Quince maneras en que la Estación Espacial Internacional beneficia a la humanidad en la Tierra

Los primeros diez años de la Estación Espacial Internacional (EEI) fueron la década de su construcción. La segunda década pasó de los estudios iniciales al uso total del laboratorio orbital. Ahora hemos entrado en la década de los resultados.

Con más de 20 años de experimentos realizados en la estación, se están materializando más avances que nunca.

Explora 15 maneras en que la estación espacial beneficia a la humanidad.

En su búsqueda para estudiar las estrellas de neutrones, el equipo que trabajó en el telescopio Explorador de la composición interior de las estrellas de neutrones (NICER, por sus siglas en inglés) creó y patentó una fuente de rayos X que podía encenderse y apagarse muy rápidamente. Esto también resultó ser lo que un neurorradiólogo del Hospital General de Massachusetts necesitaba en su búsqueda para mejorar las tomografías computarizadas (TC).

Las máquinas de TC tradicionales son grandes, pesadas y consumen mucha energía. Esto las hace difíciles de utilizar en entornos con pocos recursos. En lugar de hacer girar esta gran máquina de rayos X para capturar una tomografía computarizada, el Hospital General de Massachusetts y los equipos de NICER trabajaron juntos para crear un anillo estacionario de estas nuevas fuentes pequeñas de rayos X modulados que se pueden montar alrededor del paciente, encendiéndose cuando sea necesario. Esta técnica puede disminuir la cantidad de radiación a la que el paciente está expuesto y permitir una mejor calidad de imagen incluso en el nivel de radiación más bajo.

Limitar la exposición a la radiación es útil para los pacientes en la Tierra en la actualidad y potencialmente para los futuros astronautas en su camino a Marte. El dispositivo ha sido patentado, y ahora se trabaja adicionalmente para convertir el prototipo en un dispositivo que pueda ser sometido a pruebas.

Un estudio de la Estación Espacial Internacional sobre la estructura cristalina de una proteína asociada con la distrofia muscular de Duchenne (DMD) —un trastorno genético incurable— proporcionó indicios de compuestos que podrían inhibirla. Un profesor de la Universidad de Tsukuba, en Japón, utilizó esas pistas para diseñar varios compuestos prometedores, incluido el TAS-205. Un estudio de 2015 verificó la seguridad del compuesto TAS-205 para su uso en humanos, y en 2017 se publicó un pequeño ensayo clínico realizado en pacientes humanos. Un ensayo de fase 3 para examinar la efectividad de TAS-205 en situaciones similares al uso clínico real comenzó en diciembre de 2020 y continuará hasta 2027.

El equipo de investigación estima que el fármaco puede retardar a la mitad el avance de la DMD, lo que podría duplicar los años de vida útil de muchos pacientes.

Además de ser prometedor en el desarrollo de fármacos, el otro trabajo de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA, por sus siglas en inglés) sobre la cristalización de proteínas en microgravedad inspiró el desarrollo de una albúmina animal artificial. La albúmina es la proteína más abundante en la sangre, pero es difícil de cristalizar en la Tierra. Los investigadores utilizaron la estación espacial para cristalizar la albúmina de gatos y perros para comprender mejor las estructuras de estas proteínas y cómo se forman. Los veterinarios en hospitales de animales tienen problemas para proporcionar tratamientos de transfusión de sangre ya que no existen grandes almacenes de sangre animal donada, un problema que podría verse afectado positivamente por la posible aplicación de este trabajo a la medicina veterinaria.

La creación del robot Robonaut de la estación espacial condujo al desarrollo de un guante robótico de fuerza industrial. La NASA y General Motors (GM) desarrollaron un prototipo de Robonaut y lo sometieron a pruebas en la estación, donde realizó con éxito tareas simples junto a los astronautas. El equipo luego reconfiguró la parte de Robonaut parecida a una mano en un dispositivo portátil para ayudar tanto a los astronautas como a los trabajadores de empresas automotrices a evitar la fatiga y las lesiones en las manos. Inicialmente llamado Robo-Glove, el dispositivo ahora está disponible comercialmente como Ironhand, y es producido por Bioservo Technologies de Suecia.

