Barreras f isiológicas de los viajes interestelares

Según opinan muchos expertos nuestro destino está en las estrellas. Forzados por la superpoblación, el agotamiento de recursos, las pandemias, planeta inhabitable por el cambio climático, la contaminación, el agotamiento del hidrógeno del Sol, el choque de asteroides o cometas con riesgo de extinción,… antes o después habremos de partir en busca de otros planetas pertenecientes a otras tantas estrellas para colonizarlos y en suma vivir.

S. Hawking probando en si mismo los efectos de la ingravidez en una nave suborbital de las de Zero Gravity

“Para sobrevivir como especie a la larga debemos viajar hacia las estrellas”

S. Hawking.

En los últimos años hemos asistido al descubrimiento de miles de planetas extrasolares, muchos parecidos a la Tierra e incluso con muy probables mejores condiciones para vivir, las denominadas supertierras que giran alrededor de su estrella en la zona de habitabilidad y podían contener agua Una de estas puede ser nuestra nueva casa En esa situación los humanos tendremos que ir preparando nuestro equipaje para un viaje interestelar

El motivo de este trabajo es una reflexión sobre cómo puede afectarnos fisiológicamente uno de esos viajes y los retos a los que habremos de enfrentarnos De paso sólo rozaremos que los problemas científicos y tecnológicos en esta dirección habrán de ir solucionándose, sin mencionar lo elevadísimo del coste que puede suponer

Antes o después ese reto habrá de superarlo por la supervivencia de la humanidad Como decía M. Kaku “Serán las criaturas fruto de la evolución post humana las que contemplarán el fin de la vida de la Tierra, probablemente desde fuera de ella”

Astronauta contemplando la Tierra desde la ISS

Y ahora pasaremos a analizar cómo se afecta el organismo en el espacio.

Muchos sistemas fisiológicos se encuentran afectados durante los vuelos espaciales, tal como la función cardiovascular, respiratoria, neurosensorial, musculoesquelética, endocrina, digestiva, renal, psicológica, de reproducción, junto con los riesgos de lesión por hipotermia y congelación, desmineralización ósea y litiasis, y la exposición a diferentes tipos de radiación Además, el problema de la alimentación, los recursos hídricos, los desechos, la baja gravedad y una micro atmósfera respirable Un fallo en los ajustes de todas esas variables comprometería la salud, el rendimiento de los astronautas y hasta la vida y con ello el objetivo de la misión

En viajes orbitales terrestres y hacia la Luna se tiene mucha experiencia sobre los efectos en los humanos, pero ninguna en trayectos a otros planetas y ni mucho menos a otro sistema estelar. La estrella más cercana Próxima Centauri está a 4,2 años luz de la Tierra, una distancia que tardaría unos 6.300 años en recorrerse con la tecnología actual. Hay proyectos de nuevos motores como el de Alcubierre, los nucleares híbridos, las velas de fotones o plasma lo que conllevaría reducción del tiempo de los trayectos a velocidades relativistas o a través de atajos como el de los hipotéticos agujeros de gusano, pero se desconoce cómo podrían afectar a los viajeros elegidos.

Nave interestelar Avalon (Film Passengers)

Desconocemos los efectos de tan alta velocidad, aceleraciones y desaceleraciones descomunales al llegar a punto de destino en los organismos Lo más parecido, pero de muy de lejos, son los que sufren los pilotos de los aviones de combate y los que afectan a los astronautas cuando en las lanzaderas espaciales van a velocidad de escape para ponerse en órbita o hacen la reentrada por la atmósfera Y es que son necesarios los primeros si queremos alcanzar otra estrella

La Voyager 1 que es el ingenio que va a mayor velocidad inventado por el hombre tardaría 74.000 años (!) en alcanzar esa vecina estrella. Esto entronca con el necesario progreso de los avances científicos, tecnológicos y el coste.

Sucede que el mantenimiento de la homeostasis o estado de equilibrio entre todos los sistemas del cuerpo, que se necesita para vivir y que funcione correctamente, es muy complejo y un hándicap importante en este tipo de empresas Los intervalos de las variables a considerar son muy estrechos y que estemos aquí y en este tiempo procede de la evolución y la adaptación al medio que nos circunda para lo cual han sido preciso millones de años y nosotros pretendemos cambiarlo todo en unas cuantas decenas o cientos de años (¿?)

