Un año en órbita

En el transcurso de unos 8 años, de 1987 a 1995, la Unión Soviética y después Rusia utilizaron la estación espacial Mir para batir todos los récords de estancia humana continuada en órbita. Un total de cuatro cosmonautas superaron la marca de 1 año en el espacio, permitiendo a los científicos y expertos en medicina espacial estudiar con detenimiento la fisiología humana en condiciones tan prolongadas de microgravedad, y así acumular experiencia para futuros vuelos a Marte, cuya duración se estima equivalente. Dos décadas más tarde, la NASA y Roskosmos van a intentar repetir la experiencia, pero esta vez en la estación espacial internacional.

La microgravedad tiene efectos de considerable interés en el cuerpo de los astronautas. Si un viaje espacial dura más de un tiempo determinado, por ejemplo varios días, la biología del organismo se adapta a la nueva situación, pero produciendo cambios fisiológicos que dificultan el retorno a un escenario de gravedad normal. Uno de los más importantes es una pérdida sustancial de la densidad ósea, lo cual es lógico, puesto que el cuerpo ya no debe sostener su peso en ausencia de gravedad. Los astronautas pierden además masa muscular. Todo esto no sería un problema si los viajeros espaciales no tuvieran que volver a casa y volver a enfrentarse, de forma súbita, a la acción de esa fuerza que tira de nosotros y que nos hace pesados. Para combatirlo, los médicos diseñan programas farmacológicos y de ejercicio intensivo para que los astronautas se mantengan en forma aunque no lo necesiten en su nave orbital, recortando así el período de aclimatación a la Tierra tras el regreso.

Otros problemas, como el desplazamiento de los fluidos corporales, puede corregirse en breve tiempo, pero algunos, como la acumulación de radiación, supone tomar medidas más drásticas para evitar que nuestras células puedan desarrollar tumores y cáncer antes de tiempo.

Orbitando cerca de la Tierra, los astronautas pueden ir y volver de forma frecuente a la estación espacial, manteniendo bajo control los efectos de la microgravedad y el ambiente espacial. Los miembros de una expedición a Marte, en cambio, no podrán permitirse ese lujo. Y dado que nadie desea que uno de esos viajeros se rompa una pierna al poner el pie sobre la superficie marciana, debido a la descalcificación ósea desarrollada durante el trayecto de ida, los médicos deben conocer con antelación los efectos y las posibles soluciones de la exposición humana al ambiente interplanetario.

Aunque la realización de una misión a Marte no ha estado nunca realmente en los planes a corto plazo de las agencias espaciales, debido a su complejidad y coste, se han hecho muchos estudios al respecto, llegándose a la conclusión de que el diseño de las futuras naves marcianas dependerá en gran medida de las soluciones que deban aplicarse para resolver todos estos problemas. Se ha barajado la utilización de elementos giratorios para producir gravedad artificial, por ejemplo. Pero antes de tomar una decisión tan drástica, es necesario estar absolutamente seguros de que servirá para algo. Por eso, a mediados de los años 80, la URSS, única poseedora en esos momentos de una estación espacial que permitía estancias de larga duración (la Mir), decidió poner en práctica varios experimentos que cumplieran varios objetivos: aumentar el prestigio de la nación, en base a los logros conseguidos, y obtener información médica útil.

Varios cosmonautas han acumulado muchos meses en órbita, repartidos en varios viajes espaciales, y ello ha permitido obtener muchos datos de interés. Pero permanecer todo un año en el espacio, simulando un viaje marciano, es mucho más interesante y difícil. Los primeros que consiguieron algo así fueron Vladímir Titov y Musá Manárov. Despegaron desde la Tierra el 21 de diciembre de 1987, en la nave Soyuz TM-4, y regresaron en la TM-6, el 21 de diciembre de 1988, es decir, exactamente un año después. Durante ese tiempo prestaron especial atención a los aspectos biomédicos y a la aplicación de contramedidas para paliar los efectos perniciosos de la microgravedad.