Las personas nacidas después de noviembre de 2000 siempre han conocido la vida con seres humanos en el espacio: crecieron en un mundo con una Estación Espacial Internacional orbitando sobre sus cabezas. Podemos llamarlos “la generación de la estación”: personas para quienes el espacio siempre ha parecido accesible, un lugar donde científicos de todo el mundo llevan a cabo sus investigaciones. Numerosos estudiantes de todo el mundo incluso han enviado a la estación su propia investigación o código. Han ayudado a realizar experimentos de secuenciación de ADN como parte del programa Genes en el espacio, o han controlado robots usando su código como parte del Reto Kibo de Programación de Robots. Muchos han diseñado y desplegado pequeños satélites desde la estación espacial, enviando su trabajo a la órbita terrestre baja.

Los datos de la carga útil Experimento de radiómetro térmico espacial ECOSystem en la estación espacial (ECOSTRESS, por sus siglas en inglés) de la NASA ya han tenido muchas aplicaciones. ECOSTRESS mide cambios sutiles en la temperatura para identificar el estrés de las plantas. Esas mismas mediciones se pueden utilizar para identificar el calor extremo, como el producido por incendios o flujos de lava, y para estudiar el movimiento de las corrientes de aguas cálidas y las olas de calor en las ciudades.

Los datos de ECOSTRESS se han empleado en los esfuerzos para reducir el calor absorbido por las superficies de las ciudades, asignar mejor el agua, reducir el riesgo de incendios en los bosques, medir el estrés de las plantas, buscar fuentes de energía geotérmica, rastrear mosquitos y ayudar a los agricultores a regar sus campos de manera eficiente. Por ejemplo, los investigadores del programa Cool Streets LA (“calles frescas de Los Ángeles”), que estudian diferentes materiales que podrían reducir el calor urbano, utilizaron datos de ECOSTRESS para ver cómo cambió el calor superficial de los vecindarios cuando se aplicó algún recubrimiento. Encontraron que un delgado recubrimiento gris puede hacer que una calzada de asfalto refleje el Sol como una calzada de concreto, reduciendo el calor circundante en alrededor de un grado Celsius (unos 2 grados Fahrenheit).

Para las personas que viven en las principales ciudades con hospitales totalmente equipados, tener acceso a una tecnología de imágenes médicas rápida y precisa no suele ser un problema. Sin embargo, cuando los centros médicos no están al alcance de la mano, el acceso a esta tecnología puede significar la diferencia entre la vida y la muerte.

Para atender a los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional, se capacitó a los miembros de la tripulación para que utilicen una pequeña unidad de ultrasonido a fin de examinar a otros miembros de la tripulación mediante el estudio de Ultrasonido de diagnóstico avanzado en microgravedad (ADUM, por sus siglas en inglés).

En asociación con la Red Mundial Interactiva Centrada en Ultrasonidos Críticos (WINFOCUS, por sus siglas en inglés), el equipo de ADUM tomó técnicas desarrolladas para los astronautas de la estación y las adaptó para su uso en áreas remotas de la Tierra mediante el desarrollo de protocolos para realizar rápidamente procedimientos complejos a distancia con orientación y capacitación de expertos. Utilizando los métodos de ADUM, WINFOCUS ha capacitado a más de 45.000 médicos y proveedores de práctica avanzada en más de 60 países. A medida que se empodera a los proveedores de atención médica locales, más pacientes pueden acceder a una atención oportuna con diagnósticos de calidad, lo que hace que el sistema de atención médica sea más eficiente al permitir un diagnóstico y tratamiento más tempranos.

Utilizando el sistema de Astrocultivo Avanzado (ADVASC, por sus siglas en inglés) de la NASA, las tripulaciones de la estación cultivaron con éxito dos generaciones de plantas de Arabidopsis thaliana, un organismo modelo que es bien conocido y utilizado con frecuencia en experimentos de biología básica. El sistema proporcionó un control preciso de los parámetros ambientales para el crecimiento de las plantas, incluyendo temperatura, humedad relativa, luz, suministro de nutrientes líquidos y concentraciones de dióxido de carbono y etileno.

