Microbios que se alimentan de rocas y otros experimentos extraños de la Estación Espacial Internacional

Esta semana, cuatro nuevos astronautas transportados por la cápsula Dragon de la empresa SpaceX lograron acoplarse con éxito a la Estación Espacial Internacional (ISS), completando con éxito el primer viaje del nuevo medio de transporte espacial de la NASA tras nueve años de dependencia de Rusia. Una misión considerada histórica por este suceso y también por los raros experimentos que tendrán lugar en las próximas semanas.

Los astronautas estadounidenses Michael Hopkins, Victor Glover y Shannon Walker, y el japonés Soichi Noguchi flotaron en gravedad cero a través de la escotilla hacia el interior de la ISS, donde fueron recibidos con gritos y abrazos por los tres miembros de la tripulación de la estación. Desde la Tierra también había mucha ansiedad por el arribo y el emocionante trabajo que les espera en los próximos 180 días: “Muchas gracias por permitirme decirle hola a todos ustedes. Solo quiero decirle cuán orgullosos de ustedes estamos”, dijo a los astronautas la directora del programa de vuelos espaciales tripulados de la NASA, Kathy Lauders.

La cápsula, denominada Resilience, fue lanzada el domingo último por un cohete Falcon 9 de la empresa privada SpaceX, el nuevo medio de transporte espacial de la NASA, después del fin de los transbordadores espaciales en 2011 y luego del alquiler de asientos en las naves rusas Soyuz para acceder al espacio.

La nueva cápsula quedará acoplada durante seis meses en los cuales los tripulantes tendrán mucho trabajo de investigación y ciencia, además del corriente que consiste en hacer reparaciones rutinarias en el espacio para mantener en óptimas condiciones la estación orbital a 400 kilómetros de la Tierra, que este mes cumplió 20 años de presencia ininterrumpida humana.

Ciencia en el espacio

Algunos de los experimentos que abordarán los astronautas de Crew-1 incluyen rocas que se alimentan de microbios, pruebas de piezas clave para futuros trajes espaciales y un proyecto de genética estudiantil. Un emocionante espacio busca desafiar los límites de la imaginación, de la gravedad terrestre y de la experiencia que los humanos podemos ganar de cara a la próxima expansión y conquista espacial.

Fisiología de los alimentos: Flotar durante unos meses puede cambiar el sistema inmunológico de un astronauta. Por eso, el experimento de fisiología alimentaria examinará cómo los cambios en la dieta de los astronautas en órbita pueden alterarse o mejorar su función inmunológica, junto con el “microbioma” (composición microbiana) de sus intestinos. El objetivo general del experimento es mejorar la dieta de los vuelos espaciales y la salud de la tripulación.

“El experimento Impacto Integrado de la Dieta busca explorar la respuesta inmune humana, la microbiota intestinal y el estado nutricional durante la adaptación al vuelo espacial (fisiología de los alimentos) está diseñado para caracterizar los efectos clave de una dieta mejorada de vuelo espacial en la función inmunológica, el microbioma intestinal y los indicadores del estado nutricional.

Estos factores están interrelacionados, pero la dieta es la única que puede modificarse fácil y significativamente en la Tierra o durante el vuelo. Esta investigación tiene como objetivo documentar el efecto de las mejoras dietéticas en la fisiología humana y la capacidad de esas mejoras para mejorar la adaptación a los vuelos espaciales”, explicó la NASA sobre el mismo. Durante la misión Crew-1, el astronauta Glover será el encargado de recolectar muestras biológicas de su cuerpo como participante en el experimento.

Genes en el espacio: el experimento Genes in Space-7 concebido por los estudiantes, de Finsam Samson y Yujie Wang de la Escuela Secundaria Troy, en la ciudad de Troy, Michigan, ganador en un concurso para estudiantes de los grados 7 a 12 en Estados Unidos. Los pequeños científicos estudiarán desde Tierra, cómo la función cerebral cambia durante los vuelos espaciales, con el objetivo de ayudar mejor a los astronautas a realizar su trabajo en misiones de larga duración en la estación espacial, la Luna y otros destinos del espacio profundo.

Concretamente, el experimento del equipo investigará cómo la microgravedad influye en la función del sistema nervioso. Si bien se sabe que los astronautas experimentan cambios neuronales y cognitivos cuando viajan por el espacio, la génesis de estos cambios no se comprende bien. El equipo espera que su proyecto contribuya a nuestra comprensión de cómo los vuelos espaciales afectan la función cerebral, permitiendo a los científicos e investigadores mantener saludables a los astronautas mientras se preparan para misiones de larga duración en la órbita terrestre baja y más allá.

Nuevos trajes espaciales: La NASA ya está pensando en cómo serán las próximas misiones a la Luna y a Marte. Por eso, una pieza clave de su vuelta a nuestro satélite natural y para la conquista del planeta rojo, es el dise;o de un nuevo próximo traje espacial lunar, llamado Unidad de Movilidad Extravehicular de Exploración (xEMU).

A diferencia de los EMU de la NASA que se utilizan actualmente para los paseos espaciales fuera del laboratorio en órbita, la nueva generación de trajes utilizará la evaporación del agua para eliminar el calor del cuerpo de un astronauta y mantener una temperatura segura durante los paseos espaciales.

