Los efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano son complejos y en gran medida perjudiciales tanto a corto como a largo plazo. [1] Los efectos adversos importantes de la ingravidez a largo plazo incluyen atrofia muscular y deterioro del esqueleto ( osteopenia de los vuelos espaciales ). [2] Otros efectos significativos incluyen una desaceleración de las funciones del sistema cardiovascular , disminución de la producción de glóbulos rojos (anemia espacial), [3] trastornos del equilibrio , trastornos de la vista y cambios en el sistema inmunológico . [4] Los síntomas adicionales incluyen la redistribución de líquidos (que causa la apariencia de " cara de luna " típica en fotografías de astronautas que experimentan ingravidez), [5] [6] pérdida de masa corporal , congestión nasal , alteraciones del sueño y exceso de flatulencia . En general, la NASA se refiere a los diversos efectos nocivos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano con el acrónimo RIDGE (es decir, "radiación espacial, aislamiento y confinamiento, distancia de la Tierra, campos de gravedad y entornos hostiles y cerrados"). [3]
Los problemas de ingeniería asociados con la salida de la Tierra y el desarrollo de sistemas de propulsión espacial se han examinado durante más de un siglo y se han dedicado a ellos millones de horas de investigación. En los últimos años, ha habido un aumento en la investigación sobre la cuestión de cómo los humanos pueden sobrevivir y trabajar en el espacio durante períodos de tiempo prolongados y posiblemente indefinidos. Esta pregunta requiere aportaciones de las ciencias físicas y biológicas y ahora se ha convertido en el mayor desafío (aparte de la financiación) al que se enfrenta la exploración espacial humana . Un paso fundamental para superar este desafío es intentar comprender los efectos y el impacto de los viajes espaciales de larga duración en el cuerpo humano.
En octubre de 2015, la Oficina del Inspector General de la NASA emitió un informe sobre riesgos para la salud relacionados con la exploración espacial , incluida una misión humana a Marte . [7] [8]
El 12 de abril de 2019, la NASA informó los resultados médicos del Estudio de Astronautas Gemelos , en el que un astronauta gemelo pasó un año en el espacio en la Estación Espacial Internacional , mientras que el otro pasó el año en la Tierra , lo que demostró varios cambios duraderos, incluidos los relacionados a alteraciones en el ADN y la cognición , luego de que se compararon los gemelos. [9] [10]
En noviembre de 2019, investigadores informaron que los astronautas experimentaron graves problemas de flujo sanguíneo y de coagulación mientras estaban a bordo de la Estación Espacial Internacional , según un estudio de seis meses de duración de 11 astronautas sanos. Según los investigadores, los resultados pueden influir en los vuelos espaciales a largo plazo , incluida una misión al planeta Marte . [11] [12]
Muchas de las condiciones ambientales que experimentan los humanos durante los vuelos espaciales son muy diferentes de aquellas en las que evolucionaron; sin embargo, tecnología como la que ofrece una nave espacial o un traje espacial es capaz de proteger a las personas de las condiciones más duras. Las necesidades inmediatas de aire respirable y agua potable se abordan mediante un sistema de soporte vital , un grupo de dispositivos que permiten al ser humano sobrevivir en el espacio exterior. [13] El sistema de soporte vital suministra aire , agua y alimentos . También debe mantener la temperatura y la presión dentro de límites aceptables y ocuparse de los productos de desecho del cuerpo . También es necesaria una protección contra influencias externas nocivas como la radiación y los micrometeoritos.
Algunos peligros son difíciles de mitigar, como la ingravidez, también definida como un entorno de microgravedad . Vivir en este tipo de ambiente impacta al cuerpo de tres maneras importantes: pérdida de propiocepción , cambios en la distribución de líquidos y deterioro del sistema musculoesquelético .
El 2 de noviembre de 2017, los científicos informaron que se han encontrado cambios significativos en la posición y estructura del cerebro en astronautas que han realizado viajes al espacio , basándose en estudios de resonancia magnética . Los astronautas que realizaron viajes espaciales más largos se asociaron con mayores cambios cerebrales. [14] [15]
En octubre de 2018, investigadores financiados por la NASA descubrieron que los viajes largos al espacio exterior , incluido el viaje al planeta Marte , pueden dañar sustancialmente los tejidos gastrointestinales de los astronautas. Los estudios respaldan trabajos anteriores que encontraron que tales viajes podrían dañar significativamente el cerebro de los astronautas y envejecerlos prematuramente. [dieciséis]
En marzo de 2019, la NASA informó que los virus latentes en humanos pueden activarse durante las misiones espaciales , lo que posiblemente agregue más riesgo para los astronautas en futuras misiones al espacio profundo. [17]
La medicina espacial es una práctica médica en desarrollo que estudia la salud de los astronautas que viven en el espacio exterior. El objetivo principal de esta actividad académica es descubrir qué tan bien y durante cuánto tiempo las personas pueden sobrevivir a las condiciones extremas del espacio, y qué tan rápido pueden readaptarse al medio ambiente de la Tierra después de regresar del espacio. La medicina espacial también busca desarrollar medidas preventivas y paliativas para aliviar el sufrimiento causado por vivir en un entorno al que los humanos no están bien adaptados.
