Un astronauta "levanta" a otro con su dedo. Foto cortesía de la NASA. A menudo vemos imágenes de astronautas flotando dentro de la Estación Espacial Internacional. Mientras que la ingravidez parece divertida, impone grandes exigencias a tu cuerpo. Inicialmente, sientes náuseas mareado y desorientado. Su cabeza y senos nasales se hinchan y sus piernas se encogen. A largo plazo, sus músculos se debilitan y sus huesos se vuelven quebradizos. Estos efectos en su cuerpo podrían causar graves daños en un viaje largo, como un viaje a Marte.
En este articulo, lo llevaremos en un viaje extenso a bordo de la Estación Espacial Internacional, donde examinaremos qué es la ingravidez, que le pasa a tu cuerpo, cómo se producen estos cambios y qué se puede hacer para prevenir o revertir estos efectos adversos.
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Imagínese que está vestido con su traje espacial y acostado boca arriba en la cubierta de vuelo del transbordador espacial. Ha estado tumbado de espaldas en la silla durante varias horas mientras los pilotos y el control de la misión han realizado los preparativos del lanzamiento antes del vuelo. Normalmente, cuando estás de pie la gravedad empuja la sangre hacia abajo para que se acumule en las venas de las piernas. Sin embargo, porque te has acostado de espaldas, la sangre se distribuye de manera diferente a través de su cuerpo, moviéndose ligeramente hacia su cabeza porque sus pies están elevados. Su cabeza puede sentirse un poco tapada como lo hace por la noche cuando duerme.
Los motores de los cohetes se encienden y sientes la aceleración. Te empujan hacia atrás en tu asiento mientras la lanzadera asciende. Te sientes pesado a medida que las fuerzas G de la aceleración del transbordador aumentan hasta tres veces la gravedad normal (algunos paseos en montaña rusa pueden alcanzar este nivel de aceleración). Su pecho se siente comprimido y puede tener dificultad para respirar. En unos 8 minutos y medio, estás en el espacio exterior, experimentando una sensación completamente diferente: ingravidez .
La ingravidez se denomina más correctamente microgravedad . En realidad no eres ingrávido, porque la gravedad de la Tierra te mantiene a ti y a todo lo que hay en la lanzadera en órbita. En realidad estás en un estado de caida libre , muy parecido a saltar desde un avión, excepto que te mueves horizontalmente tan rápido (5 millas por segundo u 8 kilómetros por segundo) que, mientras caes nunca tocas el suelo porque la Tierra se curva lejos de ti. Es así:cuando te pones en una báscula de baño, Mide su peso porque la gravedad tira hacia abajo sobre usted y la báscula. Porque la balanza descansa en el suelo, te empuja hacia arriba con la misma fuerza; esta fuerza igual es tu peso. Sin embargo, si tuviera que saltar de un acantilado mientras está parado en una báscula de baño, tanto usted como la balanza serían derribados igualmente por la gravedad. No empujaría la balanza y no empujaría contra usted. Por lo tanto, su peso leería cero.
Debido a que la lanzadera y todos los objetos que contiene están cayendo alrededor del mundo a la misma velocidad, todo lo que hay en la lanzadera que no está asegurado flota. Si tienes el pelo largo flota alrededor de tu cara. Si vierte un vaso de agua, asume una gran, gota esférica que puedes dividir en partes separadas, gotas más pequeñas. La comida y los dulces flotan suavemente hacia tu boca si los empujas en esa dirección. Mientras está sentado en su asiento, no tiene la sensación de estar sentado porque su cuerpo no presiona contra el asiento. Si no está asegurado a algo, flotas. Es más, si no puede alcanzar una pared o un agarre de mano / pie, no puede moverse de su posición porque no tiene nada contra qué empujar. Por esta razón, La NASA ha puesto muchas restricciones, asideros y reposapiés en toda la cabina de la lanzadera.
Astronaut Story Musgrave en la Tierra (izquierda) y en órbita (derecha). Puede ver la hinchazón alrededor de los ojos y las mejillas causada por la microgravedad. Fotos cortesía de la NASA. Cuando te encuentras con la microgravedad por primera vez, tienes los siguientes sentimientos:
Cuanto más tiempo permanezcas en microgravedad, cuanto más se debilitan los músculos y los huesos.
Estas sensaciones son causadas por cambios en varios sistemas de su cuerpo. Echemos un vistazo más de cerca a cómo responde su cuerpo.
Las náuseas y la desorientación que siente son como esa sensación de hundimiento en el estómago cuando su automóvil se hunde en la carretera o experimenta una caída en una montaña rusa. solo tú tienes esa sensación constantemente durante varios días. Esta es la sensación de mareo espacial, o mareo por movimiento espacial , que es causado por información contradictoria que su cerebro recibe de sus ojos y los órganos vestibulares ubicados en su oído interno.
