El Torso Fantasma

Un extraño viajero espacial llamado Fred gira en órbita alrededor de la Tierra en la Estación Espacial Internacional. ¿Su trabajo? Proteger a los astronautas de la radiación espacial.

Mayo 4, 2001 -- Fred no tiene brazos. No tiene piernas. Su trabajo es proteger a los astronautas.

Fred es el Torso Fantasma, una maqueta de aproximadamente 43 Kg de peso y 90 cm de altura de la parte superior del cuerpo humano. Debajo de la piel artificial de Fred se encuentran huesos verdaderos. Los órganos de Fred -- el corazón, cerebro, tiroides, colon y demás -- están hechos de un material plástico que duplica, tanto como es posible, la densidad de los tejidos humanos.

Arriba: El Torso Fantasma, conocido también como "Fred," es un modelo anatómico del torso y la cabeza humanos. Dentro de Fred existen cientos de dispositivos para detección de radiación [más información]

Fred, quien por los próximos cuatro meses estará a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI), medirá la cantidad de radiación a la que los astronautas estarán expuestos. Las partículas de alta velocidad que pasan a través del cuerpo humano pueden trastornar la manera como funcionan las células. Aunque ningún astronauta ha sido diagnosticado con enfermedad de radiación espacial , una exposición excesiva podría resultar en problemas de salud.

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"Creemos que la dosis actual de radiación que recibe la tripulación de la EEI es demasiado pequeña para preocuparnos," dice el Dr. Gautam Badhwar, principal investigador del estudio del Centro Espacial Johnson. "Una posible causa de enfermedad de radiación podría aparecer durante una caminata espacial simultánea con un evento solar, en el caso hipotético de que un miembro de la tripulación no pudiese ser transportado dentro de la seguridad de la Estación." Pero aún nos queda mucho por aprender, agregó y aquí es donde Fred puede ayudar.

El Torso Fantasma está diseñado para hacer tres cosas, explica Badhwar. Primero, determinará la distribución de dosis de radiación dentro del cuerpo humano en varios órganos y tejidos. Segundo, proveerá una manera de correlacionar esas dosis con medidas tomadas sobre la piel. "En el pasado, hemos registrado sólo las dosis sobre la piel," explica Badhwar, "mientras que el riesgo para la tripulación se determina por la exposición de los órganos internos." Finalmente, el Fantasma ayudará a verificar la precisión de modelos que predicen cómo la radiación se mueve dentro del cuerpo.

Tres tipos de radiación pueden presentar peligros para los astronautas en el espacio.

La más seria proviene de Rayos Cósmicos Galácticos (Galactic Cosmic Rays, GCRs en inglés) -- el núcleo de átomos acelerados por explosiones de supernovas fuera de nuestro sistema solar. Los núcleos de los rayos Cósmicos pueden ser tan livianos como el hidrógeno, tan pesados como el hierro, o cualquier cosa entre estos dos extremos. Puesto que no tienen el manto de electrones con carga negativa que los rodean, los GCRs tienen carga positiva. Cuanto más pesado es el núcleo, más aumenta la carga eléctrica, explica Badhwar. "Los aumentos en la carga eléctrica aumentan también la energía que las partículas pueden depositar en los tejidos."

Arriba: Las explosiones de supernova como esta aceleran el núcleo atómico hasta cerca de la velocidad de la luz. Los "rayos cósmicos" que resultan son un peligro potencial para los astronautas. [más información]

Otras formas de radiación de partículas consisten, en su mayoría, de protones. La mayor parte de los protones de alta energía encontrados en el sistema solar provienen del Sol. Aunque su carga eléctrica no es tan alta y tienen menos energía que los GCRs, los protones solares pueden también ser peligrosos cuando se presentan en estallidos intensos que se conocen como erupciones solares.

La tercera clase de radiación, que se encuentra alrededor de la tierra en áreas conocidas como Cinturones Van Allen, consiste, en su mayoría, de productos secundarios de la interacción de rayos cósmicos galácticos, que han sido atrapados por el campo magnético de la Tierra.

Parte de esta radiación atrapada se encuentra en una región sobre la costa de Brasil, conocida como la "Anomalía del Atlántico Sur". "La Estación Espacial pasa sobre esta Anomalía aproximadamente cinco veces al día," dice Badhwar. El recorrido sobre la Anomalía dura cuanto mas de 22 a 23 minutos. Eso está bien, dice.

