La exploración del espacio profundo requiere un cambio de paradigma en el apoyo médico a los astronautas, orientándolos hacia operaciones médicas independientes de la Tierra. Actualmente, los astronautas dependen de las comunicaciones en tiempo real con centros médicos terrestres. Sin embargo, a medida que aumenta la distancia de la Tierra, aumentan los retrasos e interrupciones en las comunicaciones. Las tripulaciones que participan en la exploración del espacio profundo necesitarán detectar, diagnosticar, tratar y prevenir enfermedades de forma autónoma. Una posible solución es mejorar los conocimientos, las habilidades y las capacidades de las tripulaciones que participan en misiones de exploración de larga duración con un sistema digital de apoyo a la toma de decisiones clínicas (CDSS).
La división de Capacidad Médica de Exploración (ExMC) del Programa de Investigación Humana de la NASA está explorando la viabilidad y el valor de ampliar las capacidades para el desarrollo y la mejora de EIMO. El equipo de investigación de ExMC ha desarrollado un sistema CDSS que recopilaría continuamente datos médicos, mediante monitorización pasiva y activa, y proporcionaría recomendaciones en tiempo real. Esto mejorará los resultados de los pacientes y reducirá la carga de la atención médica.
Las tecnologías de asistencia incorporadas al sistema CDSS, desarrollado por ExMC, están diseñadas para mejorar significativamente la capacidad de atención médica de la tripulación. Actualmente se están considerando aplicaciones privadas de este enfoque para programas espaciales comerciales, lo que constituye un ejemplo relevante de cómo la investigación de ARC Space Biosciences beneficia a todo el sector espacial.
Salud en el espacio. NASA
Durante las misiones de larga duración, el equipo médico de la NASA se centra en optimizar la salud física y mental de los astronautas y en mejorar su rendimiento para garantizar el éxito de la misión. Estos esfuerzos también ayudan a la NASA a prepararse para futuras misiones tripuladas a la Luna, Marte y otros lugares.
La NASA mantiene un equipo de médicos, psicólogos y otros especialistas en la Tierra que velan por la salud y el bienestar de los astronautas antes, durante y después de cada misión espacial. La NASA asigna médicos con formación especializada en medicina espacial, llamados cirujanos de vuelo, a cada tripulación asignada a una misión. Los cirujanos de vuelo supervisan la atención médica y el entrenamiento de los miembros de la tripulación durante la preparación de la misión y supervisan su salud antes, durante y después de su vuelo a la estación espacial.
La Estación Espacial Internacional es el hogar de la humanidad en el espacio y una estación de investigación que orbita a aproximadamente 400 kilómetros sobre la Tierra. La NASA y sus socios internacionales han mantenido una presencia humana continua a bordo de la estación espacial durante más de 24 años, realizando investigaciones imposibles de lograr en la Tierra. Las personas que viven y trabajan a bordo del laboratorio de microgravedad también contribuyen a la investigación continua, ayudando a abordar problemas complejos de salud humana en la Tierra y a preparar a la humanidad para viajes más lejanos que nunca, incluyendo a la Luna y Marte.
El astronauta de la Expedición 69 de la NASA, Frank Rubio, descansa y conversa con el director del programa ISS de la NASA, Joel Montalbano (arrodillado, a la izquierda), el cirujano de vuelo de la NASA, Josef Schmid (con gorra roja), y el jefe de la Oficina de Astronautas de la NASA, Joe Acaba, cerca de la nave espacial Soyuz MS-23 después de su aterrizaje con los cosmonautas de Roscosmos, Sergey Prokopyev y Dmitry Petelin, en un área remota cerca de la ciudad de Zhezkazgan, Kazajistán, el 27 de septiembre de 2023. NASA/Bill Ingalls
Una misión típica a la Estación Espacial Internacional dura aproximadamente seis meses, pero esto puede variar según el programa de las naves espaciales visitantes, las prioridades de la misión y otros factores. Los astronautas de la NASA también han permanecido a bordo de la estación espacial durante períodos más largos. Estas misiones se conocen como misiones de larga duración, y misiones anteriores han proporcionado a la NASA datos exhaustivos sobre los vuelos espaciales de larga duración y sus efectos en el cuerpo humano, datos que la agencia aplica a todas las misiones tripuladas.
