Los estragos que genera el viaje espacial sobre el cuerpo humano

El pasado 2 de marzo, el astronauta norteamericano Scott Kelly y el cosmonauta ruso Mikhail Kornienko regresaron a la Tierra después de 340 días a bordo de la Estación Espacial Internacional. Kelly marcó el record del primer norteamericano en pasar tanto tiempo fuera de la Tierra. El primer lugar a nivel mundial lo tiene Valeri Polyakov, cosmonauta ruso que entre 1994 y 1995 pasó 437 días a bordo de la estación espacial Mir.

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Volkov, Kornienko, y Kelly no podían mantenerse en pie al llegar a la Tierra, debido a los músculos debilitados de sus piernas. Imagen vía BBC.

Durante estos largos periodos en órbita los cuerpos de los astronautas deben adaptarse a condiciones extremas para las cuales no están preparados, como la falta de gravedad y los altos niveles de radiación que hay fuera de la atmósfera de nuestro planeta. Las experiencias de Kelly y Kornienko serán vitales para determinar las precauciones a tomar en futuras misiones tripuladas, como por ejemplo un viaje a Marte, que puede tomar varios meses.

La falta de gravedad

El estado de ingravidez afecta a todo el organismo de los astronautas. El sistema vestibular, que nos otorga el equilibrio, es uno de los primeros en verse afectado: por un lado, el cuerpo se siente sin peso y sin apoyo en alguna superficie, como si estuviera cayendo; por otro lado, los ojos envían señales de que el cuerpo está estacionario. Estas señales contradictorias hacen que el cerebro se confunda. Los astronautas experimentan cinetosis, el mismo efecto que hace que algunas personas se mareen en los autos o barcos, pero en niveles mucho más extremos. Mareos, vómitos, vértigo, dolor de cabeza son sólo algunos de los síntomas. Otra confusión se genera debido a que, sin gravedad, el organismo no siente el “empujón” de la gravedad hacia al suelo, que es lo que ayuda al cerebro a determinar las direcciones arriba y abajo. Muchos astronautas señalan sentir la ilusión de estar de cabeza, incluso después de varios meses en órbita. Con el tiempo, el cerebro se va acostumbrando a que “abajo” no es hacia donde la gravedad jala, sino donde se ubican los pies del astronauta.

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Las caras de los astronautas suelen verse hinchadas, en especial en la frente, debido a la cantidad anormal que fluido que asciende hasta la cabeza por la falta de gravedad.

La falta de gravedad también afecta a los fluidos presentes en los distintos sistemas del cuerpo humano. Estos ascienden hacia la cabeza en niveles mayores a los normales, lo que causa que los astronautas suelan tener un aspecto “hinchado” cuando se encuentran en órbita. Esta variación en la distribución de los fluidos en el cuerpo también trae consecuencias para el sistema cardiovascular, el cual está entrenado para trabajar en condiciones en las cuales la sangre prefiere estar en la parte inferior del cuerpo debido a la gravedad. Ésto hace que los astronautas pierdan capacidad aeróbica y que los músculos del corazón pierdan fuerza, causando así disminuciones en la presión arterial, arritmias, y falta de oxígeno en las extremidades, ya que la sangre no circula bien.

Unos centímetros de más

La gravedad también mantiene en su lugar a las vértebras. Al no verse afectadas por la gravedad, éstas tienden a separarse, alargando la columna de los astronautas. Scott Kelly creció casi 6 centímetros en sus 340 días en el espacio. Después de un tiempo en la Tierra, las vértebras volverán a sus posiciones normales y Kelly regresará a la altura que tenía antes de partir.

Pero las vértebras no son los únicos huesos que se ven afectados por la falta de gravedad. Todos los huesos del cuerpo pierden densidad durante estadías largas en el espacio, a una tasa de aproximadamente un 1% de materia ósea menos por mes. Ésto, debido a que el metabolismo y el estrés mecánico al que se ven sometidos los huesos en la Tierra disminuyen al estar sin gravedad. La pérdida de masa ósea hace a los astronautas más propensos a fracturas en su regreso a la Tierra. Las vértebras, las cáderas, y los fémures son los huesos que se ven más afectados.

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Una vértebra normal vs. una vértebra de astronauta con pérdida de masa ósea. Imagen vía NASA.