El auténtico recordman, sin embargo, lo tenemos en Valeri Poliakov, quien ya había permanecido 240 días en la Mir, en 1989, y que en base a esta experiencia, pudo prepararse bien para asaltar el récord vigente. Poliakov, doctor en medicina y por tanto perfectamente apto para vigilarse a sí mismo durante su viaje espacial, acumuló otros 438 días, es decir unos 14 meses, en el espacio. Despegó el 9 de enero de 1994 en la Soyuz TM-18, y retornó a casa en la TM-20 el 22 de marzo de 1995. Con esta gesta, Valeri demostró que era posible ir y volver de Marte, pero que sería necesaria mucha investigación para disminuir los riesgos de los cosmonautas.

Unos años después, Sergéi Avdéyev se pasó casi 380 días en el espacio, desde el 13 de agosto de 1998 al 28 de agosto de 1999. Voló con la Soyuz TM-28 a la Mir, y regresó en la TM-29. Desde entonces, ningún otro astronauta ha alcanzado tales cotas de estancia espacial, en ausencia de planes concretos para un viaje a Marte.

Algunos de ellos han seguido acumulando días debido a sus repetidos vuelos, como Serguéi Krikaliov, que se ha pasado 803 días (más de dos años) en total en el espacio, pero actualmente, las misiones a la estación espacial internacional no suelen durar más de 6 meses, en un compromiso que intenta equilibrar la eficiencia en el trabajo y la seguridad para el astronauta.

Desde hace algún tiempo, sin embargo, la NASA ha empezado a pensar más en serio en desarrollar tecnologías para futuros viajes a Marte y los asteroides, incluyendo la nueva cápsula Orion y su cohete gigante. Si bien la fecha de tal expedición aún está lejana, resulta obvio que es necesario empezar a trabajar en los aspectos fisiológicos de dicha misión, así que las dos principales agencias que trabajan en la estación espacial internacional se han puesto de acuerdo para preparar una misión de un año de duración, la cual permitirá obtener información con instrumentos más sofisticados y poner en práctica contramedidas más avanzadas que las disponibles 20 años atrás.

El primer paso, seleccionar a la tripulación que llevará a cabo este prolongado viaje, se realizó en noviembre de 2012. Volarán hacia la ISS para este objetivo un astronauta de la NASA, Scott Kelly, y el ruso Mikhail Korniyenko, los cuales despegarán el 28 de marzo de 2015 a bordo de la cápsula Soyuz TMA-16M, acompañados por otro ruso, Gennady Padalka.

La selección de Kelly no ha sido casual. Además de su veteranía y experiencia previas, Scott tiene un hermano gemelo, también astronauta, de modo que los médicos podrán usar a este último como referencia para estudiar los cambios fisiológicos que el primero experimente en microgravedad. Se trata de un caso único que bien vale la pena aprovechar. Además, la máxima duración de un vuelo espacial americano ha sido de 214 días (Michael López-Alegría), así que la NASA dispone de menos información que Rusia al respecto.

Los dos compañeros regresarán a la Tierra el 7 de marzo de 2016, en la Soyuz TMA-18M, junto a Serguéi Volkov. Hasta entonces, llevarán a cabo un extenso programa de trabajo que abarcará no solo sus tareas habituales a bordo de la estación, sino también otras de tipo biomédico. Ambos serán controlados de forma intensiva por médicos y especialistas en tierra, durante el transcurso de su periplo espacial.

Ante la perspectiva de una misión tan larga, el doble de lo que es habitual, los científicos han preparado una larga lista de experimentos y pruebas, algunos de los cuales no podrían hacerse en vuelos más cortos. Han sido seleccionados especialmente en base a su utilidad para evaluar y reducir el riesgo de las futuras misiones lejos de nuestro planeta, y se espera que, realizados conjuntamente, contribuyan además a mejorar las relaciones internacionales de los participantes. No es imposible que un hipotético viaje tripulado a Marte se acabe haciendo con la presencia de varias naciones, y es necesario que las distintas agencias desarrollen de forma coordinada las soluciones biomédicas que ahora se estudiarán. La colaboración de la NASA y de Roskosmos en esta iniciativa permitirá compartir instrumentación y no duplicar esfuerzos.

Por otro lado, se ha puesto en duda en algunos círculos el verdadero valor científico de la estación espacial internacional, sobre todo teniendo en cuenta su coste. Una misión de un año de duración, sin duda, obtendrá resultados que no podrían conseguirse de otro modo, y ello reivindicará su status como instalación científica de primer orden. Sólo en ella podrán prepararse adecuadamente los astronautas que algún día se alejen de la Tierra hacia el espacio interplanetario.

