Los peligros de la
gravedad cero

A principios de marzo de 2016, el astronauta Scott Kelly regresó a la Tierra después de romper el récord estadounidense de permanencia continua en el espacio: 340 días. El propósito de su misión en la Estación Espacial Internacional era entender mejor cómo el cuerpo humano reacciona y se adapta al hostil ambiente espacial. El estudio espera reducir esos riesgos con el fin de prepararse para misiones de investigación tripuladas a la luna, posiblemente a asteroides y, con el tiempo, misiones a Marte. Aquí explicamos cómo el cuerpo responde al entorno espacial, qué problemas surgen en él y cómo podemos afrontarlos.

Las implicancias de un viaje espacial para la salud

El cantante David Bowie escribió "Space Oddity" describiendo las experiencias del astronauta Major Tom: "Estoy flotando de la manera más peculiar". De hecho, la principal diferencia entre el espacio y la Tierra es que en el espacio casi no hay gravedad, lo que provoca una sensación de ingravidez, y la nave o estación espacial donde está el astronauta se encuentra en caída libre hacia el centro de la Tierra. La caída libre es el movimiento de un cuerpo sobre el cual la única fuerza que actúa es la gravedad. A medida que el transbordador o la estación espacial se mueven alrededor de la Tierra con la fuerza gravitacional como única fuerza que se ejerce sobre ellos (no hay resistencia del aire en el espacio), puede decirse que están en estado de caída libre. La razón por la que en realidad no "caen" sino que se mueven en una trayectoria circular es que la fuerza de la gravedad es perpendicular a la dirección de su velocidad inicial, de modo que afecta solamente la dirección de la velocidad pero no su tamaño.

Los astronautas se entrenan para estas condiciones practicando en un avión de gravedad reducida que vuela en una ruta parabólica especial. El entrenamiento les ayuda a funcionar en el espacio, pero no previene los efectos nocivos de la gravedad cero sobre la salud. Los estudios en personas que estuvieron en estaciones espaciales durante períodos prolongados han demostrado que algunos de los efectos son temporales, mientras que otros son a más largo plazo.

La breve exposición a la ingravidez causa el síndrome de adaptación espacial (SAS) o "enfermedad espacial", que es el problema más común en los viajes espaciales. La ingravidez afecta nuestra orientación en el espacio y nos exige adaptar a las nuevas condiciones muchos de nuestros procesos fisiológicos, principalmente los relacionados con nuestro sistema de equilibrio. Cuando el ajuste no es completo, se producen náuseas, mareos, vómitos, dolores de cabeza, fatiga, malestar general, alucinaciones visuales y desorientación en el espacio.

El primer informe de tales síntomas fue del cosmonauta soviético Gherman Titov, quien completó su vuelo a fines de 1961 como la cuarta persona en el espacio y la segunda, después de Yuri Gagarin, en completar una rotación completa alrededor de la Tierra. Los datos recopilados hasta ahora han demostrado que cerca del 45% de los viajeros espaciales padecen enfermedad espacial. Pero rara vez dura más de tres días, que es cuando el cuerpo se adapta al nuevo entorno.

La exposición a largo plazo a la gravedad cero causa varios problemas de salud, incluida la redistribución de fluidos y la pérdida de masa ósea y muscular. Con el tiempo, estos efectos pueden comprometer el desempeño de los astronautas. Como consecuencia, puede aumentar el riesgo de que sufran daños, y de que se reduzca su capacidad de absorber oxígeno, lo que disminuye su actividad cardiovascular.

Redistribución de fluidos

Los fluidos, que representan alrededor del 60% del peso del cuerpo humano, tienden a acumularse en la parte inferior del cuerpo cuando están bajo la influencia de la gravedad, y a lo largo de la evolución hemos desarrollado sistemas que equilibran el flujo sanguíneo al corazón y cerebro mientras estamos de pie. Estos sistemas continúan funcionando incluso en ausencia de gravedad, lo que hace que se acumule líquido en la parte superior del cuerpo. Es por eso que los astronautas tienen caras hinchadas. La acumulación de líquido en el ojo también nubla su visión durante unos días hasta que el cerebro aprende a compensar y corregir la imagen.

El cambio en la distribución de fluidos también se manifiesta en problemas de equilibrio, así como en una pérdida del sentido del gusto y el olfato. Más importante aún, impulsa una serie de efectos sistémicos que ayudan al cuerpo a adaptarse al nuevo entorno, pero a la vez tienen consecuencias peligrosas al regresar a la Tierra. Una de ellas es la "intolerancia ortostática", que es la incapacidad de permanecer de pie sin ayuda durante más de diez minutos seguidos sin desmayarse.

El fenómeno se debe en parte a los cambios en la regulación de la presión sanguínea por parte del sistema nervioso autónomo y a la pérdida de casi un 20% del volumen de fluido sanguíneo, ya que en condiciones de microgravedad no es necesario que los sistemas mantengan la presión sanguínea ya que el fluido corporal se extiende más uniformemente por todo el cuerpo. Este efecto se amplifica cuanto más tiempo se está en el espacio, pero se normaliza nuevamente a las pocas semanas de regresar a la Tierra.

El corazón también se va degradando gradualmente como resultado de tener que bombear menos sangre. Un músculo cardíaco más débil causa una disminución de la presión arterial y puede dificultar el flujo de oxígeno al cerebro.