Durante el despegue y el reingreso, los viajeros espaciales pueden experimentar una gravedad varias veces mayor que la normal. Una persona no entrenada normalmente puede soportar unos 3 g, pero puede desmayarse entre 4 y 6 g. La fuerza G en dirección vertical es más difícil de tolerar que una fuerza perpendicular a la columna porque la sangre se aleja del cerebro y los ojos. Primero, la persona experimenta una pérdida temporal de la visión y luego, con fuerzas G más altas, pierde el conocimiento. El entrenamiento de fuerza G y un traje G que contrae el cuerpo para mantener más sangre en la cabeza pueden mitigar los efectos. La mayoría de las naves espaciales están diseñadas para mantener las fuerzas G dentro de límites cómodos.
El entorno del espacio es letal sin la protección adecuada: la mayor amenaza en el vacío del espacio deriva de la falta de oxígeno y de presión, aunque la temperatura y la radiación también suponen riesgos. Los efectos de la exposición al espacio pueden provocar ebullismo , hipoxia , hipocapnia y enfermedad de descompresión . Además de esto, también hay mutación y destrucción celular por fotones de alta energía y partículas subatómicas que están presentes en el entorno. [18] La descompresión es una preocupación grave durante las actividades extravehiculares (EVA) de los astronautas. [19] Los diseños actuales de las Unidades de Movilidad Extravehicular (UEM) tienen en cuenta esta y otras cuestiones y han evolucionado con el tiempo. [20] [21] Un desafío clave han sido los intereses en competencia de aumentar la movilidad de los astronautas (que se reduce mediante EMU de alta presión , análoga a la dificultad de deformar un globo inflado en relación con uno desinflado) y minimizar el riesgo de descompresión . Los investigadores [22] han considerado presurizar una unidad principal separada a la presión normal de cabina de 71 kPa (10,3 psi) en lugar de la presión actual de toda la EMU de 29,6 kPa (4,3 psi). [21] [23] En tal diseño, la presurización del torso podría lograrse mecánicamente, evitando la reducción de la movilidad asociada con la presurización neumática. [22]
La fisiología humana está adaptada a vivir dentro de la atmósfera de la Tierra y se requiere una cierta cantidad de oxígeno en el aire que respiramos . Si el cuerpo no recibe suficiente oxígeno, el astronauta corre el riesgo de perder el conocimiento y morir por hipoxia . En el vacío del espacio, el intercambio de gases en los pulmones continúa pero da como resultado la eliminación de todos los gases, incluido el oxígeno, del torrente sanguíneo. Después de 9 a 12 segundos, la sangre desoxigenada llega al cerebro y provoca la pérdida del conocimiento. [24] Es poco probable que la exposición al vacío durante hasta 30 segundos cause daño físico permanente. [25] Los experimentos con animales muestran que la recuperación rápida y completa es normal para exposiciones de menos de 90 segundos, mientras que las exposiciones más prolongadas de todo el cuerpo son fatales y la reanimación nunca ha tenido éxito. [26] [27] Sólo hay una cantidad limitada de datos disponibles sobre accidentes humanos, pero son consistentes con los datos de animales. Las extremidades pueden estar expuestas durante mucho más tiempo si no se altera la respiración. [28]