Tus ojos pueden ver hacia arriba y hacia abajo dentro de la lanzadera. Sin embargo, porque su sistema vestibular se basa en la fuerza de la gravedad hacia abajo para indicarle en qué dirección está hacia arriba o hacia abajo y en qué dirección se está moviendo, no funciona en microgravedad. Entonces tus ojos pueden decirle a tu cerebro que estás al revés, pero su cerebro no recibe ninguna información interpretable de sus órganos vestibulares. Tu cerebro confuso produce náuseas y desorientación, lo que a su vez puede provocar vómitos y pérdida del apetito. Afortunadamente, Despues de unos dias, su cerebro se adapta a la situación confiando únicamente en las entradas visuales, y empiezas a sentirte mejor. La NASA ha emitido parches de medicamentos para ayudar a los astronautas a lidiar con las náuseas hasta que sus cuerpos se adapten.
En microgravedad, su cara se sentirá llena y sus senos nasales se sentirán congestionados, lo que puede contribuir a los dolores de cabeza y al mareo por movimiento espacial. Sientes lo mismo en la Tierra cuando te inclinas o te paras boca abajo, porque la sangre corre a tu cabeza.
En la tierra, la gravedad tira de tu sangre, haciendo que se acumulen volúmenes significativos en las venas de las piernas. Una vez que te encuentras con la microgravedad, la sangre pasa de sus piernas a su pecho y cabeza. Su cara tiende a hincharse y sus senos nasales se hinchan, Como se muestra abajo. El desplazamiento de fluidos también reduce el tamaño de sus piernas.
Cuando la sangre se desplaza al pecho, su corazón aumenta de tamaño y bombea más sangre con cada latido. Sus riñones responden a este aumento del flujo sanguíneo produciendo más orina, al igual que lo hacen después de beber un gran vaso de agua. También, el aumento de sangre y líquido disminuye la secreción de hormona antidiurética (ADH) por la glándula pituitaria, lo que te hace menos sediento. Por lo tanto, no bebes tanta agua como en la Tierra. En general, estos dos factores se combinan para ayudar a eliminar el exceso de líquido del pecho y la cabeza, y en unos días, Los niveles de fluidos de su cuerpo son menores que en la Tierra. Aunque todavía tiene la cabeza ligeramente hinchada y los senos nasales congestionados, no es tan malo después de los primeros días. A tu regreso a la Tierra, la gravedad hará que esos fluidos regresen a sus piernas y los aleje de su cabeza, lo que hará que se sienta mareado cuando se ponga de pie. Pero también empezarás a beber más, y sus niveles de líquidos volverán a la normalidad en un par de días.
A medida que sus riñones eliminan el exceso de líquido, también disminuyen su secreción de eritropoyetina, una hormona que estimula la producción de glóbulos rojos por las células de la médula ósea. La disminución de la producción de glóbulos rojos coincide con la disminución del volumen plasmático de modo que la hematocrito (porcentaje del volumen de sangre ocupado por los glóbulos rojos) es el mismo que en la Tierra. A tu regreso a la Tierra, sus niveles de eritropoyetina aumentarán, al igual que su recuento de glóbulos rojos.
Cuando estás en microgravedad, tu cuerpo adopta una postura "fetal":te agachas ligeramente, con los brazos y piernas medio doblados frente a usted. En esta posición, no usas muchos de tus músculos, particularmente aquellos músculos que le ayudan a pararse y mantener la postura ( músculos antigravedad ). A medida que se alarga su estancia a bordo de la Estación Espacial Internacional, tus músculos cambian. La masa de tus músculos disminuye, lo que contribuye a la apariencia de "patas de pájaro". Los tipos de fibras musculares cambian de contracción lenta a contracción rápida. Tu cuerpo ya no necesita fibras de resistencia de contracción lenta, como los que se utilizan de pie. En lugar de, Se necesitan más fibras de contracción rápida a medida que se empuja rápidamente fuera de las superficies de la estación espacial. Cuanto más tiempo permanezcas en la estación, menos masa muscular tendrás. Esta pérdida de masa muscular te debilita, presentando problemas para vuelos espaciales de larga duración y al regresar a casa a la gravedad de la Tierra.
