Celebrando 20 años de ciencia innovadora en la Estación Espacial Internacional

Durante las últimas dos décadas, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) han realizado ciencia de una manera que no se puede hacer en ningún otro lugar. Orbitando a unos 400 km sobre la Tierra, la ISS es el único laboratorio disponible para investigación de microgravedad de larga duración.

En estos 20 años, la estación ha respaldado numerosos descubrimientos, innovaciones científicas, oportunidades únicas e hitos históricos. Esta investigación no solo nos ayuda a explorar más lejos en el espacio, sino que también beneficia la vida en la Tierra.

A continuación, los principales avances científicos logrados durante 20 años de presencia humana en la ISS.

Investigación fundamental de enfermedades

Alzheimer, Parkinson, cáncer, asma, enfermedades cardíacas —si alguna de estas condiciones ha afectado su vida, la investigación en la estación espacial también le ha afectado. La microgravedad ha proporcionado nuevos insights a científicos que estudian estas enfermedades. Sin la interferencia de la gravedad terrestre, investigadores de Alzheimer han estudiado cúmulos proteicos que causan enfermedades neurodegenerativas. Investigadores de cáncer estudiaron crecimiento de células endoteliales que ayudan a suministrar sangre en el cuerpo —sangre que los tumores necesitan para formarse. Las células cultivadas en la ISS crecen mejor que en la Tierra y pueden ayudar a probar nuevos tratamientos contra el cáncer. La investigación de la Agencia Espacial Europea ha ayudado a desarrollar herramientas diagnósticas que cuantifican inflamación de vías respiratorias —herramientas que no solo ayudan en diagnóstico de vuelos espaciales sino que también tienen aplicaciones en Tierra para diagnosticar condiciones similares como el asma.

Descubrimiento de llamas frías de combustión estable

Cuando científicos quemaron gotas de combustible en el experimento de Extinción de Llama (FLEX), ocurrió algo inesperado. Una gota de heptano pareció extinguirse pero en realidad continuó ardiendo sin llama visible. El fuego se apagó dos veces —una con y otra sin llama visible. Es la primera vez que se observan gotas grandes de heptano con modos duales de combustión y extinción. La segunda etapa se sustentó por lo que se conoce como liberación de calor químico de llama fría. Cuando pensamos en fuego, pensamos en calor, pero las llamas especiales creadas a bordo de la ISS mantienen las cosas más frías.

Eliminar la gravedad de los estudios de combustión permite explorar principios básicos de llamas. Las llamas frías se han producido en la Tierra pero se apagan rápido. En la ISS, pueden arder minutos, dando a científicos mejor oportunidad para estudiarlas. Las llamas típicas producen hollín, CO₂ y agua. Las llamas frías producen monóxido de carbono y formaldehído. Aprender más sobre el comportamiento de estas llamas químicamente diferentes podría llevar a vehículos más eficientes y menos contaminantes y proporcionar dirección para pruebas de supresión de incendios a gran escala y selección de supresores para vehículos de exploración tripulada de próxima generación.

Nuevos sistemas de purificación de agua

Reciclar eficientemente aguas residuales en la estación reduce la necesidad de suministrar agua mediante misiones de reabastecimiento. A medida que viajamos más lejos en el espacio, el reabastecimiento sería inalcanzable, haciendo estos sistemas una necesidad. El Sistema de Recuperación de Agua JEM (JWRS) genera agua potable a partir de orina. En el pasado en naves tripuladas, orina y aguas residuales se recogían y almacenaban, o se ventilaban al exterior. Para misiones de larga duración, el suministro de agua podría convertirse en factor limitante.

Además, muchas personas en el mundo carecen de acceso a agua limpia. Zonas de riesgo pueden acceder a sistemas avanzados de filtración y purificación mediante tecnología desarrollada para la ISS. El Sistema de Recuperación de Agua de la estación purifica y filtra el agua, recuperando y reciclando el 93% del agua que usan los astronautas en el espacio.

Desarrollo de fármacos

Experimentos de crecimiento de cristales de proteínas a bordo de la ISS han proporcionado insights en numerosos tratamientos, desde cáncer hasta enfermedad de encías. Estudiar proteínas humanas cristalizándolas nos ayuda a aprender más sobre nuestro cuerpo y potenciales tratamientos. Uno de los resultados más prometedores vino del estudio de una proteína asociada con Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), un trastorno genético incurable. Un tratamiento para DMD basado en esta investigación está en ensayos clínicos. Otra investigación, PCG-5, buscó cultivar el anticuerpo terapéutico Keytruda® en forma cristalina más uniforme. El objetivo era mejorar el fármaco para que pueda administrarse por inyección en lugar de tratamiento IV.