En diciembre de 1966, el ingeniero aeroespacial y sujeto de pruebas Jim LeBlanc de la NASA participaba en una prueba para ver qué tan bien funcionaría un prototipo de traje espacial presurizado en condiciones de vacío. Para simular los efectos del espacio, la NASA construyó una enorme cámara de vacío desde la cual se podía bombear todo el aire. [29] En algún momento durante la prueba, la manguera de presurización de LeBlanc se desprendió del traje espacial. [30] Aunque esto provocó que la presión de su traje cayera de 3,8 psi (26,2 kPa) a 0,1 psi (0,7 kPa) en menos de 10 segundos, LeBlanc permaneció consciente durante unos 14 segundos antes de perder el conocimiento debido a la hipoxia; la presión mucho más baja fuera del cuerpo provoca una rápida desoxigenación de la sangre. "Mientras tropezaba hacia atrás, pude sentir que la saliva de mi lengua comenzaba a burbujear justo antes de perder el conocimiento y eso es lo último que recuerdo", recuerda LeBlanc. [31] Un colega entró en la cámara en 25 segundos y le dio oxígeno a LeBlanc. La cámara se represurizó en 1 minuto en lugar de los 30 minutos normales. LeBlanc se recuperó casi de inmediato con sólo un dolor de oído y sin daños permanentes. [32]
Otro efecto del vacío es una condición llamada ebullismo que resulta de la formación de burbujas en los fluidos corporales debido a la reducción de la presión ambiental. El vapor puede hinchar el cuerpo hasta el doble de su tamaño normal y ralentizar la circulación, pero los tejidos son lo suficientemente elásticos y porosos como para evitar su ruptura. [33] Técnicamente, se considera que el ebullismo comienza a una altura de alrededor de 19 kilómetros (12 millas; 62.000 pies) o presiones inferiores a 6,3 kPa (47 mm Hg ), [34] conocido como el límite de Armstrong . [18] Los experimentos con otros animales han revelado una variedad de síntomas que también podrían aplicarse a los humanos. El menos grave de ellos es la congelación de las secreciones corporales debido al enfriamiento por evaporación . En unos 30 segundos se producirían síntomas graves, como pérdida de oxígeno en los tejidos , seguida de insuficiencia circulatoria y parálisis fláccida . [18] Los pulmones también colapsan en este proceso, pero continuarán liberando vapor de agua, lo que provocará enfriamiento y formación de hielo en el tracto respiratorio . [18] Una estimación aproximada es que un ser humano tendrá unos 90 segundos para ser recomprimido, después de los cuales la muerte puede ser inevitable. [33] [35] La hinchazón causada por el ebullismo se puede reducir conteniéndola con un traje de vuelo , que es necesario para prevenir el ebullismo a más de 19 km. [28] Durante el programa del Transbordador Espacial, los astronautas usaban una prenda elástica ajustada llamada Traje de Protección de Altitud de la Tripulación (CAPS) que evitaba el ebullismo a presiones tan bajas como 2 kPa (15 mm Hg). [36]
Los únicos seres humanos que se sabe que han muerto por exposición al vacío en el espacio son los tres miembros de la tripulación de la nave espacial Soyuz 11 ; Vladislav Volkov , Georgi Dobrovolski y Viktor Patsayev . Durante los preparativos para el reingreso desde la órbita el 30 de junio de 1971, una válvula de ecualización de presión en el módulo de descenso de la nave espacial se abrió inesperadamente a una altitud de 168 kilómetros (551.000 pies), provocando una rápida despresurización y la posterior muerte de toda la tripulación. [37] [38]
En el vacío, no existe ningún medio para eliminar el calor del cuerpo por conducción o convección. La pérdida de calor se produce por radiación desde los 310 K de temperatura de una persona hasta los 3 K del espacio exterior. Este es un proceso lento, especialmente en una persona vestida, por lo que no hay peligro de congelación inmediata. [39] El enfriamiento rápido por evaporación de la humedad de la piel al vacío puede crear escarcha, particularmente en la boca, pero esto no es un peligro significativo.
La exposición a la intensa radiación de la luz solar directa y sin filtrar provocaría un calentamiento local, aunque probablemente estaría bien distribuido por la conductividad y la circulación sanguínea del cuerpo. Sin embargo , otras radiaciones solares, en particular los rayos ultravioleta , pueden provocar quemaduras solares graves.