El plan de trabajo que se ha preparado incluye investigaciones conjuntas, dirigidas por científicos pertenecientes a ambas naciones, pero también otras que se llevarán a cabo de forma individual. En todo caso, está previsto que los resultados sean compartidos, y que un astronauta participe en los experimentos de la otra agencia, y viceversa. Dado que aún no se sabe si este tipo de misiones de muy larga duración volverá a repetirse a corto plazo, se está dando preferencia a investigaciones que tengan que ver con la participación de los astronautas en el ámbito de la exploración lejos de nuestro planeta. Los datos podrán aportar interesantes conclusiones de aplicación médica aquí en la Tierra, pero el objetivo prioritario es averiguar todo lo posible sobre el comportamiento del cuerpo humano en un viaje de larga duración y sobre las formas de paliar los problemas que subyacen a él, utilizando técnicas mucho más modernas que las que se conocían dos décadas atrás.

No es fácil preparar un calendario de experimentos para todo un año, ya que implica el desarrollo de numerosa instrumentación. Por eso, los equipos serán paulatinamente enviados en el transcurso de la misión, gracias a los vehículos de carga que transportan suministros a la estación, o se aprovecharán aquellos que ya se encuentran presentes en el complejo orbital desde hace tiempo. Kelly, que ya ha acumulado más de 180 días en el espacio, la mayoría en él, conoce perfectamente su uso y eso aumentará su productividad. Muchos de los experimentos realizados por Kelly tenían carácter fisiológico, de modo que los resultados obtenidos por él durante una misión de 6 meses podrán compararse con los que se consigan durante un año de estancia en órbita. Los médicos, buenos conocedores de la sintomatología para misiones de medio año, están deseando ver qué ocurre durante un año completo: si los efectos son los mismos, si algunos causan adaptaciones distintas a más largo plazo, etc.

Los otros países que participan en el programa de la estación espacial internacional podrán también intervenir en los experimentos con Kelly y Korniyenko, aportando instrumental y colaborando en su realización. Los datos recogidos beneficiarán a todos, teniendo en cuenta que es probable que cualquier gran iniciativa futura de exploración de Marte tenga la presencia de representantes de otras naciones.

Entre los estudios que los dos astronautas llevarán a cabo destacan algunos de especial importancia. Por ejemplo, es necesario evaluar el riesgo que suponen los cambios que sufren los ojos de los astronautas en misiones de larga duración, y que podrían tener que ver con la presión intracraneal; avanzar en la comprensión de las adaptaciones fisiológicas del cuerpo en ingravidez (química corporal, función inmunológica, arquitectura ósea, capacidad cardiovascular, etc.); probar contramedidas para combatir los efectos perniciosos de la microgravedad (como ejercicios y fármacos), analizar los cambios ocurridos en el rendimiento cognitivo, el comportamiento, el trabajo en equipo, o en los ciclos de vigilia y sueño; etc.

Los aspectos psicológicos, en cambio, han podido ser estudiados aquí mismo, en la Tierra, en experimentos como el reciente Mars 500.

Scott y Mark Kelly son una oportunidad inesperada para la NASA. Ambos son o han sido astronautas de la agencia y han volado en el transbordador espacial. Especialmente concienciados sobre su circunstancia particular, se presentaron voluntarios para un análisis genético completo, que la NASA utilizará para realizar comparaciones mientras uno de ellos, Scott, pasa un año en órbita. Kelly ya se ha retirado del cuerpo de astronautas, pero se ha ofrecido de forma entusiasta a participar en los experimentos que sean necesarios (comparación de muestras de sangre, saliva, etc.) aquí en la Tierra, para aumentar el valor de la misión que su hermano desarrollará en órbita. Anteriormente se habían hecho estudios genéticos comparativos entre astronautas, pero jamás había podido hacerse algo parecido con personas genéticamente idénticas, y es posible que no vuelva a ocurrir en mucho tiempo. Scott ha volado previamente en tres ocasiones al espacio, y Kelly lo hizo en cuatro ocasiones. Ambos tienen 51 años.

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