Los científicos adaptaron el sistema ADVASC para su uso en la purificación de aire en la Tierra. Inicialmente utilizado para prolongar la vida útil de frutas y verduras en tiendas de comestibles, la tecnología llamó la atención de los vinicultores, que la utilizaron en sus bodegas para mejorar las condiciones de almacenamiento. Muchas empresas también utilizan ahora esta tecnología en purificadores de aire que han demostrado ser eficaces para eliminar el virus SARS-CoV-2. Las empresas han producido y distribuido una gran cantidad de purificadores durante la pandemia. Una tecnología aparte sometida a prueba para detectar contaminantes en la estación espacial fue incluida en un sensor de aire utilizado en la Tierra para generar un “índice de riesgo de propagación del virus” en espacios compartidos, lo que permite a las personas saber que deben reducir las aglomeraciones o tomar otras medidas para limitar el riesgo.

La más reciente formulación del aerosol para telas Febreze Unstopables TOUCH Fabric Spray de Procter & Gamble (P&G), con tecnología de liberación de olores activada por el tacto, es la primera de esta empresa en incorporar materiales basados en su investigación de coloides realizada en la estación.

Los coloides son mezclas de partículas diminutas suspendidas en un líquido. Incluyen mezclas naturales como leche y agua fangosa, así como productos manufacturados, desde champú hasta medicamentos. El estudio de los coloides se complica por el hecho de que la gravedad hace que algunas partículas suban y otras se hundan. La microgravedad elimina esa complicación y hace posible investigaciones como los Experimentos Avanzados de Coloides (ACE, por sus siglas en inglés) realizados por la NASA, el Laboratorio Nacional de la EEI y P&G.

P&G dice que el trabajo en la estación les ayudó a concebir y entender la formulación, permitiéndoles crear un fluido que se ve y se siente como agua. A partir de 2022, las investigaciones de la estación ha contribuido a tres nuevas patentes para esta empresa.

Las retinas artificiales podrían restaurar la visión de forma significativa a los millones de personas en la Tierra que sufren enfermedades degenerativas de la retina. La compañía LambdaVision, con sede en Estados Unidos, ha llevado sus experimentos a la estación espacial cinco veces, trabajando hacia su objetivo de fabricar retinas artificiales en microgravedad. LambdaVision está evaluando un proceso de fabricación para desarrollar retinas humanas artificiales utilizando una proteína activada por la luz llamada bacteriorodopsina, que podría reemplazar la función de las células dañadas del ojo que detectan la luz. El proceso crea implantes aplicando una capa tras otra de una película delgada. La microgravedad puede mejorar la calidad y estabilidad de estas películas al limitar la agregación y sedimentación de las partículas que se producen en la Tierra. El experimento, que se lanzó en diciembre de 2021, demostró por primera vez la fabricación en microgravedad de una película de 200 capas. Este es un paso crucial hacia el uso de un entorno de microgravedad para la fabricación de materiales médicos que cambian vidas.

El estudio PCG-5 patrocinado por el Laboratorio Nacional de la EEI se centra en mejorar la manera en que se administran los medicamentos a los pacientes. El estudio consistió en desarrollar una forma cristalina más uniforme del anticuerpo monoclonal Keytruda®, que se utiliza para tratar varios tipos de cáncer, incluyendo el melanoma y el cáncer de pulmón. Los anticuerpos monoclonales no se disuelven fácilmente en líquido. Eso dificulta la creación de un medicamento que se pueda administrar mediante una inyección en un consultorio médico en lugar de hacerlo por vía intravenosa, lo que requiere que los pacientes pasen horas en una clínica para recibir el medicamento.

El PCG-5, un estudio de Merck Research Laboratories, produjo suspensiones cristalinas de alta calidad que podrían permitir que Keytruda® sea administrado mediante una inyección, haciendo que el tratamiento sea más conveniente para los pacientes y cuidadores, al tiempo que reduce significativamente el costo. Este trabajo está en curso, al igual que la investigación sobre otras terapias potenciales, según Merck Research Laboratories.

Los científicos utilizan la Estación Espacial Internacional como campo de pruebas para estudiar cómo mantener a los astronautas seguros y saludables en misiones de larga duración. En 2016, la astronauta de la NASA Kate Rubins realizó con éxito la primera secuenciación de ADN en el espacio, abriendo las puertas a investigaciones de biología molecular en condiciones de vuelos espaciales. El equipo utilizó una plataforma de secuenciación llamada “MinION”, un dispositivo no más grande que un teléfono celular, para leer las bases de ácido nucleico en muestras enviadas a la estación para su estudio.