Sin la protección de la atmósfera terrestre y la magnetosfera, los astronautas están expuestos a altos niveles de radiación . Los altos niveles de radiación dañan los linfocitos , células muy involucradas en el mantenimiento del sistema inmunológico ; este daño contribuye a la disminución de la inmunidad que experimentan los astronautas. Recientemente también se ha relacionado la radiación con una mayor incidencia de cataratas en los astronautas. Fuera de la protección de la órbita terrestre baja, los rayos cósmicos galácticos presentan desafíos adicionales para los vuelos espaciales tripulados, [43] ya que la amenaza para la salud que representan los rayos cósmicos aumenta significativamente las posibilidades de cáncer durante una década o más de exposición. [44] Un estudio apoyado por la NASA informó que la radiación puede dañar el cerebro de los astronautas y acelerar la aparición de la enfermedad de Alzheimer . [45] [46] [47] [48] Los eventos de erupciones solares (aunque raros) pueden producir una dosis de radiación fatal en minutos. Se cree que, en última instancia, los escudos protectores y los fármacos protectores pueden reducir los riesgos a un nivel aceptable. [49]
La tripulación que vive en la Estación Espacial Internacional (ISS) está parcialmente protegida del entorno espacial por el campo magnético de la Tierra, ya que la magnetosfera desvía el viento solar alrededor de la Tierra y la ISS. Sin embargo, las erupciones solares son lo suficientemente potentes como para deformar y penetrar las defensas magnéticas, por lo que siguen siendo un peligro para la tripulación. La tripulación de la Expedición 10 se refugió como medida de precaución en 2005 en una parte más blindada de la estación diseñada para este fin. [50] [51] Sin embargo, más allá de la protección limitada de la magnetosfera de la Tierra , las misiones humanas interplanetarias son mucho más vulnerables. Lawrence Townsend de la Universidad de Tennessee y otros han estudiado la erupción solar más poderosa jamás registrada . Las dosis de radiación que recibirían los astronautas de una llamarada de esta magnitud podrían causar enfermedades agudas por radiación y posiblemente incluso la muerte. [52]
Existe la preocupación científica de que los vuelos espaciales prolongados puedan ralentizar la capacidad del cuerpo para protegerse contra las enfermedades. [53] La radiación puede penetrar el tejido vivo y causar daños a corto y largo plazo a las células madre de la médula ósea que crean la sangre y el sistema inmunológico. En particular, provoca " aberraciones cromosómicas " en los linfocitos . Como estas células son fundamentales para el sistema inmunológico , cualquier daño lo debilita, lo que significa que, además de una mayor vulnerabilidad a nuevas exposiciones, los virus ya presentes en el cuerpo, que normalmente estarían suprimidos, se vuelven activos. En el espacio, las células T (una forma de linfocito) son menos capaces de reproducirse adecuadamente, y las células T que se reproducen son menos capaces de combatir las infecciones. Con el tiempo, la inmunodeficiencia provoca una rápida propagación de la infección entre los miembros de la tripulación, especialmente en las áreas confinadas de los sistemas de vuelos espaciales.
El 31 de mayo de 2013, los científicos de la NASA informaron que una posible misión humana a Marte [54] puede implicar un gran riesgo de radiación basándose en la cantidad de radiación de partículas energéticas detectada por el RAD en el Mars Science Laboratory durante su viaje de la Tierra a Marte en 2011. –2012. [40] [41] [42]
En septiembre de 2017, la NASA informó que los niveles de radiación en la superficie del planeta Marte se duplicaron temporalmente y se asociaron con una aurora 25 veces más brillante que cualquiera observada anteriormente, debido a una tormenta solar masiva e inesperada a mediados de mes. . [55]
Tras la llegada de estaciones espaciales que pueden ser habitadas durante largos períodos de tiempo, se ha demostrado que la exposición a la ingravidez tiene algunos efectos nocivos para la salud humana. Los humanos están bien adaptados a las condiciones físicas de la superficie de la Tierra, por lo que, en respuesta a la ingravidez, varios sistemas fisiológicos comienzan a cambiar y, en algunos casos, a atrofiarse . Aunque estos cambios suelen ser temporales, algunos tienen un impacto a largo plazo en la salud humana .
La exposición a corto plazo a la microgravedad provoca el síndrome de adaptación al espacio , náuseas autolimitadas causadas por un trastorno del sistema vestibular . La exposición prolongada provoca múltiples problemas de salud, siendo uno de los más importantes la pérdida de masa ósea y muscular. Con el tiempo, estos efectos de falta de condición física pueden afectar el rendimiento de los astronautas, aumentar su riesgo de lesiones, reducir su capacidad aeróbica y ralentizar su sistema cardiovascular . [56] Como el cuerpo humano se compone principalmente de fluidos, la gravedad tiende a forzarlos hacia la mitad inferior del cuerpo, y nuestros cuerpos tienen muchos sistemas para equilibrar esta situación. Cuando se liberan de la atracción de la gravedad, estos sistemas continúan funcionando, provocando una redistribución general de líquidos en la mitad superior del cuerpo. Esta es la causa de la "hinchazón" de la cara redonda que se observa en los astronautas, [49] [57] y puede contribuir a las observaciones de alteración del control motor del habla en los astronautas. [58] La redistribución de líquidos por el propio cuerpo provoca trastornos del equilibrio, visión distorsionada y pérdida del gusto y el olfato.