El entrenamiento regular de resistencia es esencial para mantener la masa ósea y muscular en gravedad cero | Fotografía: NASA

Atrofia muscular y osteoporosis

Uno de los principales efectos de la ingravidez a largo plazo es la pérdida de masa muscular y ósea. Sin gravedad, no hay carga de peso en los músculos de la espalda y las piernas, por lo que estos comienzan a debilitarse y encogerse. En algunos músculos, la degeneración es rápida y, si no hacen ejercicio regular, los astronautas pueden perder hasta el 20% de su masa muscular en 5 a 11 días.

Debido a la falta de presión mecánica sobre el hueso, la masa ósea se pierde a razón de un 1,5% en un solo mes en un entorno de gravedad cero, comparado con aproximadamente un 3% por década en una persona sana, en un entorno normal. La pérdida de masa afecta principalmente a las vértebras inferiores de la columna vertebral, la articulación de la cadera y el fémur. Debido al rápido cambio en su densidad, los huesos pueden volverse frágiles y presentar síntomas similares a los de la osteoporosis.

Incluso los procesos de destrucción y construcción de los huesos cambian cuando se está en el espacio. En la Tierra, los huesos se destruyen y renuevan regularmente utilizando un sistema bien equilibrado de células destructoras de huesos y células de construcción ósea. Cada vez que se destruye una porcion de tejido óseo, nuevas capas toman su lugar. Estos dos procesos están relacionados entre sí. En el espacio, sin embargo, se observa un aumento en la actividad de las células destructoras de huesos debido a la falta de gravedad, y los huesos se descomponen en minerales que son absorbidos por el cuerpo.

Los estudios en ratones han demostrado que después de 16 días en gravedad cero hay un aumento en el número de células destructoras de huesos y una disminución en el número de células de construcción ósea, así como una disminución en la concentración de factores de crecimiento, conocidos por fomentar la formación de hueso nuevo. El aumento en los niveles de calcio en la sangre debido al hueso que se desintegra causa una calcificación peligrosa de los tejidos blandos y aumenta el potencial de formación de cálculos renales.

Los astronautas muestran un aumento en la actividad celular de destructores óseos, particularmente en el área pélvica, que generalmente transporta la mayor parte de la carga en condiciones de gravedad normal. Sin embargo, a diferencia de los pacientes con osteoporosis, los astronautas que permanecieron en el espacio durante tres o cuatro meses recuperaron su densidad ósea normal después de un período de dos o tres años en la Tierra.

Lidiar con los efectos de la gravedad cero

La mejor manera de evitar los efectos de la gravedad cero es crear gravedad artificial. Hasta la fecha, los científicos han logrado crear gravedad solo en condiciones de laboratorio, utilizando fuertes campos magnéticos por encima de los niveles de seguridad permitidos, lo que por supuesto no es práctico en los viajes espaciales. Sin embargo, la ciencia ficción a menudo usa gravedad artificial. Por ejemplo, en la película "El marciano", la nave espacial que viaja a Marte tiene una estructura circular giratoria que tiene una gravedad en su perímetro igual al 40% de lo que tendría en la faz de la Tierra, que es similar a la gravedad en el Planeta Rojo

Los fármacos utilizados para tratar el mareo, que también es el resultado de patrones de movimiento a los que el cuerpo no está acostumbrado, pueden ayudar a tratar la enfermedad espacial, pero rara vez se usan porque se prefiere el curso de adaptación natural durante los primeros dos días de viaje espacial, ante a la somnolencia y otros efectos secundarios causados por los medicamentos.

Sin embargo, cuando los astronautas visten un traje espacial, llevan parches contra las náuseas, ya que vomitar en el traje puede ser fatal. Los trajes espaciales se usan principalmente durante el lanzamiento y el aterrizaje y, por supuesto, en cualquier actividad fuera de la nave espacial (caminatas espaciales). Para permitir que el equipo se adapte a las condiciones en el espacio, las actividades fuera de la nave o estación espacial generalmente no se planifican en los primeros días de la misión. Esto evita el peligro de vómitos en el traje espacial, y los parches generalmente son solo para respaldo.

Para reducir y evitar algunos de los efectos negativos de la falta de gravedad en los músculos, especialmente el músculo cardíaco, la Estación Espacial Internacional está equipada con aparatos deportivos utilizados para el entrenamiento de resistencia. Cada astronauta debe realizar por lo menos dos horas de actividad física por día, que incluyen trotar en la cinta (se adhieren a ella con bandas elásticas para no flotar), andar en bicicleta fija y levantar pesas, contra resortes, por supuesto. Los astronautas en misiones especialmente largas usan pantalones que ejercen presión sobre los huesos de las piernas para reducir la pérdida de densidad ósea.

La NASA usa herramientas computacionales avanzadas para identificar la mejor manera de detener la degeneración de músculos y huesos para los astronautas que permanecen en el espacio en gravedad cero. Se utilizan simulaciones computacionales principalmente para evaluar los efectos del ejercicio sobre la torsión (torques) de las articulaciones óseas, a fin de recomendar los regímenes óptimos de ejercicio para los astronautas.

Con suerte, la información recopilada por Scott Kelly durante su larga estadía en el espacio arrojará más luz sobre los efectos de la gravedad cero en la salud humana y podría ayudar a prevenir muchos de los problemas que los astronautas enfrentan al regresar a la Tierra. Su misión fue única en su duración, y por lo tanto permite una mayor investigación de los efectos a más largo plazo de los viajes espaciales.

Un recuerdo agradable: David Bowie, Space Oddity