El Equipo de Salud Conductual de la NASA ofrece servicios de apoyo psicológico individualizados a los miembros de la tripulación y sus familias durante cada misión. Garantizar el éxito de los astronautas en entornos extremos comienza durante el proceso de selección, cuando se evalúan cualidades como la adaptabilidad y la resiliencia. Los astronautas reciben una formación exhaustiva que les ayuda a utilizar herramientas de autoevaluación y métodos de tratamiento para gestionar su salud conductual. La NASA también imparte formación en habilidades de expedición para preparar a cada astronauta para las misiones, desarrollando habilidades importantes como el autocuidado, el trabajo en equipo, la comunicación, el liderazgo y la capacidad de seguimiento.
Para mantener la motivación y la moral a bordo de la estación espacial, los astronautas pueden enviar correos electrónicos, llamar y realizar videoconferencias con sus familiares y amigos, recibir paquetes de ayuda a bordo de las misiones de carga de la NASA y realizar teleconferencias con un psicólogo cuando sea necesario.
Además de la formación técnica, los astronautas reciben formación en trabajo en equipo. Aprenden a convivir eficazmente en grupo, así como a cuidarse y apoyarse mutuamente. Los vuelos espaciales de larga duración, debido a su lejanía y aislamiento, pueden dificultar el trabajo en equipo. Los astronautas deben mantener la conciencia situacional y ejecutar el plan de la misión en un entorno en constante cambio. Por lo tanto, la comunicación eficaz es fundamental al trabajar en equipo a bordo de la estación y con múltiples grupos de apoyo en la Tierra. Los astronautas también deben ser capaces de transmitir información compleja a personas con diferentes trayectorias profesionales. En definitiva, los astronautas son personas que viven y trabajan juntas a bordo de la estación, y deben ser capaces de realizar tareas técnicas complejas y resolver cualquier problema interpersonal que pueda surgir.
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Los médicos monitorean continuamente la salud de los astronautas mediante sensores, pruebas y recolección de muestras para comprender los efectos a largo plazo de los vuelos espaciales, lo que ayuda a mantener a la tripulación en forma para futuras misiones a la Luna, Marte y otros lugares, y a impulsar los tratamientos médicos en la Tierra. Una parte clave de esta labor es el ejercicio físico para prevenir la pérdida de masa muscular y ósea causada por los vuelos espaciales. Durante el entrenamiento y las actividades diarias, los astronautas usan periódicamente un chaleco y un brazalete Bio-Monitor, equipados con sensores que monitorean su corazón, sistema respiratorio y otras condiciones de salud hasta por 48 horas. Los datos pueden ser monitoreados por médicos en la Tierra en tiempo real o subidos a la Tierra para su posterior análisis.
Por ejemplo, durante la Expedición 74, el ingeniero de vuelo de la NASA, Chris Williams, se puso un biomonitor portátil temprano por la mañana, iniciando una sesión de monitoreo de salud de dos días. Después, se ejercitó en un Dispositivo de Resistencia Avanzada (ARED), que simula el ejercicio con pesas libres en la Tierra, y luego corrió en una cinta de correr COLBERT, lo que le ayudó a compensar los efectos de la microgravedad y permitió a los médicos evaluar la salud de su corazón, pulmones, músculos y huesos en gravedad cero. El biomonitor, un dispositivo biomédico desarrollado por la Agencia Espacial Canadiense, se utiliza a bordo de la estación desde enero de 2019.
Más tarde, Williams ayudó a la ingeniera de vuelo de la NASA Zena Cardman dentro de la esclusa de aire de la nave espacial Quest mientras instalaba baterías de iones de litio cargadas en un par de trajes espaciales.