Un experimento del transbordador espacial de 2006 descubrió que Salmonella typhimurium , una bacteria que puede causar intoxicación alimentaria , se volvía más virulenta cuando se cultivaba en el espacio. [59] El 29 de abril de 2013, científicos del Instituto Politécnico Rensselaer , financiado por la NASA , informaron que, durante los vuelos espaciales en la Estación Espacial Internacional , los microbios parecen adaptarse al entorno espacial de maneras "no observadas en la Tierra" y de maneras que "puede conducir a aumentos en el crecimiento y la virulencia ". [60] En 2017, se descubrió que las bacterias eran más resistentes a los antibióticos y prosperaban en la casi ingravidez del espacio. [61] Se ha observado que los microorganismos sobreviven al vacío del espacio exterior. [62] [63]
El problema más común que experimentan los humanos en las primeras horas de ingravidez se conoce como síndrome de adaptación espacial o SAS, comúnmente conocido como enfermedad espacial. Está relacionado con el mareo por movimiento , y surge a medida que el sistema vestibular se adapta a la ingravidez. [64] Los síntomas del SAS incluyen náuseas y vómitos , vértigo , dolores de cabeza , letargo y malestar general. [2] El primer caso de SAS fue informado por el cosmonauta Gherman Titov en 1961. Desde entonces, aproximadamente el 45% de todas las personas que han volado al espacio han padecido esta afección.
Un efecto importante de la ingravidez a largo plazo implica la pérdida de masa ósea y muscular . Sin los efectos de la gravedad, ya no se requiere músculo esquelético para mantener la postura y los grupos de músculos utilizados para moverse en un entorno ingrávido difieren de los necesarios en la locomoción terrestre. [ cita necesaria ] En un ambiente ingrávido, los astronautas casi no ponen peso en los músculos de la espalda o en los músculos de las piernas que se usan para ponerse de pie. Luego, esos músculos comienzan a debilitarse y finalmente se vuelven más pequeños. En consecuencia, algunos músculos se atrofian rápidamente y, sin ejercicio regular, los astronautas pueden perder hasta el 20% de su masa muscular en sólo 5 a 11 días. [65] Los tipos de fibras musculares prominentes en los músculos también cambian. Las fibras de resistencia de contracción lenta utilizadas para mantener la postura se reemplazan por fibras de contracción rápida que se contraen rápidamente y que son insuficientes para cualquier trabajo pesado. Los avances en la investigación sobre el ejercicio, los suplementos hormonales y los medicamentos pueden ayudar a mantener la masa muscular y corporal.
El metabolismo óseo también cambia. Normalmente, el hueso se deposita en la dirección de la tensión mecánica. Sin embargo, en un entorno de microgravedad, hay muy poca tensión mecánica. Esto da como resultado una pérdida de tejido óseo de aproximadamente el 1,5% por mes, especialmente en las vértebras inferiores, la cadera y el fémur. [66] Debido a la microgravedad y la disminución de la carga sobre los huesos, hay un rápido aumento en la pérdida ósea, desde un 3% de pérdida de hueso cortical por década hasta aproximadamente un 1% cada mes que el cuerpo está expuesto a la microgravedad, para un adulto por lo demás sano. [67] El rápido cambio en la densidad ósea es dramático, hace que los huesos sean frágiles y produce síntomas que se asemejan a los de la osteoporosis. En la Tierra, los huesos se desprenden y regeneran constantemente a través de un sistema bien equilibrado que implica la señalización de osteoblastos y osteoclastos. [68] Estos sistemas están acoplados, de modo que cada vez que se rompe un hueso, las capas recién formadas toman su lugar; ninguno de los dos debería suceder sin el otro, en un adulto sano. En el espacio, sin embargo, se produce un aumento de la actividad de los osteoclastos debido a la microgravedad. Esto es un problema porque los osteoclastos descomponen los huesos en minerales que el cuerpo reabsorbe. [ cita necesaria ] Los osteoblastos no están activos consecutivamente con los osteoclastos, lo que hace que el hueso disminuya constantemente sin recuperación. [69] Este aumento en la actividad de los osteoclastos se ha observado particularmente en la región pélvica porque esta es la región que soporta la mayor carga con la gravedad presente. Un estudio demostró que en ratones sanos, la aparición de osteoclastos aumentó en un 197 %, acompañado de una regulación negativa de los osteoblastos y factores de crecimiento que se sabe que ayudan con la formación de hueso nuevo, después de sólo dieciséis días de exposición a la microgravedad. Los niveles elevados de calcio en sangre debido al hueso perdido provocan una calcificación peligrosa de los tejidos blandos y una posible formación de cálculos renales . [66] Aún se desconoce si el hueso se recupera por completo. A diferencia de las personas con osteoporosis, los astronautas eventualmente recuperan su densidad ósea. [ cita necesaria ] Después de un viaje de 3 a 4 meses al espacio, se necesitan entre 2 y 3 años para recuperar la densidad ósea perdida. [ cita necesaria ] Se están desarrollando nuevas técnicas para ayudar a los astronautas a recuperarse más rápido. La investigación sobre dieta, ejercicio y medicación puede tener el potencial de ayudar en el proceso de formación de hueso nuevo.
