¿Para qué nos hacen falta columpios en el espacio?

 

Nota de Asgardia Space la página web de Asgardia, fechada Tau 6, 10 Mar 31, 26.

¿Quién no ha soñado con volar de niño? ¿Quién no se ha elevado con alegría en el péndulo infantil más popular, el columpio? Un rápido empujón, y bajo tus pies están el cielo, las copas de los árboles, el tejado de la casa más cercana… Y además, los más valientes sienten el ardor de una esperanza oculta: ¡a ver si se puede columpiar lo suficientemente alto como para hacer un círculo completo en el aire! 

Los sueños infantiles se hacen realidad: un cosmonauta llega al cielo. Pero no por un breve instante: suele flotar en gravedad cero durante cuatro a seis meses, y a veces - más de un año, como Valeri Poliakov, poseedor del récord.

 

Sin gravedad los músculos pierden masa y fuerza, los huesos se debilitan y los fluidos corporales suben a la cabeza. El cosmonauta regresa a la Tierra entre 3 y 5 cm más alto, con un corazón más pequeño y globos oculares aplanados. Al final del vuelo, ya tiene un sueño diferente: "tomar tierra" y reaprender a sentarse y caminar. Es incapaz de salir del módulo de descenso sin ayuda: de allí lo saca un equipo de rescate. A propósito, la cirujana Victoria Kirichenko, participante asgardiana en el experimento SIRIUS-21, forma parte de uno de dichos equipos.

Crédito de la imagen: página personal de V. Kirichenko en vKontakte

 

¿Es posible llevar una vida normal en gravedad cero sin que se vean afectadas las funciones corporales? Científicos de todo el mundo llevan muchos años buscando la respuesta a esta pregunta. Ya a finales del siglo XIX Konstantín Tsiolkovski, el padre de la cosmonáutica, propuso la idea de girar en una centrifugadora para inducir la aceleración centrípeta, que crea una fuerza similar a la gravedad; es decir, gravedad artificial.

 

En esencia, una centrifugadora es como el columpio de 360 grados de la infancia, pero en posición horizontal. La persona se mueve en círculo. Su cabeza está cerca del centro de la máquina, y sus pies apuntan hacia afuera. La pared exterior de la centrifugadora empuja los pies hacia el centro (fuerza centrípeta), y la rotación hace que el cuerpo se aleje del centro del círculo (fuerza centrífuga). La centifugadora gira, acelera, y uno experimenta una sensación de peso en las extremidades inferiores. Así se crea gravedad artificial.

 

En el mismo principio de rotación para generar peso se basa el diseño de las "rosquillas" espaciales — naves y estaciones del futuro (recordemos el Toro de Stanford y la Discovery I de la película "2001:  Una odisea del espacio").

El columpio de 360° gira verticalmente, mientras que la centrifugadora hace un círculo completo moviéndose horizontalmente. Así nace gravedad artificial. 

Crédito de la imagen 1: pikabu.ru

 Crédito de la imagen 2: ESA

 

Las primeras menciones de la centrifugación con fines terapéuticos se remontan al siglo XVIII. Por lo tanto, el método se conocía mucho antes del primer vuelo espacial tripulado. El siglo XX fue una época de dinámico desarrollo de la medicina aeronáutica y espacial. Por lo tanto, existía un gran interés en el efecto de la centrifugación no sólo en los cosmonautas, sino también en pacientes con diversas enfermedades. Los científicos han descubierto que la centrifugadora de radio corto (CRC) es una herramienta altamente eficaz y rentable para la terapia y la prevención. Es eficaz para combatir los efectos de los vuelos espaciales, la hipocinesia, las lesiones deportivas, la esclerosis múltiple y sistémica, los trastornos del equilibrio, la isquemia de las extremidades inferiores y muchas otras patologías. Abordamos este tema en detalle en un artículo anterior sobre gravedad artificial.

El Jefe de Asgardia, Dr. Ashurbeyli, y el Director del IPBM, Oleg Orlov, visitan el stand "Centrifugadora de radio corto" el 5 de diciembre de 2023.

 Crédito de la imagen: página web personal del Dr. Ashurbeyli

 

Durante varias décadas el IPBM, socio estratégico de Asgardia y el instituto más antiguo del mundo para la investigación de los efectos de los vuelos espaciales en los seres vivos, ha estudiado con especial atención la CRC en acción. Se han realizado numerosos experimentos con diversos modelos de centrifugadoras. Se ha demostrado que la centrifugación es fundamental para los cosmonautas. Permite entrenar los reflejos y mantener una presión arterial y un flujo sanguíneo cerebral estables. Se activa el sistema muscular tónico de las piernas: la centrifugadora simula la tensión mecánica que se produce en posición de pie. El contacto con el apoyo potencia la transmisión de señales desde los pies al sistema nervioso central. Es un factor crucial para mantener la postura erguida, controlar los movimientos y caminar. Sin embargo, en la práctica, la CRC no se ha implementado ni en programas de misiones espaciales ni en una gama más amplia de terapias terrestres. ¿Cuál es el problema?

