Las futuras misiones a la Luna y Marte deben abordar muchos desafíos, incluida la prevención de la pérdida de tejido óseo y muscular en los astronautas. La investigación en la Estación Espacial Internacional está ayudando a abordar este desafío.
Sin la gravedad de la Tierra, tanto los huesos como los músculos se atrofian o se vuelven más pequeños y débiles. Desde el principio, los científicos se dieron cuenta de que el ejercicio es una parte fundamental para mantener huesos y músculos sanos en el espacio, tal como lo es en la Tierra. Desde simples bandas elásticas en las primeras misiones, el hardware de ejercicio se ha vuelto cada vez más avanzado. El equipo actual incluye el sistema de levantamiento de pesas Dispositivo avanzado de ejercicio resistivo (ARED), una cinta de correr de segunda generación llamada T2 y la máquina ciclista cicloergómetro con sistema de estabilización y aislamiento de vibraciones (CEVIS). Los estudios continúan perfeccionando este equipo, así como la intensidad y duración de cómo lo utilizan los astronautas, y los miembros de la tripulación ahora realizan un promedio de dos horas de ejercicio por día.
Instalado en 2008, ARED utiliza un sistema de pistón y volante para proporcionar una carga que esencialmente imita el levantamiento de pesas en condiciones de ingravidez. Una investigación actual de la ESA (Agencia Espacial Europea), ARED Kinematics, analiza el efecto de este tipo de ejercicio en el cuerpo en microgravedad para ayudar a determinar programas de entrenamiento óptimos antes, durante y después de los vuelos espaciales. Los resultados han demostrado que el entrenamiento previo al vuelo mejora el rendimiento de un individuo mientras se encuentra en la estación espacial, del mismo modo que el entrenamiento de pretemporada ayuda a los atletas en competencias posteriores.
De 2001 a 2011, los miembros de la tripulación utilizaron el Dispositivo de ejercicio de resistencia provisional (IRED), que podía configurarse para al menos 18 ejercicios diferentes utilizando músculos de la parte superior e inferior del cuerpo con hasta 300 libras de fuerza de resistencia. Una evaluación retrospectiva mostró cierta correlación entre la fuerza antes del vuelo y los cambios posteriores al vuelo, y el análisis sugirió que un dispositivo de resistencia que proporcione cargas más altas y mejores prescripciones de ejercicio podría proporcionar mayores beneficios.
CEVIS, instalado en 2001 y actualizado en 2023, utiliza fricción y resistencia y está controlado por computadora para mantener una carga de trabajo precisa. El sistema muestra parámetros como la velocidad de ciclismo, la frecuencia cardíaca, el tiempo transcurrido y los detalles de la prescripción de ejercicio. Un estudio que utilizó los datos recopilados por CEVIS concluyó que hasta el 17% de los astronautas podrían experimentar una pérdida de rendimiento muscular, salud ósea y aptitud cardiorrespiratoria si las misiones futuras continúan utilizando las contramedidas de ejercicio actuales. Los investigadores señalan que esto resalta la necesidad de perfeccionar aún más los regímenes actuales, agregar otras intervenciones o mejorar el acondicionamiento previo al vuelo.
El equipamiento adecuado es importante, pero también lo es la forma en que se utiliza. Los primeros regímenes de ejercicio incluían correr en una cinta rodante a baja velocidad y realizar ejercicios de resistencia con cargas bajas durante largos períodos de tiempo. A pesar de pasar hasta 10 horas semanales haciendo ejercicio, los astronautas continuaron perdiendo masa muscular y densidad ósea. Cada vez hay más pruebas de que el ejercicio de alta intensidad y bajo volumen es más eficaz para mantener la forma física en la Tierra. El Estudio Integrado de Entrenamiento Aeróbico y de Resistencia (Sprint) comparó los resultados de entrenamientos de baja intensidad y alto volumen con entrenamientos de alta intensidad y bajo volumen en microgravedad.
Los resultados fueron similares, pero los entrenamientos más cortos ahorran tiempo a la tripulación (un recurso valioso en las misiones) y reducen el desgaste del equipo de ejercicio.4 Las misiones futuras pueden limitarse a un solo dispositivo para ejercicios aeróbicos y de resistencia, lo que requerirá entrenamientos más cortos para que cada equipo El miembro tiene un turno. El ejercicio de mayor intensidad podría compensar estos límites.
Una investigación llamada VO2max documentó cambios en el consumo máximo de oxígeno, que se considera una medida estándar de la capacidad de trabajo físico y aeróbico de una persona. Los vuelos espaciales de larga duración provocaron una disminución significativa en el consumo máximo de oxígeno y la capacidad de ejercicio aeróbico. Estos resultados tienen implicaciones importantes para futuras misiones espaciales de larga duración, lo que se suma a la evidencia de que las contramedidas actuales pueden no ser adecuadas.
Muscle Biopsy, una investigación de la ESA (Agencia Espacial Europea), analizó los cambios moleculares en el músculo esquelético antes y después de los vuelos espaciales e identificó un producto enzimático que podría usarse como un posible indicador de la salud muscular. Los hallazgos sugieren que los protocolos de ejercicio actuales son efectivos para prevenir la pérdida de condición muscular y respaldan mejoras en las contramedidas para proteger la salud y el rendimiento de la tripulación en futuras misiones de exploración del espacio profundo.
Si bien los programas de ejercicio actuales parecen moderar los cambios en los sistemas musculoesqueléticos, los resultados individuales varían. Además, es probable que los regímenes actuales no puedan transferirse directamente a misiones de exploración más largas debido a limitaciones de espacio, cuestiones ambientales como la eliminación de calor y humedad, necesidades de mantenimiento y reparación de dispositivos, y los desafíos de encontrar tiempo para hacer ejercicio y evitar interferencias con el trabajo de otros miembros de la tripulación.
Las misiones planificadas para explorar la luna y el espacio profundo pueden durar hasta tres años. Las investigaciones continúan centrándose en la combinación de dieta, ejercicio y medicación que podría mantener sanos a los astronautas durante los vuelos espaciales, cuando ponen un pie en la Luna o Marte y cuando regresan a la Tierra. Debido a que el envejecimiento, los estilos de vida sedentarios y las enfermedades causan pérdida ósea y muscular en la Tierra, esta investigación también puede beneficiar a las personas en el terreno.
Proporcionado por la NASA
