20 años de ciencia en la Estación Espacial Internacional

Durante las últimas dos décadas, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) han llevado a cabo la ciencia de una manera que no se puede hacer en ningún otro lugar. Orbitando a unas 250 millas sobre la Tierra, la ISS es el único laboratorio disponible para la investigación de microgravedad de larga duración.

Durante los últimos 20 años, la estación espacial ha apoyado numerosos descubrimientos, innovaciones científicas, oportunidades únicas y avances históricos. Esta investigación no solo nos ayuda a explorar más en el espacio, sino que también beneficia la vida en la Tierra.

Los siguientes son los principales avances científicos logrados durante los 20 años de presencia humana en la ISS.

Investigación fundamental de enfermedades

Enfermedades de Alzheimer y Parkinson, cáncer, asma y enfermedades cardíacas:si alguna de estas afecciones ha afectado su vida, la investigación de la estación espacial también lo ha afectado a usted. La investigación en microgravedad ha proporcionado nuevos conocimientos a los científicos que estudian estas enfermedades. Sin la interferencia de la gravedad de la Tierra, los investigadores de Alzheimer han estudiado grupos de proteínas que pueden causar enfermedades neurodegenerativas. Los investigadores del cáncer estudiaron el crecimiento de las células endoteliales que ayudan a suministrar sangre al cuerpo, sangre que los tumores necesitan para formarse. Las células cultivadas en la ISS crecen mejor que las de la Tierra y pueden ayudar a probar nuevos tratamientos contra el cáncer. La investigación de la Agencia Espacial Europea ha ayudado en el desarrollo de herramientas de diagnóstico que cuantifican la inflamación de las vías respiratorias, herramientas que no solo ayudan en el diagnóstico de vuelos espaciales, sino que también tienen aplicaciones en la Tierra para diagnosticar afecciones similares, como el asma.

Descubrimiento de llamas frías que arden constantemente

Cuando los científicos quemaron gotas de combustible en el estudio del Experimento de extinción de llamas (FLEX), ocurrió algo inesperado. Una gota de combustible de heptano pareció extinguirse, pero en realidad continuó ardiendo sin una llama visible. El fuego se apagó dos veces, una con y otra sin llama visible. Esta es la primera vez que los científicos observan grandes gotas de combustible de heptano que tenían modos duales de combustión y extinción. La segunda etapa fue sostenida por lo que se conoce como liberación de calor químico de llama fría. Cuando pensamos en el fuego, normalmente pensamos en el calor, pero las llamas especiales creadas a bordo de la ISS mantienen las cosas un poco más frías.

Eliminar la gravedad de los estudios de combustión permite la exploración de los principios básicos de las llamas. Se han producido llamas frías en la Tierra, pero se apagan rápidamente. En la ISS, las llamas frías pueden arder durante minutos, lo que brinda a los científicos una mejor oportunidad para estudiarlas. Las llamas típicas producen hollín, dióxido de carbono y agua. Las llamas frías producen monóxido de carbono y formaldehído. Aprender más sobre el comportamiento de estas llamas químicamente diferentes podría conducir al desarrollo de vehículos más eficientes y menos contaminantes y podría proporcionar definición y dirección para las pruebas de supresión de incendios a gran escala y la selección del supresor de incendios para la próxima generación de vehículos de exploración tripulados.

Nuevos Sistemas de Purificación de Agua

El reciclaje eficiente de las aguas residuales en la estación espacial reduce la necesidad de proporcionar agua a través de misiones de reabastecimiento. A medida que viajemos más profundo en el espacio, el reabastecimiento sería inalcanzable, lo que hace que estos sistemas sean una necesidad. El Sistema de Recuperación de Agua JEM (JWRS) genera agua potable a partir de la orina. En el pasado, en las naves espaciales tripuladas, la orina y las aguas residuales se recolectaban y almacenaban o se ventilaban por la borda. Sin embargo, para las misiones espaciales a largo plazo, el suministro de agua podría convertirse en un factor limitante.

Además, muchas personas en todo el mundo carecen de acceso a agua limpia. Las áreas en riesgo pueden obtener acceso a sistemas avanzados de filtración y purificación a través de tecnología desarrollada para la ISS. El Sistema de recuperación de agua de la estación purifica y filtra el agua de la estación, recuperando y reciclando el 93 % del agua que usan los astronautas en el espacio.

Desarrollo de fármacos

Los experimentos de crecimiento de cristales de proteínas realizados a bordo de la ISS han proporcionado información sobre numerosos tratamientos de enfermedades, desde el cáncer hasta la enfermedad de las encías. Estudiar las proteínas humanas al cristalizarlas nos ayuda a aprender más sobre nuestros cuerpos y los posibles tratamientos de enfermedades. Uno de los resultados más prometedores de estos experimentos de la estación proviene del estudio de una proteína asociada con la distrofia muscular de Duchenne (DMD), un trastorno genético incurable. Un tratamiento para DMD basado en esta investigación se encuentra en ensayos clínicos. Otra investigación, PCG-5, buscó desarrollar el anticuerpo terapéutico Keytruda ^® en una forma cristalina más uniforme. El objetivo era mejorar el fármaco para que pueda administrarse mediante inyección en lugar del tratamiento intravenoso.

