Simulando los rayos cósmicos

Para comprender mejor y mitigar los riesgos para la salud que enfrentan los astronautas por la exposición a la radiación espacial, idealmente necesitaríamos poder probar los efectos de los Rayos Cósmicos Galácticos (GCR) aquí en la Tierra, en condiciones de laboratorio. Un artículo publicado en la revista PLOS Biology de Lisa Simonsen y sus colegas del Centro de Investigación Langley de la NASA, en EE.UU., describe cómo la agencia ha desarrollado un Simulador de GCR basado en tierra en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA (NSRL), ubicado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven.

Los rayos cósmicos galácticos comprenden una mezcla de protones altamente energéticos, iones de helio, e iones de mayor carga y energía que van desde el litio hasta el hierro, y son extremadamente difíciles de protegernos contra ellos. Estos iones interactúan con los materiales de las naves espaciales y los tejidos humanos para crear un complejo campo mixto de partículas primarias y secundarias.

Los efectos biológicos de estos pesados iones y mezclas de iones son poco conocidos. Utilizando tecnología de sistemas de conmutación y control de haces rápidos recientemente desarrollada, el NSRL demostró la capacidad de conmutar rápida y repetidamente entre múltiples combinaciones de haces de iones y energía en un corto período de tiempo, al tiempo que controlaba con precisión dosis diarias extremadamente pequeñas suministradas por los iones más pesados.

Los autores describen la forma en que se desarrolló el simulador, con miras a equilibrar la definición de los entornos de radiación pertinentes para la misión, las limitaciones de las instalaciones y la selección de los haces, las actualizaciones de hardware y software necesarias, así como las limitaciones de cuidado y manejo de los animales.

En el espacio, los astronautas son constantemente bombardeados por la radiación cósmica galáctica, compuesta por una mezcla de iones altamente energéticos, lo que los pone en mayor riesgo de cánceres radiogénicos, enfermedades cardiovasculares y posibles alteraciones del sistema nervioso central. Proporcionalmente, las numerosas huellas blancas y azules son representativas de los ataques de los iones protones y helio, mientras que las huellas de color más grueso son representativas de los iones más pesados como el oxígeno, el carbono y los núcleos de hierro, que imparten un mayor daño a las células, los tejidos y los órganos por huella. (Foto: NASA)

En junio de 2018, se suministraron treinta y tres combinaciones únicas de haces de energía iónica en orden secuencial rápido (menos de 75 minutos), imitando de forma acumulativa el entorno de la GCR que experimentarían los astronautas tras un blindaje en una misión al espacio profundo. En octubre siguiente, se administraron dosis agudas y altamente fraccionadas de simulación de GCR a tres sistemas de modelos animales durante cuatro semanas para investigar los riesgos de cánceres radiogénicos, enfermedades cardiovasculares y efectos adversos en el sistema nervioso central.

En los últimos 30 años, la mayor parte de las investigaciones para comprender los riesgos para la salud inducidos por la radiación espacial se han realizado utilizando exposiciones agudas de haces mono-energéticos de un solo ion. Ahora se puede estudiar colectivamente un campo mixto de iones en el mismo grupo de animales, reduciendo así drásticamente su número, la cría y los costos de investigación. Este logro marca un importante paso adelante y permite que una nueva era de investigación en radiobiología acelere nuestra comprensión y mitigación de los riesgos para la salud a los que se enfrentan los astronautas durante las misiones de exploración de larga duración o los viajes interplanetarios a Marte. (Fuente: NCYT Amazings)