2. Áreas análogas

La teoría de la arquitectura espacial se basa en diseños análogos a los realizados en hábitats extremos terrestres. Algunos ejemplos incluyen la vida en submarinos nucleares, que generan oxígeno por electrólisis y pueden permanecer sumergidos meses, mostrando capacidades de soporte vital prolongado similares a las necesarias en estaciones espaciales. Estos análogos sirven como bancos de pruebas para el desarrollo de tecnologías espaciales y el entrenamiento de astronautas. La Estación de Investigación Flashline Mars Arctic, situada en la isla de Devon (Nunavut, Canadá), simula condiciones marcianas para evaluar equipos y estrategias operativas en misiones reales. El Laboratorio de Flotabilidad Neutral de la NASA ubicado en Houston, Texas, es un centro de entrenamiento subacuático utilizado para preparar a las futuras tripulaciones de astronautas para las condiciones de microgravedad que experimentarán en el espacio. Además, ambientes en nuestro país, como el de Riotinto, en Huelva, con condiciones extremas similares a las de otros planetas, proporcionan datos valiosos para futuras exploraciones. Estos esfuerzos son necesarios para habilitar la vida en el espacio, combinando ingeniería, tecnología y adaptación a entornos hostiles.

3. Seguridad, bienestar con el objetivo de crear una comunidad

Diseñar para el bienestar humano tanto físico como psicológico es clave en la arquitectura espacial. En el espacio, necesidades básicas como el aire, el agua y los alimentos se convierten en auténtico reto. Además, el aislamiento en misiones prolongadas puede intensificar el estrés psicológico, similar al experimentado en estaciones remotas o servicios militares extendidos. El contacto regular con la Tierra y actividades recreativas ayudan a mitigar estos efectos.
La arquitectura espacial ha adoptado un diseño modular, evidente en estaciones como la MIR y la ISS, que permite funcionalidad antes de completar el ensamblaje total. Este enfoque, dictado por limitaciones de lanzamiento de peso y tamaño, es vital para la construcción de estructuras a gran escala en el espacio. Los componentes se lanzan por separado y se ensamblan en órbita, una técnica necesaria debido a las restricciones del carenado de carga útil de los vehículos de lanzamiento.

4. Los orígenes de la Medicina Espacial

El término medicina espacial, acuñado por Strughold en 1948, ha sido fundamental en la exploración del espacio. Previo a los vuelos humanos, animales como Laika en el Sputnik 2 en 1957, fueron usados para estudiar los efectos del espacio en seres vivos.
Proyecto Mercurio, primer programa espacial tripulado de los Estados Unidos, desarrollado entre 1961 y 1963, examinó los impactos de alta aceleración y baja presión en la fisiología humana, desarrollando trajes presurizados y sistemas de telemetría. El Proyecto Gemini, desarrollado asimismo por EEUU a primicipio de la década de 1960, abordó problemas psicológicos del aislamiento espacial, notando alteraciones como pérdida de equilibrio y reducción de capacidad anaeróbica post-misión.
El programa Apolo, extendiendo las lecciones de Mercurio y Gemini, implementó cuarentenas para prevenir enfermedades entre astronautas, estableciendo prácticas aún vigentes en los programas espaciales actuales. Esta evolución demuestra cómo la medicina espacial es crucial para la seguridad y bienestar de los astronautas en misiones prolongadas.