Como ejemplo, véase esta tabla de electrolitos en sangre (Nótese el intervalo estrecho que supone y el escaso margen tolerable) y la complejidad del metabolismo del calcio.

Los astronautas realizan duros programas de adaptación antes de cualquier misión espacial sin embargo si para ir a la ISS, la Luna o Marte se requiere un riguroso entrenamiento ¿Qué supondría preparar un viaje a otra estrella y que problemas pueden presentarse a bordo?

La función cardiovascular

A medida que nos alejamos de la Tierra y la protección del campo magnético va disminuyendo, la radiación del espacio profundo afectaría negativamente al endotelio de los vasos sanguíneos con lo que aumentaría el riesgo de trombosis La disminución de la gravedad eleva el flujo sanguíneo en la parte superior del cuerpo, incluido el cerebro (estamos adaptados a tener la cabeza más alta que los pies), mientras que en la cavidad torácica disminuye, eso causa redistribución de la sangre Asimismo, el volumen sistólico, el consumo de oxígeno, la capacidad del músculo cardíaco para contraerse y la presión arterial sufren un notable descenso

El aparato respiratorio y una micro atmósfera respirable

Sin una atmósfera circundante, a una presión adecuada con la composición gaseosa correcta un ser humano muere en cuestión de minutos La oxigenación de los tejidos es fundamental para mantener la respiración celular y optimización de todas las funciones.

La hipoxia es uno de los peligros más insidiosos que podemos encontrarnos en el espacio. Aumenta la frecuencia ventilatoria y aparece la disnea con hambre de aire. Lo primera que se ve afectado por ella es el cerebro al ser el órgano más dependiente del oxígeno. Si persiste se produce un aturdimiento y aumento del CO2 lo que causa tranquilidad, inacción, sueño y muerte. Por otra parte, la radiación induce fibrosis pulmonar y una perniciosa insuficiencia respiratoria. La presión y composición de gases de la micro atmósfera en un viaje estelar debería parecerse a las condiciones de la Tierra a nivel del mar.

El tubo digestivo y la alimentación

La higiene dental, la digestión y la adecuada evacuación en ingravidez es un tema poco tratado pero importante. Los viajeros dispondrían de un gran aprovisionamiento, pero finalmente tendrán que producir lo que vayan a comer La alteración de la flora intestinal es la regla

El sistema nervioso

Se han encontrado considerables cambios en la actividad del lóbulo frontal, un área importante para el procesamiento emocional y la modulación de rendimiento Otros aspectos comúnmente afectados son la orientación y percepción espacial, la rotación mental y el reconocimiento, la representación y otras habilidades perceptivas La duración de la larga misión interestelar también puede tener implicaciones negativas en el rendimiento cognitivo, lo que dificultaría acciones complejas como los aterrizajes en otros planetas

La vida sexual y la reproducción

La radiación afecta negativamente a todas las células, pero especialmente a las que tienen un elevado turnover como la piel, la médula ósea y las células germinales (óvulos, espermatozoides y hormonas sexuales) lo que afectaría a las series hemáticas con sus consecuencias y podría causar pancitopenia, tumores, malformaciones en recién nacidos, esterilidad y disminución del apetito sexual. La práctica de la vida sexual puede considerarse una parte de una vida pseudo normal humana, con sus efectos ventajosos para la salud orgánica y psíquica, pero además una obligación dentro de un programa para mantener la población a bordo y eso sin menoscabo de controlar la natalidad.

La inmunidad

La radiación afecta a las células madre de la médula ósea productoras de elementos formes integrantes de la sangre y participantes del sistema inmunológico. Los niveles altos de radiación dañan a los linfocitos, células involucradas en el mantenimiento del sistema inmunológico y por tanto nuestras defensas.

Nuestro organismo está cargado de gérmenes que conviven con nosotros, la microbiota, que son necesarios para la vida. Tenemos una relación de protección mutua que podría debilitarse a favor de los primeros y causar infecciones.

El efecto pernicioso de la microgravedad en huesos, articulaciones y músculos

El sistema musculoesquelético al soportar menos peso perdería masa muscular y capital óseo lo que propiciaría lesiones, osteoporosis y reducción de la movilidad

Debido a que la osteogénesis depende del nivel de tensión dentro del hueso, esta ausencia de carga tiene implicaciones significativas. Otros factores que contribuyen a la pérdida ósea en el espacio, son los bajos niveles de iluminación, los cuales resultan en una disminución de la vitamina D3.