En la tierra, sus huesos soportan el peso de su cuerpo. El tamaño y la masa de sus huesos se equilibran con la velocidad a la que ciertas células óseas ( osteoblastos ) depositan nuevas capas minerales y otras células ( osteoclastos ) masticar esas capas minerales. En microgravedad, sus huesos no necesitan sostener su cuerpo, así que todos tus huesos especialmente los huesos que soportan peso en sus caderas, muslos y espalda baja, se utilizan mucho menos que en la Tierra. En estos huesos la velocidad a la que los osteoblastos depositan nuevas capas de hueso se reduce (nadie sabe exactamente por qué, aunque se cree que los cambios en la fuerza y el estrés están involucrados de alguna manera), mientras que la velocidad a la que los osteoclastos mastican el hueso permanece igual. El resultado es que el tamaño y la masa de estos huesos continúan disminuyendo mientras permanezca en microgravedad, a una tasa de aproximadamente el 1 por ciento mensual. Estos cambios en la masa ósea debilitan los huesos y hacen que sea más probable que se rompan al regresar a la gravedad de la Tierra. No se sabe cuánto de la pérdida ósea se puede recuperar al regresar a la Tierra, aunque probablemente no sea del 100 por ciento. Estos cambios en los huesos pueden limitar la duración de los vuelos espaciales. Mas investigación es necesaria en esta area.
Además de los huesos débiles, la concentración de calcio en la sangre aumenta ligeramente a medida que los osteoclastos mastican los huesos. Sus riñones deben eliminar el exceso de calcio, lo que los hace susceptibles a formar cálculos renales dolorosos.
¿Qué se puede hacer para ayudarlo a lidiar con el entorno de microgravedad? Con respecto a los seres no vivos, todos los objetos del transbordador o la estación espacial deben guardarse en los casilleros, atado o sujeto a la pared con velcro.
Por ejemplo, cuando comes una comida en microgravedad, Debes estar sujeto a la lanzadera con puntos de apoyo, y su bandeja de comida está sujeta a usted con una correa. Su comida tiende a ser pegajosa o pastosa, como arroz o mantequilla de maní, para que no se vaya flotando. Si está en una estación de trabajo, usa correas y soportes para los pies para sujetarse. Equipo portátil, como una computadora portátil, está atado a usted (como se muestra arriba), un bastidor de equipo o la pared de la nave espacial.
En cuanto a todos estos cambios que se producen en su cuerpo durante su estancia a bordo de la Estación Espacial Internacional, ¿Qué puedes hacer para mantenerte saludable? especialmente a su regreso a la Tierra? Recuerda que tenemos que lidiar principalmente con tres cambios:
Una contramedida para hacer frente a la pérdida de líquidos es un dispositivo llamado presión negativa de la parte inferior del cuerpo (LBNP) , que aplica una succión similar a una aspiradora debajo de la cintura para mantener los líquidos en las piernas. Este dispositivo puede estar conectado a un dispositivo de ejercicio, como una cinta de correr. Puede pasar 30 minutos por día en el LBNP para mantener su sistema circulatorio en condiciones cercanas a la Tierra.
Prueba del dispositivo LBNP Foto cortesía de la NASA. También, justo antes de tu regreso a la Tierra, puede beber grandes cantidades de agua o soluciones de electrolitos para ayudar a reponer los líquidos que ha perdido. Esto puede evitar que se desmaye cuando se pone de pie y sale de la lanzadera.
La NASA y la Agencia Espacial Rusa han descubierto que la mejor manera de minimizar la pérdida de masa muscular y ósea en el espacio es hacer ejercicio con frecuencia. Esto entrena tus músculos evita que se deterioren y ejerce presión sobre los huesos para producir una sensación similar al peso. Hace ejercicio hasta dos horas al día en varias máquinas (cinta de correr, máquina de remar, bicicleta). Tienes que estar sujeto durante tu ejercicio, generalmente por correas que producen tensión, como cuerdas elásticas, que te sujetan a la máquina.
Es necesario realizar mucha más investigación para desarrollar contramedidas a los cambios en la microgravedad del cuerpo. Esta investigación debe realizarse tanto en tierra como en el espacio exterior, a bordo de la Estación Espacial Internacional, utilizando tanto humanos como animales. Los resultados de dicha investigación ayudarán a mejorar la salud de los astronautas y allanarán el camino para la exploración espacial a largo plazo. como un viaje a Marte.
Cómo simular la microgravedad en la TierraAquí hay algunos modelos humanos y animales para simular y estudiar la microgravedad en la Tierra:
Órganos vestibulares Foto cortesía de la NASA. La orientación y el movimiento se detectan mediante el sistema vestibular , que se encuentra en la parte superior del oído interno.
Así es como el sistema vestibular detecta orientación con respecto a la gravedad :Tiene órganos otolíticos que contienen cristales de carbonato de calcio (tiza). Los cristales se adhieren a células nerviosas sensoriales similares a pelos en diferentes orientaciones (x-, ejes y y z).
Así es como el sistema vestibular detecta movimiento :Hay tres canales semicirculares para detectar movimiento, específicamente aceleración . Están orientados en ángulo recto entre sí, y cada uno está en una de las tres direcciones (x-, eje y o z). Contienen un fluido llamado endolinfa y células nerviosas sensoriales similares a pelos .