Un elemento clave de este sistema es el Evaporador de Membrana de Agua del Traje Espacial, que ya está a bordo de la estación y será probado en caminatas espaciales simuladas durante la misión Crew-1 a través del Experimento de Vuelo de Rechazo de Evaporación del Traje Espacial. La investigación se llevará a cabo durante 25 caminatas espaciales simuladas de ocho horas para ver qué tan bien funcionan las prendas y la tecnología en el espacio.

Plant Habitat-02: Desde las primeras misiones tripuladas, los astronautas han experimentado con plantas en el espacio. La misión Crew-1 se sumará a investigaciones anteriores con lechugas, flores y otras plantas. Una reciente misión de reabastecimiento comercial de la nave espacial Cygnus de Northrop Grumman entregó semillas de rábano a la estación, y los astronautas las cultivarán para el experimento Plant Habitat-02 dentro del Advanced Plant Habitat.

Las tripulaciones futuras en misiones de larga duración utilizarán plantas como parte de su dieta, y los rábanos serán especialmente útiles debido a su naturaleza nutritiva y su capacidad para crecer rápidamente. Los rábanos también son similares a la Arabidopsis, una planta que se ha estudiado muchas veces en microgravedad y tienen tiempos de cultivos cortos. Desarrollar la capacidad para la producción de alimentos en el espacio requiere comprender las condiciones de cultivo, como la intensidad y la composición espectral de la luz y los efectos del medio de cultivo o del suelo. Esta investigación podría ayudar a optimizar el crecimiento de las plantas en el entorno único del espacio, así como a evaluar la nutrición y el sabor de las plantas.

Microbios come rocas: Los astronautas de la estación espacial observarán de cerca los microbios que pueden interactuar con las rocas, como parte del experimento BioAsteroid, que se lanzará en una misión de carga de SpaceX el 2 de diciembre. Los posibles usos futuros de esta investigación podrían incluir la creación de sistemas de soporte vital, que utilizan regolito (el suelo polvoriento de la Luna y los mundos pequeños), o que descomponen las rocas en suelos para que las usen las plantas, o extraen minerales de las rocas. La esperanza es encontrar más usos de material en la Luna, Marte u otros destinos para ayudar a las tripulaciones futuras a construir bases y enviar menos recursos desde la Tierra para ahorrar en costos de transporte.

A nivel científico, los investigadores de BioAsteroid estudian el proceso de cómo los microbios forman capas en la superficie del material rocoso y cómo los microbios alteran la liberación de elementos de la roca. Al reducir el pH, determinados microbios pueden extraer cationes (Fe2 +, Mg2 +, Ca2 +, etc.) de la superficie de la roca, lo que hace que la roca se descomponga (para formar suelos o liberar elementos económicamente interesantes en la “biominería”). BioAsteroid también buscará estudiar la formación de biopelículas y la liberación elemental en microgravedad para investigar cómo las condiciones espaciales afectan en última instancia las interacciones microbio-mineral en el espacio. En la investigación de BioRock, realizada en 2019, los investigadores mostraron por primera vez cómo se podrían usar los microorganismos para liberar elementos de tierras raras del basalto para futuras aplicaciones de biominería. En la nueva a realizarse en las próximas semanas, el material asteroide (material de meteorito) se utiliza para examinar el uso futuro de material asteroide en el bioprocesamiento y en la exploración y asentamiento del espacio a largo plazo.

Chips de tejido: este experimento biológico único coloca las células humanas en una matriz 3D del tamaño de un pulgar, creando una especie de pequeño órgano artificial que simula las funciones de los órganos.

La investigación traslacional en el laboratorio brinda oportunidades sin precedentes para estudiar los efectos de un entorno de microgravedad en el cuerpo humano. Por ejemplo, ahora es ampliamente conocido que los síntomas del envejecimiento acelerado ocurren después de una exposición prolongada a la microgravedad (disminuida o cercana a la gravedad cero en comparación con la Tierra). Se han documentado problemas de salud que se asemejan al envejecimiento, como deterioro muscular, osteoporosis (pérdida de masa ósea), función cardiopulmonar reducida e inmunodeficiencia, cuando se está en el espacio, y también se ha observado que estas condiciones son reversibles cuando los astronautas regresan a la Tierra. Las aplicaciones de chips de tejido en el Laboratorio Nacional de la ISS permitirán estudios de órganos a nivel celular y tisular bajo gravedad reducida.

Concretamente, el experimento Tissue Chips in Space (que también llegará a la ISS en el vuelo de carga SpaceX del 2 de diciembre) examinará cómo las células humanas responden y se adaptan a las drogas, el estrés y los cambios genéticos durante el vuelo espacial. Los astronautas de Crew-1 estudiarán células de pulmones humanos, médula ósea, músculos y otros órganos. Una cuestión importante que los investigadores esperan abordar es cómo los humanos pierden masa muscular en el espacio después de unas pocas semanas o meses en microgravedad.

Finalmente, el experimento Cardinal Heart buscará evaluar a otro órgano afectado por los vuelos espaciales: el corazón. Los investigadores utilizarán tejidos cardíacos artificiales diseñados y montados en chips de tejido para comprender mejor el riesgo cardiovascular antes del vuelo espacial, y para crear fuertes contramedidas para las afecciones cardíacas. Se espera que la investigación beneficie no solo a los astronautas, sino también a las personas en la Tierra en riesgo de enfermedad cardíaca.

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