Músculos en desuso

Otro efecto de pasar largos periodos sin gravedad es la atrofia de los músculos de las extremidades. Cuando estamos en la Tierra, los músculos de las piernas deben ser fuertes para soportar nuestro peso y lograr que no caigamos debido a la gravedad. En el espacio, los músculos de las piernas ya no son necesarios para soportar el peso de cada astronauta, lo cual genera que éstos se debiliten. Es por eso que, como vimos en la llegada de Kelly y Kornienko, los astronautas no pueden caminar inmediatamente al volver a la Tierra.

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Scott Kelly, a su regreso a la Tierra, no podía mantenerse en pie debido a los músculos debilitados de sus piernas. Imagen vía National Geographic.

En misiones largas, un astronauta puede llegar a perder hasta un 40% de su masa muscular. Ésto es equivalente a una persona de 20 años transformándose en una de 60 en sólo unos pocos meses. A su regreso, los astronautas deben someterse a terapia física de rehabilitación para recuperar su nivel muscular previo al viaje.

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Un astronauta se ejercita, usando la masa de su propio cuerpo como “pesa”. Imagen vía NASA.

Para contrarestar estos efectos es de vital importancia que los astronautas se ejerciten durante sus largas estadías en el espacio. Sin embargo, no es simple: levantar una pesa de 200 kilos, en la Tierra, es muy difícil. En el espacio, sin embargo, nada tiene peso, por lo que cualquiera podría hacerlo. La Estación Espacial Internacional cuenta con máquinas de ejercicio especiales, diseñadas para que los astronautas entrenen realizando fuerza contra su propio cuerpo.

 

Radiación

Cuando nos encontramos sobre la superficie de nuestro planeta, la atmósfera y la magnetósfera nos protegen de gran parte de la radiación dañina proveniente del Sol. Un año en órbita equivale a recibir alrededor de 10 veces la radiación de un año en la superficie de la Tierra.

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Niveles de radiación: en la Tierra (izquierda) hasta 500 días en Marte. Imagen vía Wikimedia Commons.

Estos niveles elevados de radiación afectan al sistema inmunológico dañando a los linfocitos, un tipo de glóbulo blanco que ataca a las bacterias y virus que ingresan al cuerpo. Los astronautas presentan disminuciones de sus defensas luego de largos periodos en el espacio. La radiación también puede causar mutaciones en los cromosomas de los glóbulos blancos, perjudicando aún más la inmunidad del organismo.

Otros efectos debido a la radiación que se han observado en astronautas son una mayor incidencia de cataratas y daño cerebral, sobre el cual un estudio de la NASA concluyó que podría acelerar el Alzheimer. Además, la exposición a la radiación aumenta el riesgo de los astronautas de sufrir cáncer años después de sus misiones.

Todo esto sin contar una de las mayores amenazas: las tormentas solares. En la Tierra, la magnetósfera nos protege de las partículas dañinas del viento solar. Si bien la Estación Espacial Internacional orbita aún dentro de los límites de la magnetósfera, la protección es mucho menor. Una eyección solar podría generar una dosis de radiación fatal para los astronautas en sólo minutos.

El futuro de las misiones tripuladas

Todos los estudios de cómo el viaje espacial afecta al cuerpo humano son fundamentales para preparar futuras misiones tripuladas. Una misión a Marte implicaría varios meses de viaje, además de una exposición mucho mayor a la radiación, ya que la nave saldría completamente de la protección de la magnetósfera. Una tormenta solar en esas condiciones podría ser fatal para la tripulación.

Una de las ventajas del caso de Scott Kelly es que, mientras él realizaba distintas pruebas para estudiar el comportamiento del cuerpo humano en el espacio, su hermano gemelo Mark Kelly se sometía a los mismos experimentos aquí en la Tierra. Ésto otorga a los científicos una oportunidad única de estudiar, entre sujetos que comparten material genético, los cambios que se pueden haber producido en el organismo de Scott.

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Scott Kelly y su hermano gemelo Mark

Por ahora es necesario seguir estudiando todos los problemas que trae consigo una estadía larga sin gravedad. Las experiencias de Kelly y Kornienko servirán para determinar qué se necesita para sobrellevar, de la mejor manera posible, las condiciones extremas a las que el cuerpo humano es sometido durante un viaje espacial. Hasta que no sepamos cómo ayudar a los astronautas a minimizar los problemas en su cuerpo, los viajes interplanetarios tripulados seguirán existiendo sólo en la ciencia ficción.

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