5. Efectos del espacio ultraterrestre en el organismo humano.

La larga experiencia en la Estación Espacial Internacional ha revelado que los viajes espaciales pueden provocar serios daños cerebrales y envejecimiento prematuro en astronautas. Estudios recientes, como el realizado en 2019 con 11 astronautas durante seis meses en la International Space Station, indican problemas significativos en el flujo sanguíneo y la coagulación, lo cual podría afectar en misiones prolongadas, como los viajes a Marte.
Los riesgos incluyen alteraciones del ritmo cardíaco, enfermedad por descompresión debido a burbujas de nitrógeno en sangre y tejidos, y barotrauma por diferencias de presión. Además, la microgravedad debilita el sistema inmunológico, aumentando la vulnerabilidad a infecciones y reactivación de virus latentes. Los microorganismos también muestran mayor resistencia a los antibióticos en ingravidez.
Los astronautas se enfrentan a la pérdida de masa muscular y ósea, deterioro de la visión, y trastornos del sueño. Estudios adicionales buscan desarrollar tratamientos para estos problemas, tanto para aplicaciones terrestres como espaciales, mejorando la salud y seguridad de las tripulaciones en futuras misiones espaciales.

6. Medicina del sueño en el espacio

El uso de fármacos hipnóticos para dormir es común entre los astronautas: entre el 75% y el 78% de los miembros de la tripulación de la ISS y del transbordador espacial han utilizado este tipo de medicamentos en el espacio. Aunque la NASA asigna 8.5 horas para dormir diariamente en la International Space Station, la duración media del sueño reportada es de solo 6 horas, afectando el rendimiento y la atención de la tripulación. Entre las estrategias farmacológicas y ambientales investigadas, la fototerapia y la melatonina se han estudiado por su capacidad para regular el ritmo circadiano y reducir la latencia del sueño, respectivamente. Los sedantes-hipnóticos no benzodiacepínicos, como Zolpidem, Zopiclone y Zaleplon, son ampliamente usados, aunque investigaciones sobre su efecto en vuelos espaciales son limitadas. En comparación, las benzodiazepinas, usadas menos frecuentemente, pueden causar alteraciones residuales por su acción prolongada. Modafinil se dispone también en la International Space Station para contrarrestar la interrupción del sueño y optimizar el rendimiento durante períodos de fatiga.

7. La relevancia de una buena alimentación espacial

La alimentación en el espacio es crucial no solo por su valor nutricional, sino también por su impacto en la salud mental y física de los astronautas. Esto implica considerar la densidad de nutrientes, la vida útil, el envasado y las técnicas de conservación. La gama de productos alimenticios diseñada para misiones espaciales debe satisfacer requisitos nutricionales equilibrados y mitigar los peligros asociados con el ambiente espacial, como la microgravedad y la radiación. Además una alimentación adecuada es vital para mantener la salud, felicidad y vitalidad de los astronautas durante misiones de larga duración. Para misiones prolongadas a la Luna, Marte y otros destinos, es fundamental desarrollar sistemas de producción de alimentos que requieran recursos mínimos y maximicen la producción de alimentos seguros y nutricionalmente equilibrados.

8. Principales características de la comida espacial

La alimentación de la tripulación en misiones espaciales debe cumplir con estrictos requisitos para garantizar la seguridad y la viabilidad durante las misiones espaciales de largo plazo. Se innova sobre una variedad de alimentos que deben ser fácilmente digeribles, nutritivos y apetecibles para los astronautas. Su procesamiento y envasado son críticos; los alimentos se presentan en formas compactas, deshidratadas y duraderas, adaptadas para su consumo en microgravedad. Además la eliminación de residuos y la preparación de la comida ha de ser sencilla. Los materiales de embalaje deben resistir la presión, mantener la atmósfera adecuada y prolongar la conservación. La comida espacial es esencialmente un equilibrio entre la ciencia nutricional y la ingeniería espacial, asegurando la salud y el bienestar de los astronautas en condiciones extremas.

Una alimentación adecuada es vital para mantener la salud, felicidad y vitalidad de los astronautas durante misiones de larga duración. Para misiones prolongadas a la Luna, Marte y otros destinos, es fundamental desarrollar sistemas de producción de alimentos que requieran recursos mínimos y maximicen la producción de alimentos seguros y nutricionalmente equilibrados.

Por todo esto, es vital proveer alimentos frescos durante misiones prolongadas y se están explorando métodos como la agricultura espacial o la impresión 3D de alimentos para misiones estas misiones de larga duración.