Para prevenir algunos de estos efectos fisiológicos adversos , la ISS está equipada con dos cintas de correr (incluida la COLBERT ) y el aRED (dispositivo de ejercicio de resistencia avanzado), que permiten diversos ejercicios de levantamiento de pesas que añaden músculo pero no contribuyen a la densidad ósea . 70] y una bicicleta estática; Cada astronauta pasa al menos dos horas al día haciendo ejercicio en el equipo. [71] [72] Los astronautas utilizan cuerdas elásticas para sujetarse a la cinta de correr. [73] [74] Los astronautas sujetos a largos períodos de ingravidez usan pantalones con bandas elásticas unidas entre la cintura y los puños para comprimir los huesos de las piernas y reducir la osteopenia. [5]
Actualmente, la NASA está utilizando herramientas computacionales avanzadas para comprender cómo contrarrestar mejor la atrofia ósea y muscular que experimentan los astronautas en entornos de microgravedad durante períodos prolongados de tiempo. [75] El Elemento de Contramedidas de Salud Humana del Programa de Investigación Humana contrató el Proyecto Astronauta Digital para investigar cuestiones específicas sobre los regímenes de contramedidas de ejercicio. [76] [77] La NASA se está centrando en integrar un modelo del avanzado Dispositivo de ejercicio resistivo (ARED) actualmente a bordo de la Estación Espacial Internacional con OpenSim [78] modelos musculoesqueléticos de humanos que se ejercitan con el dispositivo. El objetivo de este trabajo es utilizar dinámica inversa para estimar los torques articulares y las fuerzas musculares resultantes del uso del ARED y así prescribir con mayor precisión regímenes de ejercicio para los astronautas. Estos torques articulares y fuerzas musculares podrían usarse junto con simulaciones computacionales más fundamentales de remodelación ósea y adaptación muscular para modelar de manera más completa los efectos finales de tales contramedidas y determinar si un régimen de ejercicio propuesto sería suficiente para mantener la salud musculoesquelética de los astronautas. .
En el espacio, los astronautas pierden volumen de líquido, incluido hasta el 22% de su volumen sanguíneo. Debido a que tiene menos sangre para bombear, el corazón se atrofia . Un corazón debilitado produce presión arterial baja y puede producir un problema con la "tolerancia ortostática", o la capacidad del cuerpo para enviar suficiente oxígeno al cerebro sin que el astronauta se desmaye o se maree. "Bajo los efectos de la gravedad terrestre , la sangre y otros fluidos corporales son atraídos hacia la parte inferior del cuerpo. Cuando la gravedad se elimina o se reduce durante la exploración espacial, la sangre tiende a acumularse en la parte superior del cuerpo, lo que produce edema facial y otras molestias no deseadas. "Efectos secundarios. Al regresar a la Tierra, la sangre comienza a acumularse nuevamente en las extremidades inferiores, lo que resulta en hipotensión ortostática ". [79]
En 2013, la NASA publicó un estudio que encontró cambios en los ojos y la vista de monos con vuelos espaciales de más de 6 meses. [80] Los cambios observados incluyeron un aplanamiento del globo ocular y cambios en la retina. [80] La vista del viajero espacial puede volverse borrosa después de pasar demasiado tiempo en el espacio. [81] [82] Otro efecto se conoce como fenómeno visual de rayos cósmicos .
[a] Una encuesta de la NASA realizada a 300 astronautas masculinos y femeninos, aproximadamente el 23 por ciento de los astronautas de vuelos cortos y el 49 por ciento de los astronautas de vuelos largos dijeron que habían experimentado problemas con la visión tanto de cerca como de lejos durante sus misiones. Una vez más, para algunas personas los problemas de visión persistieron durante años.