Durante todo el miércoles, el comandante de la estación, Mike Fincke, dedicó el mantenimiento de diversos equipos de entrenamiento e instrumentos científicos. Primero, instaló hardware cinemático en el instrumento ARED, que monitoriza las cargas musculares y óseas que experimenta la tripulación durante el entrenamiento espacial. Los investigadores utilizan los datos visuales para ajustar los programas de entrenamiento y maximizar la aptitud física de la tripulación en microgravedad. Posteriormente, reemplazó un par de discos duros e inyectó gas en el tanque experimental de evaporación cero, cuya capacidad para almacenar líquidos criogénicos en los tanques de combustible de las naves espaciales se está probando.
Un resplandor rojizo-amarillo de la atmósfera baña el horizonte terrestre, y las luces de las ciudades del suroeste de Europa y el norte de África brillan contra el telón de fondo del océano Atlántico y el mar Mediterráneo que separan ambos continentes. Al momento de tomar esta fotografía, la Estación Espacial Internacional orbitaba a 420 kilómetros sobre el océano Atlántico aproximadamente a las 19:47 hora local. NASA
El ingeniero de vuelo Kimiya Yui, de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial), comenzó su turno en el módulo de laboratorio Kibo, verificando fugas de gas dentro del equipo de investigación de combustión. A continuación, encendió un microscopio de fluorescencia para observar los cambios en la formación de películas planas de cristal líquido en microgravedad. Los resultados de este estudio podrían contribuir al desarrollo de pantallas para paneles táctiles y paneles de instrumentos, lo que beneficiaría tanto a los equipos terrestres como a los espaciales.
Al finalizar su turno, los cuatro astronautas se unieron a los cosmonautas de Roscosmos, Sergei Kud-Sverchkov, Sergei Mikayev y Oleg Platonov, para realizar ejercicios de respuesta a emergencias. Los siete astronautas en órbita practicaron sus respuestas ante eventos improbables, como la despresurización, una fuga química o un incendio a bordo de la estación orbital. Los siete tripulantes utilizaron tabletas y repasaron los procedimientos y protocolos de comunicación que utilizarán en coordinación con los controladores de la misión en tierra.
Un par de días después, la tripulación de la Expedición 74 estudió los efectos de la vida en el espacio en la función cerebral y la circulación para garantizar la salud de la tripulación y el éxito a largo plazo de la misión. Al concluir la semana, los habitantes de la Estación Espacial Internacional también se centraron en los instrumentos para las caminatas espaciales y el mantenimiento del equipo científico.
El viernes, el ingeniero de vuelo de la NASA, Chris Williams, comenzó su turno recolectando muestras de sangre y orina para su análisis, almacenándolas en un congelador para investigación científica. Posteriormente, Williams participó en dos pruebas destinadas a documentar los posibles cambios en la estructura y función cerebral causados por los vuelos espaciales, como parte del estudio a largo plazo CIPHER. La primera prueba midió su cognición espacial, o capacidad para navegar en condiciones de gravedad cero, y la segunda registró sus reacciones mientras practicaba maniobras con el brazo robótico Canadarm2 durante una simulación por computadora de la captura de una nave espacial de carga. Los médicos utilizarán los resultados para evaluar sus capacidades cognitivas y desarrollar herramientas para monitorear y proteger el cerebro en microgravedad.
El comandante de la estación, Mike Fincke, de la NASA, y el ingeniero de vuelo Kimiya Yui, de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial), se turnaron para estudiar el flujo sanguíneo del cerebro al corazón para comprender la eficiencia con la que ambos funcionan en el espacio. Se les colocaron electrodos y sensores en el cuello, la clavícula y las costillas para medir los cambios en el flujo y el volumen sanguíneo que podrían provocar problemas cardíacos relacionados con el espacio, como trombosis o rigidez arterial.