Combatiendo atrofia muscular y pérdida ósea

Los estudios espaciales han contribuido enormemente a nuestro conocimiento de pérdida ósea y muscular en astronautas —y cómo mitigar esos efectos. El conocimiento ganado también se aplica a personas en Tierra con enfermedades como osteoporosis. El efecto de microgravedad en huesos y músculos brinda oportunidades únicas de investigación. Científicos han desarrollado rutina de ejercicio y régimen dietético que reducen significativamente la pérdida ósea y muscular que los astronautas experimentarían durante sus estancias en la estación.

Entender cómo mitigar efectos de microgravedad en huesos y músculos es importante para futura exploración en entornos de gravedad parcial de Luna y Marte. En Tierra, atrofia ósea y muscular ocurre por envejecimiento normal, estilos de vida sedentarios y enfermedades. Estudiar estas pérdidas en microgravedad puede ayudarnos a entenderlas mejor y potencialmente crear tratamientos para personas en la Tierra.

Entendiendo cómo cambia el cuerpo en microgravedad

Cuando los humanos vayan a Marte, necesitamos saber qué desafíos enfrentamos. Estancias prolongadas en la estación han revelado formas inesperadas en que el cuerpo humano cambia en microgravedad. Algunos astronautas, por ejemplo, desarrollaron inesperadamente cambios de visión, ahora conocidos como Síndrome Neuro-Ocular Asociado a Vuelo Espacial (SANS). Tras ayudar a descubrir el problema, la investigación en la estación ha servido como plataforma para entender mejor SANS.

El Estudio de Gemelos de NASA comparó al astronauta Scott Kelly durante su año en el espacio con su hermano gemelo Mark Kelly en Tierra. Proporcionó insights en muchas formas en que el vuelo espacial de larga duración afecta al cuerpo humano. Hallazgos mostraron que la expresión génica de Scott cambió y su cuerpo reaccionó apropiadamente a vacunas mientras estaba en el espacio.

Cultivo de alimentos en microgravedad

La capacidad de cultivar alimentos suplementarios puede ayudar a los humanos a explorar más lejos de la Tierra. Muchas técnicas para cultivar plantas se han explorado a bordo de la estación para preparar estas misiones. El 10 de agosto de 2015, astronautas probaron su primera ensalada cultivada en el espacio y ahora cultivan rábanos. Ocho tipos de verduras de hoja se han cultivado en la instalación Veggie para consumo de astronautas, afinando las mejores técnicas.

Nuevas soluciones para riego, iluminación y cultivo de plantas tienen que probarse 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 más eficazmente.

Impresión 3D en microgravedad

El primer objeto se imprimió en 3D en la ISS en 2014. Desarrollado por Made in Space, la impresora produjo docenas de piezas que investigadores analizaron y compararon con las hechas en Tierra. El análisis reveló que la microgravedad no tuvo efectos significativos en el proceso, demostrando que una impresora 3D funciona normalmente en el espacio. Experimentos posteriores usaron plástico reciclado para imprimir objetos. La Instalación de Biofabricación dio pequeños pasos hacia impresión de órganos y tejidos humanos en microgravedad, usando capas ultrafinas de bio-tinta.

Probar impresoras en la ISS allana el camino para futuras misiones espaciales más independientes de la Tierra. Artículos necesarios podrían imprimirse en 3D en lugar de enviarse desde la Tierra y llevarse durante todo el viaje. Usar material reciclado para imprimir podría aprovechar material que de otro modo ocuparía espacio limitado en misiones de larga duración.

Respuesta a desastres naturales

Con imágenes de cámara manual de la tripulación como componente central, la estación se ha convertido en participante activa en recopilación de datos orbitales para apoyar actividades de respuesta a desastres tanto en EE. UU. como en el extranjero. Astronautas toman imágenes de desastres como tormentas e incendios a lo largo de su progresión, documentando cobertura nubosa, inundaciones y cambios en la tierra. El Sensor de Imágenes de Rayos montado en la ISS también detecta distribución y variabilidad de rayos para mejorar pronóstico de tiempo severo. Estos datos permiten respuestas más informadas a desastres desde una perspectiva que no se puede obtener en la Tierra.

Descubra más descubrimientos de la ISS en Tech Briefs TV aquí.