— NASA [80]
Dado que el polvo no puede asentarse en gravedad cero, pequeños trozos de piel muerta o metal pueden entrar en los ojos, provocando irritación y aumentando el riesgo de infección. [83]
Los vuelos espaciales largos también pueden alterar los movimientos oculares de un viajero espacial (particularmente el reflejo vestíbulo-ocular ). [84]
Debido a que la ingravidez aumenta la cantidad de líquido en la parte superior del cuerpo, los astronautas experimentan un aumento de la presión intracraneal . [85] Esto parece aumentar la presión en la parte posterior de los globos oculares, afectando su forma y aplastando ligeramente el nervio óptico . [1] [86] [87] [88] [89] [90] Este efecto se observó en 2012 en un estudio que utilizó imágenes por resonancia magnética de astronautas que habían regresado a la Tierra después de al menos un mes en el espacio. [91] Estos problemas de visión podrían ser una preocupación importante para futuras misiones de vuelos al espacio profundo, incluida una misión tripulada al planeta Marte . [54] [86] [87] [88] [89] [92]
Si realmente la causa es la presión intracraneal elevada, la gravedad artificial podría presentar una solución, como lo sería para muchos riesgos para la salud humana en el espacio. Sin embargo, estos sistemas gravitacionales artificiales aún no se han demostrado. Es más, incluso con una gravedad artificial sofisticada, puede permanecer un estado de microgravedad relativa, cuyos riesgos aún se desconocen. [93]
Un efecto de la ingravidez en los humanos es que algunos astronautas informan de un cambio en su sentido del gusto cuando están en el espacio. [94] Algunos astronautas encuentran que su comida es blanda, otros encuentran que sus comidas favoritas ya no saben tan bien (a uno que disfrutaba del café le desagradaba tanto el sabor en una misión que dejó de beberlo después de regresar a la Tierra); Algunos astronautas disfrutan comiendo ciertos alimentos que normalmente no comerían, y otros no experimentan ningún cambio. Múltiples pruebas no han identificado la causa [95] y se han sugerido varias teorías, incluida la degradación de los alimentos y cambios psicológicos como el aburrimiento. Los astronautas suelen elegir alimentos de sabor fuerte para combatir la pérdida del gusto.
En un mes, el esqueleto humano se extiende completamente en ingravidez, lo que hace que la altura aumente una pulgada. [57] Después de dos meses, los callos en las plantas de los pies se mudan y se caen por falta de uso, dejando una piel nueva y suave. La parte superior de los pies, por el contrario, se vuelve en carne viva y dolorosamente sensible, ya que se frotan contra los pasamanos a los que están enganchados los pies para mayor estabilidad. [96] Las lágrimas no se pueden derramar mientras se llora, ya que se pegan formando una bola. [97] En la microgravedad, los olores impregnan rápidamente el ambiente, y la NASA descubrió en una prueba que el olor a crema de jerez desencadenaba el reflejo nauseoso. [95] Varias otras molestias físicas, como dolor de espalda y abdominal, son comunes debido al reajuste a la gravedad, donde en el espacio no había gravedad y estos músculos podían estirarse libremente. [98] Estos pueden ser parte del síndrome de astenización informado por los cosmonautas que viven en el espacio durante un período prolongado de tiempo, pero que los astronautas consideran anecdótico. [99] La fatiga, la apatía y las preocupaciones psicosomáticas también forman parte del síndrome. Los datos no son concluyentes; sin embargo, el síndrome parece existir como una manifestación del estrés interno y externo que deben enfrentar las tripulaciones en el espacio. [100]
Los efectos psicológicos de vivir en el espacio no se han analizado claramente, pero existen analogías en la Tierra, como las estaciones de investigación y los submarinos del Ártico . El enorme estrés de la tripulación, sumado a la adaptación del cuerpo a otros cambios ambientales, puede provocar ansiedad, insomnio y depresión. [101]
Ha habido evidencia considerable de que los factores estresantes psicosociales se encuentran entre los impedimentos más importantes para la moral y el desempeño óptimos de la tripulación. [102] El cosmonauta Valery Ryumin , dos veces Héroe de la Unión Soviética, cita este pasaje de "El manual de Hymen" de O. Henry en su libro autobiográfico sobre la misión Salyut 6: "Si quieres instigar el arte del homicidio, simplemente cierra la boca". dos hombres en una cabaña de dieciocho por seis pies durante un mes. [103]
El interés de la NASA por el estrés psicológico causado por los viajes espaciales, inicialmente estudiado cuando comenzaron sus misiones tripuladas, se reavivó cuando los astronautas se unieron a los cosmonautas en la estación espacial rusa Mir. Las fuentes comunes de estrés en las primeras misiones estadounidenses incluían mantener un alto desempeño mientras estaban bajo escrutinio público, así como el aislamiento de sus compañeros y familiares. En la ISS, esto último sigue siendo a menudo una causa de estrés, como cuando la madre del astronauta de la NASA Daniel Tani murió en un accidente automovilístico y cuando Michael Fincke se vio obligado a perderse el nacimiento de su segundo hijo. [100]
