desperdicia un tiempo valioso, ya que cada hora que se pasa en el espacio es una hora que vale la pena invertir en investigación o mantenimiento de la propia estación. La educación física de los astronautas en órbita es literalmente dorada. Este es, por así decirlo, el gimnasio más caro del mundo.
La opción más fácil para resolver el problema con los músculos y el ejercicio físico de los astronautas es crear gravedad artificial en la estación utilizando la fuerza centrípeta. Como resultado, todo el interior se adherirá al interior de la carcasa. En otras palabras, todos los objetos de la estación y las personas recuperarán su peso nuevamente, en su totalidad o en parte. Pero aquí surge un problema más: para que la gravedad en la nave sea igual a la de la Tierra, la nave o la estación en sí debe ser muy grande o girar a una velocidad muy alta.
Recientemente, científicos japoneses de la Universidad de Tsukuba publicaron un artículo que da esperanzas para el surgimiento de sistemas reales de gravedad artificial a bordo de estaciones espaciales con tripulación. Expertos de Japón han realizado una serie de experimentos con ratones, cuyos resultados contribuyen al surgimiento de lo que recientemente era solo una gran cantidad de ciencia ficción.
Experimento imperfecto
Probablemente el punto más interesante de este trabajo es que los científicos originalmente no iban a estudiar la gravedad artificial. Se propusieron aprender más sobre la atrofia muscular en mamíferos a nivel molecular, ya que es importante para los viajes espaciales a largo plazo.
Por lo general, tales estudios consistieron en enviar ratones durante una semana o dos, después de lo cual se compararon sus tejidos con un grupo de control de roedores que quedaba en la Tierra. Pero los japoneses decidieron que tal experimento era fundamentalmente defectuoso.
¿Por qué? Cuando hay un grupo de animales control y experimental, sus condiciones de vida deben ser similares, con excepción del factor que se está estudiando. Es decir, los ratones que fueron a la EEI y se quedaron en la Tierra tuvieron que dedicar tiempo, conseguir comida, dormir, etc. lo mismo. Una excepción es la presencia o ausencia de gravedad, factor cuya influencia se está estudiando. Pero es imposible crear condiciones tan iguales para los ratones "espaciales", las condiciones de vida en órbita son fundamentalmente diferentes a las de la Tierra.
Todo comienza con un vuelo al espacio: los ratones que permanecen en la Tierra, no experimentan sobrecarga, no están influenciados por otros factores que acompañan a los ratones "espaciales". En el espacio, los ratones vivirán en un microcosmos con soporte vital de los sistemas correspondientes de la estación. Al mismo tiempo, se ven afectados por la radiación cósmica: la estación no puede aislarse por completo. Al final de su estadía en la estación, los ratones son enviados de regreso a la Tierra y durante este viaje, los roedores están expuestos a factores específicos. Pero el grupo de control de ratones pasó todo este tiempo en una jaula en algún lugar del laboratorio.
Probablemente, algunas de estas condiciones se puedan simular para el grupo de control, pero en cualquier caso no será un experimento lo suficientemente puro.
¿Qué hacer?
La respuesta es que ya está todo hecho. Los japoneses han desarrollado una instalación llamada Sistema de Investigación de Gravedad Artificial Múltiple (MARS). Es una pequeña centrífuga con cápsulas a lo largo del borde, en la que viven los ratones. Esta centrífuga gira lo suficientemente rápido como para crear una gravedad artificial igual a la de la Tierra en gravedad cero. Al mismo tiempo, solo la mitad de los ratones están en los bordes. La segunda parte del equipo del ratón vive en la parte inferior del dispositivo, donde no hay gravedad. De esta manera, los investigadores pueden estar seguros de que todos los ratones de la configuración se encuentran en las mismas condiciones, excepto por factores como la gravedad.
Los grupos de control y experimental comen la misma comida, beben la misma agua y respiran el mismo aire.
Resultó que el experimento se llevó a cabo en 2016 y sus resultados solo se han publicado ahora. Una vez más, se pudo confirmar que la pérdida de masa muscular en condiciones de microgravedad es más fuerte que en condiciones de gravedad terrestre. No hay sorpresas aquí. Pero en el camino, resultó que la expresión del gen del músculo difiere en los animales de los grupos de control y experimentales. Y esta es una fuerte evidencia de que este cambio es causado por la ausencia de gravedad, y no por la radiación cósmica, como se pensaba anteriormente.
Además, se confirmó la posibilidad de simular la fuerza de la gravedad mediante la rotación de un sistema con animales en su interior. Los resultados del experimento corresponden a las suposiciones de los científicos. Se necesitarán más investigaciones en el futuro, pero ya se ha demostrado que la rotación de una nave / estación espacial durante los viajes espaciales previene la pérdida de masa muscular y, en este caso, no se requiere ejercicio prolongado.
¿Que sigue?
Los científicos planean realizar varios experimentos para simular la gravedad de la Luna o Marte; esto ayudará a descubrir qué sucede con los organismos animales en tales condiciones. Bueno, después de estudiar los resultados de estos experimentos, será posible comprender qué le pasará a una persona que viva en la Luna o en Marte.
Y esta ya es información de importancia crítica que se necesita para continuar la exploración espacial humana, para crear un puesto de avanzada de la humanidad en la Luna, Marte y, posiblemente, en algún otro lugar. Hasta ahora, todo lo que sabemos sobre la influencia de la gravedad lunar son los resultados obtenidos por los astronautas que han visitado la luna. Qué sucede durante los meses o incluso años pasados en tales condiciones, no lo sabemos.
También me gustaría saber cómo afecta la gravedad parcial al proceso de atrofia muscular. Quizás la estación orbital no necesita girar a una velocidad que le permita a uno obtener 1G. Tal vez sea suficiente con 0,5 o incluso 0,3 G. Por ahora, solo podemos especular. Los científicos japoneses probablemente pronto podrán dar una respuesta clara a todas estas preguntas.