9. Recursos Humanos en el Espacio

La gestión eficaz del equipo humano en entornos aislados y confinados demanda un enfoque integrado en la selección, entrenamiento y apoyo psicológico del personal, asegurando así la seguridad y el rendimiento óptimo en misiones espaciales prolongadas. La gestión de recursos humanos en la exploración espacial presenta desafíos multidisciplinarios similares a otros campos complejos como la aviación y la atención sanitaria. La interacción de factores sociotécnicos, como la variabilidad gravitacional y la exposición a la radiación cósmica, impone demandas únicas en la selección y capacitación del personal. Además, la microgravedad afecta al sueño, la cognición y las tareas físicas, lo que requiere adaptaciones en la organización del trabajo y la ergonomía.

10. Ciclos de sueño en el espacio

Las misiones espaciales pueden alterar significativamente los ciclos de sueño y los ritmos circadianos de los astronautas. En estudios realizados durante las misiones del transbordador espacial, se encontró que los ciclos de descanso y actividad eran de 20 a 35 minutos más cortos que las 24 horas estándar. La variabilidad en los ciclos de luz y oscuridad a bordo también contribuyó a la desincronización circadiana. Además, los astronautas experimentaron una reducción en la duración del sueño, con un promedio de solo 6.5 horas por día, y una disminución en la calidad subjetiva del sueño. Estas alteraciones circadianas y la falta de sueño afectaron negativamente el rendimiento neuroconductual durante las misiones.​

11. Salud conductual, comportamiento y rendimiento

El Elemento de Salud y Rendimiento Conductual (BHP) del Programa de Investigación Humana de la NASA se dedica a identificar, caracterizar y mitigar los riesgos relacionados con la salud conductual y el rendimiento de los astronautas durante los viajes espaciales. BHP se enfoca en áreas como la medicina conductual, el sueño y la composición y dinámica de equipos, para asegurar el éxito de las misiones espaciales. El grupo BHP Ops apoya a los astronautas y sus familias antes, durante y después de misiones de larga duración, ofreciendo servicios de capacitación, apoyo psicológico y herramientas tecnológicas para mejorar la salud mental y el rendimiento en el espacio​ (NASA Technical Reports Server https://ntrs.nasa.gov/citations/20100028269)​​ (NASA Technical Reports Server https://ntrs.nasa.gov/citations/20090017814)​​ (NASA Technical Reports Server https://ntrs.nasa.gov/citations/20140003580)​.

12. Cambios neuronales y riesgos en el espacio

La integración neurovestibular implica la capacidad de orientar el cuerpo y responder eficazmente a la percepción sensorial. El oído interno y el sistema propioceptivo son cruciales en esta adaptación. En el espacio, la ingravidez afecta a la conciencia postural y al movimiento, desafiando la capacidad del cuerpo para matener la orientación. Los astronautas experimentan dificultades de adaptación, como desequilibrios y mareos por movimiento espacial (SMS), que pueden interferir con el rendimiento durante los primeros días de vuelo. El SMS, similar al mareo terrestre, puede controlarse con medicación y tiende a corregirse en pocos días. Se sugiere posponer actividades críticas durante este período. La adaptación gradual del cuerpo humano a la microgravedad implica ajustes neuromotores y cambios en los sistemas vestibular y visual. Estos desafíos requieren estrategias para mitigar su impacto en el rendimiento de la tripulación espacial.

13. Cambios fisiológicos y riesgos en el espacio

El SMS, o Síndrome de Mareo Espacial (Space Motion Sickness), es una condición que afecta a los astronautas durante los primeros días de vuelo espacial. Es similar al mareo por movimiento que se experimenta en la Tierra, como el que se siente en los coches o barcos y puede manifestarse con síntomas como náuseas, vómitos, malestar general y cefaleas.
Las causas que se asocian con el SMS son: la ingravidez en el espacio, que provoca una desconexión entre las señales que el oído interno y los ojos envían al cerebro. Y el sistema vestibular, que en condiciones de microgravedad, provoca que los fluidos en el oído interno se comporten de forma diferente a la que lo hacen en la Tierra, haciendo que pueda experimentarse una sensación de desequilibrio y desorientación.