La salud a bordo. Medicamentos, intervenciones, partos Conocer la manera en la que el cuerpo reacciona en esos largos periodos de tiempo es vital para la preparación de estos viajes. Las facilidades médicas a bordo necesitan adecuarse ante cualquier enfermedad, emergencia o incidencia. La prevención de enfermedades pasa por tener personal adecuado, medicamentos, quirófanos e instrumentos médicos suficientes. Además, la previsible larga duración de los mismos necesitaría de varias generaciones de nuevos astronautas y colonos con lo que habría niños que nacerían a bordo y nunca habrán conocido la Tierra.

Efectos psico-sociales

¿Qué harán los navegantes interestelares con sus días y sus noches, siempre iguales? ¿Cómo sobrellevarán una convivencia tan prolongada? ¿Se establecerán parejas, grupos de amigos y familias? ¿Habrá conflictos graves entre los pasajeros? Por muy romántico que suene el viaje espacial, el aburrimiento y la monotonía es el peor de los enemigos. El confinamiento prolongado termina causando cambios en el humor, alteración del sueño o depresión. Sabemos que en los meses de permanencia en la ISS tienen un arma esencial que es la rutina Mediante el establecimiento del programa diario de entrenamiento, trabajo y descanso se sobrelleva mejor la situación Afortunadamente la comunicación con tierra los mantiene unidos al lugar de procedencia como un cordón umbilical (Compañeros, familia, medios)

El riesgo a lesiones y muerte por las radiaciones ionizantes

Sabemos que allí afuera no nos protege la atmósfera de sus efectos y que la radiación ultravioleta, X y gamma, lo atraviesan todo en mayor o menor medida (longitud de onda muy estrecha y una frecuencia muy alta). Por su condición se “cuelan” entre los átomos de los materiales de recubrimiento llegando hasta las células y sus núcleos lo que causa alteraciones en el genoma.

En la ISS la exposición a radiaciones lesivas se multiplica por 10. La radiación es aún mayor en otros puntos del espacio. De hecho, es uno de los principales obstáculos en las futuras misiones a Marte.

Espectro electromagnético. Atención a la barrera que supone la atmósfera para las radiaciones ionizantes y no que está en el espacio

El agotamiento del stock de agua y alimentos traídos de la Tierra

Al agotarse los depósitos de alimentos y agua procedentes de la Tierra es imposible continuar sin fabricar alimentos y obtener agua a bordo, aunque sea reciclada

Los castigos neurosensoriales

Se ha comprobado efectos perniciosos en la visión como hipermetropía La radiación también ha sido relacionada con el alto número de cataratas en los astronautas Problemas de equilibrio, así como pérdida del sentido del gusto y el olfato son frecuentes.

El ambiente hallado en los vuelos espaciales se caracteriza por temperaturas extremas, microgravedad, exposición a radiaciones y entorno enrarecido

Como consecuencia de la exposición a este ambiente particular, tienen origen una serie de alteraciones específicas en la fisiología de los astronautas que requieren la atención de médicos y científicos en un contexto interdisciplinario La microgravedad ejerce el efecto más amplio y largo sobre la fisiología humana. Todos los sistemas orgánicos sufren alteraciones en cierto grado. Estos cambios pueden derivar en problemas de salud relacionados con la exposición al ambiente del espacio durante e incluso posterior a esta exposición. Cualquier misión espacial precisaría de una adecuada planificación de soporte vital que aún será mas minuciosa si se trata de viajes interestelares.

Sistema de soporte vital en el espacio

El sistema de soporte vital puede suministrar aire, agua y alimentos. También debe mantener la temperatura corporal correcta, una presión aceptable sobre el cuerpo y tratar con los productos de desecho del cuerpo. También puede ser necesario blindar contra influencias externas nocivas tales como radiación y micrometeoritos. Los componentes del sistema de soporte de vida son críticos para la vida, y están diseñados y construidos usando técnicas de ingeniería de seguridad

Hasta este momento no existe evidencia científica que permita explicar en su totalidad y de forma universal la interacción ser humano-espacio, y los efectos que de ella resultan La ciencia continúa en el desarrollo de distintas líneas de investigación que den como resultado una comprensión satisfactoria y completa de este fenómeno, lo cual tendrá impacto directo en el diseño y desarrollo de misiones espaciales prolongadas y seguras para cada uno de sus integrantes

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José Manuel Moreno Maroñas Asociación Astronomía Sevilla