La cantidad y calidad del sueño que se experimenta en el espacio es deficiente debido a los ciclos de luz y oscuridad muy variables en las cubiertas de vuelo y a la mala iluminación durante las horas del día en la nave espacial. Incluso el hábito de mirar por la ventana antes de acostarse puede enviar mensajes equivocados al cerebro, lo que resulta en malos patrones de sueño. Estas alteraciones del ritmo circadiano tienen efectos profundos en las respuestas neuroconductuales de la tripulación y agravan el estrés psicológico que ya experimentan. El sueño se altera periódicamente en la ISS debido a las exigencias de la misión, como la programación de la entrada o salida de vehículos espaciales. Los niveles de sonido en la estación son inevitablemente altos porque la atmósfera no puede realizar el termosifón ; Se requieren ventiladores en todo momento para permitir el procesamiento de la atmósfera, que se estancaría en el entorno de caída libre (g cero). El cincuenta por ciento de los astronautas del transbordador espacial tomaban pastillas para dormir y aun así dormían 2 horas menos cada noche en el espacio que en tierra. La NASA está investigando dos áreas que pueden proporcionar las claves para dormir mejor por la noche, ya que un mejor sueño disminuye la fatiga y aumenta la productividad durante el día. Constantemente se debaten diversos métodos para combatir este fenómeno. [104]
Un estudio del vuelo espacial más largo concluyó que las primeras tres semanas representan un período crítico en el que la atención se ve afectada negativamente debido a la exigencia de adaptarse al cambio extremo del entorno. [105] Mientras que las tres tripulaciones de Skylab permanecieron en el espacio 1, 2 y 3 meses respectivamente, las tripulaciones a largo plazo en Salyut 6, Salyut 7 y la ISS permanecen entre 5 y 6 meses, mientras que las expediciones MIR a menudo duraron más. El ambiente de trabajo de la ISS incluye un estrés adicional causado por vivir y trabajar en condiciones de hacinamiento con personas de culturas muy diferentes que hablan diferentes idiomas. Las estaciones espaciales de primera generación tenían tripulaciones que hablaban un solo idioma, mientras que las estaciones de segunda y tercera generación tenían tripulaciones de muchas culturas que hablaban muchos idiomas. La ISS es única porque los visitantes no se clasifican automáticamente en categorías de "anfitrión" o "invitado" como en el caso de estaciones y naves espaciales anteriores, y es posible que no sufran la sensación de aislamiento de la misma manera.
La suma de la experiencia humana ha dado como resultado la acumulación de 58 años solares en el espacio y una comprensión mucho mejor de cómo se adapta el cuerpo humano. En el futuro, la industrialización del espacio y la exploración de los planetas interiores y exteriores requerirán que los humanos soporten períodos cada vez más prolongados en el espacio. La mayoría de los datos actuales proceden de misiones de corta duración, por lo que aún se desconocen algunos de los efectos fisiológicos a largo plazo de vivir en el espacio. Se estima que un viaje de ida y vuelta a Marte [54] con la tecnología actual implica al menos 18 meses sólo en tránsito. Saber cómo reacciona el cuerpo humano a esos períodos de tiempo en el espacio es una parte vital de la preparación para tales viajes. Las instalaciones médicas a bordo deben ser adecuadas para hacer frente a cualquier tipo de trauma o emergencia, así como contener una gran variedad de instrumentos médicos y de diagnóstico para mantener sana a la tripulación durante un largo período de tiempo, ya que estos serán los únicos Instalaciones disponibles a bordo de una nave espacial para hacer frente no sólo al trauma sino también a las respuestas adaptativas del cuerpo humano en el espacio.
Hasta el momento, sólo los humanos rigurosamente probados han experimentado las condiciones del espacio. Si algún día comienza la colonización extraterrestre , muchos tipos de personas estarán expuestas a estos peligros, y los efectos en los más jóvenes son completamente desconocidos. El 29 de octubre de 1998, John Glenn, uno de los Mercury 7 originales, regresó al espacio a la edad de 77 años. Su vuelo espacial, que duró 9 días, proporcionó a la NASA información importante sobre los efectos de los vuelos espaciales en las personas mayores. Adquirirán importancia factores como las necesidades nutricionales y el entorno físico que hasta ahora no se han examinado. En general, hay pocos datos sobre los múltiples efectos de vivir en el espacio, y esto dificulta los intentos de mitigar los riesgos durante una estancia prolongada en el espacio. Actualmente se están utilizando bancos de pruebas como la ISS para investigar algunos de estos riesgos.
El entorno del espacio aún es en gran medida desconocido y es probable que existan peligros aún desconocidos. Mientras tanto, tecnologías futuras como la gravedad artificial y sistemas de soporte vital bioregenerativos más complejos podrían algún día ser capaces de mitigar algunos riesgos.
En una cámara gigante sin aire, pueden suceder todo tipo de cosas malas.
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