14. Reflejos vestibulo oculares

Fuera de nuestro planeta, las condiciones del entorno que nos rodea son muy diferentes. En entornos como la Luna, el polvo lunar afecta a la agudeza visual o en Marte, el predominio del espectro rojo pueden provocar que los reflejos vestíbulo-oculares (VOR) se vean alterados temporalmente en el espacio. Estos cambios en la percepción visual son necesarios para la estabilización de la imagen durante los movimientos de la cabeza. Aunque la agudeza visual estática y la percepción de profundidad generalmente no se ven significativamente afectadas, los estudios de vuelo espacial han demostrado variaciones en la respuesta del VOR, con una alta variabilidad individual. Durante los momentos en los que la gravedad experimentada por los astronautas cambia, se espera una disminución en su habilidad para estabilizar la mirada y fijar objetivos. La microgravedad también afecta a los movimientos oculares y la coordinación manual, con posibles ilusiones perceptivas en ambos entornos, según informes de cosmonautas.

15. Electroencefalografía (EEG)

Para analizar la función cognitiva de los astronautas se han realizado evaluaciones neuroconductuales, neuropsicológicas y pruebas como la resonancia magnética cerebral. Esta última, revela cambios estructurales en más del 50% de los los tripulantes después de regresar de la Estación Espacial Internacional (ISS). Por lo tanto se subraya la necesidad de realizar una evaluación que pueda realizarse con anterioridad y bajo las restricciones del entorno en la International Space Station para poder actuar en consecuencia. Se ha presentado como alternativa viable la electroencefalografía (EEG) , que mide la actividad eléctrica neuronal y es utilizado habitualmente en la polisomnografía durante vuelos espaciales. La capacidad del EEG para identificar alteraciones cerebrales antes de que se manifiesten cambios estructurales hace de ella una herramienta de monitoreo y evaluación continua en misiones espaciales.

16. Líquenes en el espacio

Los líquenes, asociaciones simbióticas de células de algas y hongos, son organismos que viven en condiciones extremas. Durante la misión Foton de la Agencia Espacial Europea, con más de 40 experimentos abordo, se demostró su resistencia en el espacio exterior. Expuestos al vacío, radiación y fluctuaciones térmicas, los líquenes de especies como Rhizocarpon Geographicum y Xanthoria elegans mantuvieron la fotosíntesis durante 14,6 días en órbita terrestre. Los líquenes, por su complejidad y capacidad de adaptación, ofrecen una perspectiva intrigante sobre la supervivencia y la posible colonización en entornos extraterrestres.

17. Los retos del entorno espacial para la humanidad

El entorno espacial presenta varios desafíos, como la radiación espacial, el ultra alto vacío, la ingravidez o los impactos de micro-meteoritos, entre otros. La radiación espacial puede afectar gravemente tanto a los sistemas electrónicos como a la salud humana, causando enfermedades como cataratas, cáncer y, en general, daños al ADN. La radiación espacial tiene un componente predecible y otro impredecible ligado a la actividad magnética del Sol. El vacío extremo del espacio hace necesario el desarrollo de estructuras presurizadas donde el ser humano pueda residir y operar. La ingravidez afecta la fisiología humana, provocando pérdida de masa ósea y muscular, y complicando tareas simples. Los micro-meteoritos, aunque pequeños, viajan a grandes velocidades y pueden perforar el casco de las naves. Además, para las naves operando en las órbitas más cercanas a la Tierra, la basura espacial, compuesta por restos de satélites y otros objetos, representa un riesgo significativo que puede dañar a naves y astronautas. Estos factores deben ser gestionados cuidadosamente para garantizar la seguridad y el éxito de las misiones espaciales.