Las tripulaciones de las Expediciones 73 y 74 posan para un retrato el día antes de su regreso a la Tierra. El astronauta de la NASA, Johnny Kim, y los cosmonautas de Roscosmos, Sergey Ryzhikov y Alexey Zubritsky. Primera fila, de izquierda a derecha: Los astronautas de la NASA, Chris Williams y Mike Fincke, con Sergey Ryzhikov. Segunda fila: El cosmonauta de Roscosmos, Sergey Mikayev, la astronauta de la NASA, Zena Cardman, el cosmonauta de Roscosmos, Sergey Kud-Sverchkov, y Johnny Kim. Segunda fila: El astronauta de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial), Yui Kimiya, y los cosmonautas de Roscosmos, Oleg Platonov y Alexey Zubritsky. NASA
Los cosmonautas de Roscosmos, Sergei Kud-Sverchkov y Sergei Mikayev, también estudiaron la salud vascular mediante electrodos torácicos y tensiómetros en brazos, muñecas y dedos como parte de un experimento con células endoteliales humanas realizado por la agencia espacial. Estudiaron cómo el revestimiento interno de los vasos sanguíneos garantiza una circulación ininterrumpida, regula la presión arterial y previene la formación de coágulos en los miembros de la tripulación. Los médicos están monitoreando cómo la gravedad cero y la radiación espacial afectan las arterias, la presión arterial y el corazón de los cosmonautas durante los vuelos espaciales.
El viernes, la ingeniera de vuelo de la NASA, Zena Cardman, regresó a la esclusa de aire del Quest para preparar los instrumentos para la caminata espacial y, con gafas de realidad virtual, practicó el manejo del propulsor de emergencia del traje espacial. Este propulsor, oficialmente llamado Ayuda Simplificada para el Rescate en EVA (SAFER), permite a los astronautas regresar de forma segura a la estación orbital en el improbable caso de que se desprendan de su correa.
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El ingeniero de vuelo de Roscosmos, Oleg Platonov, completó la sesión fotográfica nocturna, que capturó automáticamente imágenes en el ultravioleta cercano de puntos de referencia de la Tierra mientras la tripulación dormía. Platonov reemplazó una bomba de vacío y transfirió fluidos como parte del mantenimiento rutinario del sistema de tuberías orbitales. Finalmente, en su primera experiencia espacial, revisó el equipo de grabación de video y formateó las tarjetas de memoria, concluyendo así su semana de trabajo a bordo del laboratorio orbital. La tripulación de la Expedición 74 contactará con sus familias, compartirá regalos y comida, y celebrará la Navidad y el Año Nuevo en órbita.
Los miembros de la tripulación de la Expedición 72 exploraron formas de proteger los sistemas inmunológico y cardiovascular en microgravedad y probaron procedimientos de acoplamiento robótico a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Sin la gravedad terrestre, los cuerpos de los astronautas comienzan a cambiar rápidamente, con numerosos cambios que los equipos médicos estudian a diario para mantener la salud de la tripulación durante misiones de larga duración. Como parte de un experimento, el Ensayo de Inmunidad, se recolectan muestras de sangre y saliva de los miembros de la tripulación para su procesamiento y almacenamiento en congeladores científicos. Las muestras se devuelven a la Tierra para su análisis, lo que permite identificar el estrés celular y el daño tisular inducidos por el espacio, lo que podría conducir al desarrollo de tratamientos para las tripulaciones. El ingeniero de vuelo de la JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón), Takuya Onishi, aportó sus muestras al estudio, que podría ayudar a los investigadores a prevenir trastornos inmunitarios relacionados con el estrés tanto en el espacio como en la Tierra.
El comandante de la estación, Alexey Ovchinin, y el ingeniero de vuelo, Ivan Vagner, ambos cosmonautas de Roscosmos, continuaron sus investigaciones en biología espacial, estudiando cómo fluye la sangre desde el cerebro hasta las extremidades en microgravedad. Se turnaron para usar sensores en la frente, los dedos de las manos y de los pies, lo que demostró cómo el sistema circulatorio se adapta al vuelo espacial. Los experimentados cosmonautas están realizando un estudio de una semana, ampliando sus amplios conocimientos de medicina espacial, que utilizarán para proteger a las tripulaciones que se embarcan en misiones de larga distancia.
La nave espacial Cygnus de Northrop Grumman aparece en la imagen momentos después de separarse del brazo robótico Canadarm2 durante el vuelo de la Estación Espacial Internacional sobre el Océano Pacífico Sur el 31 de enero de 2020. NASA
La nutrición es fundamental para mantener la salud y el rendimiento óptimo de los astronautas antes, durante y después de una misión. La alimentación también desempeña un papel psicosocial durante la estancia prolongada de un astronauta a bordo de la estación espacial. Expertos del Laboratorio de Sistemas Alimentarios Espaciales de la NASA, en el Centro Espacial Johnson de Houston, elaboran comidas nutritivas y apetitosas. Los miembros de la tripulación también tienen la oportunidad de personalizar el menú con sus platos favoritos y comidas preparadas para que se sientan como en casa.