"Si usted cruza el área de radiación atrapada en menos de 20 minutos, esto quiere decir que por los siguientes setenta minutos el cuerpo tiene tiempo de reparar, al menos parcialmente, los daños causados por la radiación." La radiación originada por las erupciones solares puede causar más daño, dice, simplemente por que ésta llega en una concentración que no le da tiempo al cuerpo para recobrarse.

Arriba: La "Anomalía del Atlántico Sur " es un área de radiación atrapada localizada sobre la costa oriental del Brasil. [más información]

Para medir la radiación espacial mientras esta se propaga por todo el cuerpo de Fred, Badhwar y su grupo han rebanado a Fred horizontalmente en 35 tajadas de 2,5 cm (una pulgada.) En cada sección han hecho orificios para insertar detectores de radiación llamados dosímetros. El Torso contiene 416 dosímetros pasivos basándose en cristales de litio, los cuales simplemente registran la dosis de radiación total recibida durante la misión. Fred está también equipado con cinco detectores activos. Estos, colocados en el cerebro, la tiroides, el corazón el colon y el estómago del Fantasma, pueden registrar la hora en que la exposición a la radiación tuvo lugar.

"Con los detectores activos, podemos establecer la relación entre el momento cuando se recibió la radiación y la posición de la nave espacial," explica Badhwar. "De forma muy confiable podemos separar los tiempos durante los cuales estábamos en la Anomalía y cuando estábamos en la región de los Rayos Cósmicos Galácticos." Esta clase de separación permite que los modelos derivados de esta información sean también aplicables a misiones interplanetarias. Para determinar la exposición de los astronautas en un viaje a Marte, por ejemplo, "solo tenemos que descontar las partículas del Cinturón Van Allen," dice Badhwar.

Los modelos de Radiación inventados por Badhwar y sus colegas permitirán estimar cuanta radiación llega a los órganos internos de los astronautas, simplemente observando las dosis sobre la piel. Esto es importante, porque siendo que los límites aceptables de radiación se basan en la exposición de los órganos internos, para propósitos prácticos lo único que puede medirse es lo que ocurre sobre la piel.

Derecha: El Torso Fantasma consiste de 35 "secciones" recubiertas por un "vestido" Nomext. [ más información]

Estos modelos son también escalables. En lugar de producir una evaluación de riesgo generalizada para todos los miembros de la tripulación, la evaluación puede ser "hecha a la medida" para cada uno de ellos teniendo en cuenta su estatura, peso e inclusive sus historias personales: la manera como un astronauta vuela en una nave espacial, o qué exámenes médicos ha tenido él o ella. Todo esto contribuye, dice Badhwar, al total de radiación a que un tripulante puede estar expuesto.

Hasta nuestra bacteria interior debe observarse con cautela: Si un miembro de la tripulación recibe una alta dosis de radiación, esto podría matar las bacterias digestivas que son esenciales para descomponer el alimento que recibe.

Los miembros de la tripulación de la Estación Espacial enviarán información tomada por los cinco dosímetros activos del Fantasma hacia la tierra, más o menos cada diez días. Cuando el Torso regrese a la Tierra el próximo otoño, Badhwar y su grupo podrán también examinar los resultados de los detectores pasivos de Fred.

"Lo que más nos interesa de todo este ejercicio, es la seguridad de que podemos tener una evaluación confiable de cual es la exposición real de los órganos," dice. El objetivo es asegurarnos que la tripulación está expuesta al mínimo posible de radiación.

Radiación Espacial: Su Efecto en los Humanos -- del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial

Radiación Ionizante en el Espacio -- estudios básicos del Grupo de Ambiente y Efectos Espaciales de NASA/MSFC

Especificaciones del Torso Fantasma -- de la sala de redacción del Centro Marshall de Vuelo Espacial

Rayos Cósmicos Galácticos -- Estos Rayos (GCRs) provienen de más allá de nuestro sistema solar, pero generalmente de la Vía Láctea. Aprenda más sobre este tópico en la Página de Internet de NASA/Goddard.

Experimentos sobre Radiación en la EEI -- Tres experimentos sobre radiación se llevan a cabo en la Estación Espacial.

Arriba: Los Rayos Cósmicos Galácticos consisten de muchos elementos, aunque predominan los núcleos livianos. Los núcleos pesados tienen una carga eléctrica más alta y son más dañinos para los tejidos humanos. [más información]