Esta tecnología puede permitir a los científicos identificar rápidamente los patógenos en la estación espacial o en futuras misiones de exploración, e incluso identificar potencialmente la vida en otros planetas del sistema solar, si esta comparte una bioquímica común con la vida tal como la conocemos en la Tierra. El uso de este dispositivo en el espacio también puede ayudar a proporcionar información a los investigadores que utilizan el dispositivo en lugares remotos de la Tierra.

La astronauta de la NASA Kate Rubins se prepara para ejecutar el experimento del secuenciador de biomoléculas. El experimento demostró, por primera vez, que la secuenciación del ADN es factible en una nave espacial en órbita. Un secuenciador de ADN situado en el espacio podría identificar microbios, diagnosticar enfermedades y ayudar a los investigadores a comprender la salud de los miembros de la tripulación; además, tiene el potencial de ayudar a detectar vida en otras partes del sistema solar con base en el ADN.

La temperatura interna del cuerpo aumenta más rápido durante la realización de ejercicios en la estación espacial que en la Tierra. El experimento ThermoLab de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) ha investigado la regulación de la temperatura corporal y las adaptaciones cardiovasculares en los miembros de la tripulación desde 2009.

La tecnología que mide la temperatura corporal desarrollada para el estudio por la empresa alemana Dräge ha comenzado a marcar la diferencia en la Tierra. Los dispositivos se han implementado en muchas clínicas para monitorear las incubadoras para recién nacidos y a los pacientes durante cirugías, y se han utilizado para estudiar cómo el calor extremo afecta a los agricultores en Kenia y Burkina Faso. Otra aplicación del dispositivo es el monitoreo de señales de fatiga en personas que trabajan en condiciones extremas, como bomberos y pilotos de aviones de caza.

Muchos experimentos en la estación están descubriendo nueva información y proporcionando pistas de antiguos misterios científicos. Esta información ayuda a los investigadores a mejorar la comprensión de la humanidad de factores como la combustión o la física de los fluidos, lo que puede conducir a mejoras en todos los aspectos, desde la eficiencia en el consumo de combustible hasta el enfriamiento de aparatos electrónicos.

Cuando los investigadores del estudio FLEX de la NASA analizaron los extintores de incendios estudiando cómo se queman las gotas de combustible, hicieron un descubrimiento sorprendente: la “quema” continua a baja temperatura después de la extinción aparente de la llama. Ahora conocido como llamas frías, este proceso de combustión es distinto de las llamas de una fogata que nos dan calor. Las llamas típicas producen hollín, dióxido de carbono y agua. Las llamas frías producen monóxido de carbono y formaldehído. Aprender más sobre el comportamiento de estas llamas químicamente diferentes podría conducir al desarrollo de vehículos más eficientes y menos contaminantes.

Las conversaciones con los astronautas, las historias grabadas por miembros de la tripulación y los videos científicos educativos grabados a bordo de la estación llevan a toda la humanidad en su exploración del cosmos. El programa Radioaficionados en la Estación Espacial Internacional (ARISS, por sus siglas en inglés) ofrece a los estudiantes de todo el mundo la oportunidad de hacer preguntas directamente a un astronauta en órbita mientras aprenden los conceptos técnicos básicos de las operaciones de los radioaficionados. El programa ha conectado a más de 250.000 participantes con la estación espacial y con más de 100 miembros de la tripulación. Otros cientos de miles de estudiantes también se han conectado con los astronautas a través de conexiones desde el espacio con fines educativos, ayudando a inspirar a las nuevas generaciones de científicos e ingenieros.

Lee más sobre los beneficios de la estación espacial aquí. Mira la publicación completa "Beneficios para la Humanidad 2022" de la Estación Espacial Internacional aquí. Para actualizaciones diarias sobre las investigaciones científicas que ocurren a bordo de la estación, síguenos en Twitter en la cuenta @ISS_Research, en Noticias recientes de investigación y tecnología de la Estación Espacial, o en la página de la estación espacial en Facebook. Para tener la oportunidad de ver la estación espacial pasar por encima de tu ciudad, visita Spot the Station.

Read this story in English here.