Nutricionistas y científicos de la NASA especializados en bioquímica nutricional determinan los nutrientes (vitaminas, minerales y calorías) que necesitan los astronautas durante su estancia en el espacio. Este equipo monitoriza la dieta de cada miembro de la tripulación mediante una aplicación especial para tabletas, que cada astronauta completa a diario. Los datos de la aplicación se envían semanalmente a nutricionistas para el seguimiento de su dieta. El análisis de muestras de sangre y orina de los astronautas, tomadas antes, durante y después del vuelo espacial, es crucial para estudiar las respuestas de sus cuerpos a las condiciones únicas del vuelo espacial. Estas muestras proporcionan información valiosa sobre la adaptación de cada astronauta a la microgravedad, la radiación y otros factores que afectan la fisiología humana en el espacio.
La astronauta de la NASA e ingeniera de vuelo de la Expedición 71, Tracy S. Dyson, muestra bolsas de comida de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial) en la cocina del módulo Unity de la Estación Espacial Internacional. NASA
¿Qué ocurre si surge una emergencia médica en la estación espacial?
Todos los astronautas reciben formación médica y están en contacto regular con un equipo médico que monitorea de cerca su estado en la Tierra. La NASA también mantiene una farmacia bien equipada y diversos equipos médicos a bordo de la estación espacial para tratar diversas enfermedades y lesiones. Si una emergencia médica requiere regresar a la Tierra, la tripulación regresará a bordo de la nave espacial lanzada a bordo para recibir atención médica de emergencia.
Antes de cada misión, los astronautas se someten a una serie de pruebas médicas para determinar su estado de salud previo al vuelo, utilizando parámetros clave como la capacidad aeróbica, la agilidad, la fuerza y la resistencia. Estas mediciones previas al vuelo y el monitoreo regular de la salud a bordo de la estación espacial ayudan a los especialistas de Investigación de Fuerza y Acondicionamiento de Astronautas (ASCR) de la NASA a ajustar y adaptar los programas de entrenamiento de los astronautas para optimizar su rendimiento.
La recuperación comienza el primer día tras el regreso a la Tierra con un examen médico y la implementación gradual de ejercicios que mejoran la movilidad, el equilibrio, la flexibilidad, la capacidad aeróbica, la fuerza, la resistencia y la capacidad del cuerpo para percibir la posición y el movimiento. Los astronautas que regresan se someten a las mismas pruebas previas al vuelo para evaluar su salud. Estos resultados se utilizan para desarrollar un programa de recuperación individualizado que permite un retorno seguro y gradual a su rendimiento físico previo al vuelo. Los ASCR desarrollan un plan de rehabilitación individualizado basado en la condición del astronauta, los resultados de las pruebas y su estado de salud. A medida que los miembros de la tripulación progresan en el programa posterior al vuelo, cada aspecto de su recuperación funcional se supervisa y se aborda cuidadosamente para garantizar una transición fluida a la vida cotidiana y prepararlos para futuras misiones.
La rehabilitación post-vuelo es individualizada para cada astronauta. Si bien la mayoría de los miembros de la tripulación alcanzan su nivel físico inicial previo al vuelo en los primeros 45 días tras su regreso a la Tierra, la NASA suele ampliar los programas de rehabilitación para adaptarlos a las necesidades específicas del astronauta y a su ritmo de recuperación.
Nick Hague, astronauta de la NASA e ingeniero de vuelo de la Expedición 72, pedalea en el cicloergómetro con el Sistema de Aislamiento y Estabilización Ceviation (CEVIS), instalado a bordo del módulo de laboratorio Destiny de la Estación Espacial Internacional. El CEVIS permite realizar ejercicios aeróbicos y cardiovasculares en posición reclinada o de pie. NASA
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