 

Encontramos la respuesta a esta pregunta en un estudio reciente de un grupo de científicos del IPBM liderado por A. Saveko¹: no existen recomendaciones claras respecto al uso de la CRC. Por ejemplo, se desconocen la dosis, la frecuencia y la duración óptimas de la carga. Además, la centrifugación provoca reacciones adversas: la presión arterial cae drásticamente cuando uno vuelve a la posición vertical, se pierde el equilibrio, y se producen náuseas, vómitos y mareos. ¿Es posible adaptarse a este tipo de carga?

 

Estudios previos del IPBM han demostrado empíricamente que sí. Esto es posible gracias a la centrifugación repetida. Sólo queda determinar los parámetros óptimos de centrifugación: el riesgo de efectos secundarios debe ser mínimo. El equipo de Saveko se encargó de esta tarea. El experimento examinó la capacidad de una persona para mantener el equilibrio al estar de pie o cambiar de postura (estabilidad postural) y al moverse (estabilidad locomotora) después de su exposición a la "ingravidez" y a la centrifugación a intervalos específicos.

 

Un grupo de cinco sujetos de prueba sanos pasó 21 días en camillas médicas con una inclinación de -6° respecto al horizonte sin ejercicio. El método simula los efectos de la ingravidez en el cuerpo humano en condiciones terrestres. Se conoce como hipocinesia antiortostática (HANO): la cabeza está por debajo del nivel de los pies (posición antiortostática), mientras la persona hace reposo (hipocinesia).

Uno de los participantes del experimento durante la HANO

 Crédito de la imagen: IPBM

 

El experimento incluyó seis sesiones de rotación de los participantes en la CRC: una sesión introductoria (seis días antes del inicio de la HANO) y cinco sesiones preventivas (los días 8, 11, 14, 17 y 20 de la HANO). El radio de rotación fue de 235 cm. Todas las sesiones de CRC duraron 33 minutos. La rotación consistió en intervalos durante los cuales la sobrecarga aumentaba y disminuía. Así, se trataba de la alternación de tres rotaciones de 3 minutos con una carga de 1,52 g con cuatro rotaciones de 3 minutos con una carga de 1,27 g a nivel de los pies.

 

Esto significa que cada participante sentía en esos momentos su peso corporal multiplicado por dicho valor, que es aproximadamente un 50, o un 27%, mayor que la fuerza habitual de la gravedad (1 G). Esta carga es segura y cómoda para los seres humanos. Para comparar: al columpiarse en un columpio convencional, en el punto más bajo de la trayectoria de vuelo, la persona se ve presionada contra el asiento con la misma fuerza. Por lo tanto, la tarea de los científicos para el futuro es recrear el efecto de columpio en el espacio mediante una centrifugadora.

La centrifugadora de radio corto (CRC) utilizada en el estudio dirigido por A. Saveko

 

Crédito de la imagen: página web personal del Dr. Ashurbeyli

 

La prueba de estabilidad de los participantes se administró dos veces: tres días antes del inicio de la HANO y 30 minutos después de su finalización. Durante 20 segundos los participantes tenían que mantener su centro de presión en un punto específico mientras permanecían de pie, primero con los ojos abiertos y luego con los ojos cerrados. A continuación, tenían que caminar en línea recta sin bajar la cabeza ni mirar hacia abajo. Los resultados finales se compararon con un experimento anterior en el que 10 participantes permanecieron siete días en una "bañera seca" sin centrifugación, lo que equivalía a 21 días de HANO en cuanto a su efecto. 

 

Según los resultados del estudio realizado por el equipo de Saveko, la centrifugación produjo resultados positivos en el 40% de los casos. En comparación con el grupo de 7 días, no se observaron cambios significativos en el mantenimiento de la postura con los ojos cerrados. Sin embargo, mantener activamente el centro de presión en un punto determinado después de la centrifugación resultó casi tres veces más difícil para los participantes. Los científicos lo atribuyen a los efectos secundarios de la centrifugación en el sistema vestibular de los participantes. No obstante, su inestabilidad al caminar fue menos pronunciada que en el grupo de 7 días. La fuerza de repulsión del apoyo al caminar libremente no disminuyó en absoluto gracias a los "viajes" regulares en la centrifugadora.

 

En general, el experimento confirmó la eficacia de la CRC como medio para prevenir los efectos de la "ingravidez". El entrenamiento a intervalos repetidos en la centrifugadora mitigó la inestabilidad de los sujetos de prueba al estar de pie y caminar. El experimento acercó a los científicos a la elaboración de recomendaciones más claras respecto al uso de la CRC basadas en los datos obtenidos y a la introducción de la máquina en la práctica de los vuelos espaciales, lo que representa un paso más hacia la realización de la misión asgardiana a largo plazo. El desarrollo de un sistema de gravedad artificial fiable y seguro es una cuestión urgente, cuya solución determinará el nacimiento del primer bebé en el espacio y la vida humana plena y cabal fuera de nuestro planeta natal. No podemos prescindir de un columpio de 360 grados en el espacio.

 

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¹ Saveko A.A., Bekreneva M.P., Shpakov A.V., et al. Estudio de la estabilidad postural y locomotora tras 21 días de hipocinesia antiortostática con una centrifugadora de radio corto como medida preventiva // Medicina Aeroespacial y Ambiental. 2026. Vol. 60. N.º 1. Págs. 32-40.

 Crédito de la imagen: safe-families.org