Combatir la atrofia muscular y la pérdida ósea

Los estudios espaciales han contribuido en gran medida a nuestro conocimiento sobre la pérdida ósea y muscular en los astronautas, y cómo mitigar esos efectos. El conocimiento obtenido también se aplica a las personas en la Tierra que se enfrentan a enfermedades como la osteoporosis. El efecto de la microgravedad en los huesos y los músculos ofrece oportunidades únicas para la investigación. Los científicos han desarrollado una rutina de ejercicios y un régimen de dieta que reducen significativamente la pérdida ósea y muscular que los astronautas experimentarían durante su estadía en la estación.

Comprender cómo mitigar los efectos de la microgravedad en los huesos y los músculos es importante para futuras exploraciones en los entornos de gravedad parcial de la Luna y Marte. En la Tierra, la atrofia ósea y muscular se produce por el envejecimiento normal, el sedentarismo y las enfermedades. Estudiar estas pérdidas en microgravedad puede ayudarnos a comprenderlas mejor y potencialmente crear tratamientos para las personas en la Tierra.

Comprender cómo cambia el cuerpo en microgravedad

Cuando los humanos se dirigen a Marte, necesitamos saber a qué desafíos nos enfrentamos. Las estadías prolongadas a bordo de la estación espacial han descubierto formas inesperadas en que el cuerpo humano cambia en microgravedad. Algunos astronautas, por ejemplo, desarrollaron cambios de visión inesperados, ahora conocidos como síndrome neuro-ocular asociado al vuelo espacial (SANS). Después de ayudar a descubrir el problema, la investigación de la estación espacial sirvió como plataforma para comprender mejor SANS.

El Estudio de Gemelos de la NASA comparó al astronauta Scott Kelly durante su año en el espacio con su hermano gemelo Mark Kelly en la Tierra. Proporcionó información sobre las muchas formas en que los vuelos espaciales a largo plazo afectan al cuerpo humano. Los hallazgos mostraron que la expresión genética de Scott cambió y su cuerpo reaccionó adecuadamente a las vacunas mientras estuvo en el espacio.

Cultivo de alimentos en microgravedad

La capacidad de cultivar alimentos complementarios puede ayudar a los humanos a explorar más lejos de la Tierra. Se han explorado muchas técnicas para el cultivo de plantas a bordo de la estación espacial para prepararse para estas misiones. El 10 de agosto de 2015, los astronautas probaron su primera ensalada cultivada en el espacio y ahora los astronautas cultivan rábanos en el espacio. Se han cultivado ocho tipos de vegetales de hojas verdes en las instalaciones de Veggie para que los coman los astronautas, perfeccionando las mejores técnicas.

Se deben probar nuevas soluciones para regar, iluminar y cultivar plantas para crear un cultivo alimentario en microgravedad. La ISS ha servido como plataforma para realizar estas pruebas y verificar qué condiciones permiten que las plantas crezcan de manera más efectiva.

Impresión 3D en Microgravedad

El primer artículo se imprimió en 3D en la ISS en 2014. Desarrollada por Made in Space, la impresora produjo docenas de piezas que los investigadores analizaron y compararon con las fabricadas en tierra. El análisis reveló que la microgravedad no tuvo efectos significativos en el proceso, lo que demuestra que una impresora 3D funciona normalmente en el espacio. Experimentos posteriores utilizaron plástico reciclado para imprimir objetos. La instalación de biofabricación dio pequeños pasos hacia la impresión de órganos y tejidos humanos en microgravedad, utilizando capas ultrafinas de biotinta.

Las impresoras de prueba en la ISS allanan el camino para que las futuras misiones espaciales sean más independientes de la Tierra. Los artículos necesarios podrían imprimirse en 3D en lugar de enviarse desde la Tierra y transportarse durante todo el viaje. El uso de material reciclado para la impresión podría hacer uso de material que, de lo contrario, ocuparía un espacio de almacenamiento limitado en misiones de larga duración.

Respuesta a desastres naturales

Con las imágenes de la cámara de mano de la tripulación como componente central, la estación se ha convertido en un participante activo en la recopilación de datos orbitales para respaldar las actividades de respuesta a desastres tanto dentro de los EE. UU. como en el extranjero. Los astronautas toman imágenes de desastres como tormentas e incendios a lo largo de su progresión, documentando la cobertura de nubes, inundaciones y cambios en la tierra. El sensor de imágenes de relámpagos montado en la ISS también detecta la distribución y la variabilidad de los relámpagos para mejorar la previsión de condiciones meteorológicas adversas. Estos datos permiten respuestas más informadas a los desastres desde una perspectiva que no se puede obtener en la Tierra.

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