Microgravedad, tu salud futura se cultivará en el espacio

La gravedad terrestre es la principal barrera a la exploración espacial humana y la colonización espacial porque la energía necesaria para sacar a una persona del planeta es formidable. Sin embargo, entre los proyectos espaciales futuros y presentes destaca el aprovechamiento de las condiciones de microgravedad que se dan entre la Tierra y el espacio.

Con ayuda de Yossi Yamin, cofundador y CEO de Space Pharma, analizamos la importancia de estas condiciones del espacio próximo y su potencial para mejorar la calidad de la vida sobre el planeta en el futuro próximo. Así se puede usar la gravedad (o su falta) para innovación médica, farmacéutica o biotecnológica, entre muchas otras. ¿Tendremos industria pesada en el espacio?

Qué es la microgravedad

La microgravedad, simplifica Yossi Yamin, es una «condición en la que las personas o los objetos están ingrávidos». Formalmente, sí hay algo de gravedad, pero el campo gravitatorio efectivo es lo suficientemente débil como para que los cuerpos se encuentren en un fenómeno llamado ‘caída libre’. Los pocos astronautas que han experimentado esto describen una sensación de ‘caída hacia todas direcciones’ a la vez.

Lo fascinante de este fenómeno es el comportamiento de la materia ante la ausencia de gravedad fuerte. Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional, ubicada en una órbita en la que hay unos 8,7 m/s² (sobre la Tierra, 9,8 m/s²), pero orbita a tal velocidad que la aceleración centrífuga anula casi por completo la gravedad terrestre. En ella, los líquidos ‘caen’ o ‘se derraman’ en todas direcciones, formando esferas:

Scott Kelly, astronauta, con una esfera de líquido de color verde. Chris Hadfield, otro astronauta, sufrió un episodio tenso cuando, en una salida de la ISS, uno de los ojos empezó a lagrimar. En lugar de caer, las lágrimas formaron una película que le impidieron ver.

Cómo eliminar la gravedad terrestre

En la película de ciencia ficción Interstellar (2014), la humanidad descubría cómo manipular la gravedad, aunque en la actualidad no se sabe si esto podría llegar a ser una posibilidad remota. Hasta la fecha, se disponen de cuatro formas de conseguir microgravedad, todas ellas intensivas en energía:

• Torres de caída libre. Consiste en una alta torre dentro de la cual es posible dejar caer un objeto, que experimenta condiciones de microgravedad. En Bremen (Alemania) hay una torre del Centro de Astronáutica Aplicada y Microgravitación con 122 metros de altura interior que permite hasta 9 segundos de microgravedad gracias al uso de una catapulta.
• Vuelos parabólicos. Extraordinariamente complejos y no precisamente baratos, estos vuelos consisten en un avión de grandes dimensiones que acelera en un ángulo próximo a 45º y luego ‘se deja caer’ de forma controlada. En su interior se dan condiciones próximas a las 0 g. Se han logrado tiempos de microgravedad próximos a los 24 segundos.
• Cohetes de sondeo. Aún más caros por el consumo de combustible y la tecnología implicada, los cohetes de sondeo son naves no tripuladas que permiten unos 10 minutos de microgravedad según la NASA, dejando caer un mini-laboratorio desde una altura impresionante.
• Estaciones espaciales en órbita. Ya fuese en la antigua MIR, la actual ISS o la nueva Tiangong (天宫空间站), la órbita baja de la Tierra es difícil de alcanzar, pero permite condiciones de microgravedad virtualmente infinitas y sin límites temporales.

¿En qué nos ayuda la microgravedad de la órbita terrestre baja?

Como cuenta Yossi Yamin, «la gravedad afecta a todo en la Tierra, desde cómo se activan y desactivan nuestros genes en el cuerpo hasta cómo se forma el óxido de silicio en un semiconductor para la industria de los nanochips». La ausencia de gravedad afecta de forma diferente a la materia, de modo que es posible «desarrollar nuevos materiales y productos farmacéuticos» porque las sustancias trabajan de una forma distinta. Hay cientos de casos, pero algunas curiosidades de la microgravedad son que:

• Una olla no burbujea. El fenómeno de convección por el cual las sustancias líquidas y gaseosas calientes y menos densas tienden a ‘subir’ no se da.
• Las hemorragias internas no se detienen sin mucha ayuda. En la Tierra, el peso propio del cuerpo facilita el drenado interno y la coagulación.
• El cerebro se deforma ligeramente debido al aumento de la presión intracraneal.
• El flujo de partículas que conforman la cabeza ardiendo de una cerilla es esférica en el espacio.

Microgravedad para entender el cuerpo humano

Alguno de los puntos de arriba han servido de gran ayuda para entender algunos de los mecanismos de regulación del cerebro aquí en la Tierra. Después de pasar 172 días en el espacio, 12 cosmonautas rusos pasaron por un escáner cerebral llamado resonancia magnética de difusión (dMRI).

Al cotejar esa imagen con una realizada antes de salir del planeta se ha llegado a conclusiones fascinantes en este estudio, como que cambia la estructura cerebral, algo que confirma lo hallado por otro equipo de investigadores un par de años antes. Esta información será clave para entender el cerebro y sus enfermedades o dolencias asociadas.

Laboratorios farmacéuticos en el espacio

Debido a que la materia se comporta de forma diferente, el espacio resulta un estupendo laboratorio farmacéutico capaz de facilitar procesos químicos que no se dan sobre la superficie del planeta.

Como nos indica Yossi Yamin, «la falta de gravedad puede ayudar a desarrollar nuevos materiales y productos farmacéuticos«, por ejemplo, ayudando a cultivar cristales puros de proteínas que podrían utilizarse para el diseño de fármacos basado en la inteligencia artificial».

Esto puede sonar muy técnico, pero «debido a la lenta difusión en el espacio, un compuesto farmacológico podría cambiar su estructura y generar nuevos polimorfos», es decir, nuevas estructuras con una composición idéntica pero distinta forma. Y, por tanto, distintas y nuevas propiedades farmacéuticas, que habrá que testar.

Anticuerpos espaciales

Hace décadas que se sabe que el sistema inmune funciona distinto sin gravedad. Formalmente, reduce de forma notable su eficacia. Algo ocurre en un entorno de microgravedad que hace que este sistema trabaje de otra forma, y precisamente esto nos ayuda a entender el mecanismo de los anticuerpos y usar este conocimiento en la Tierra.

Estudiar el sistema defensa humano en un entorno extremo es clave para adelantarnos a futuras amenazas aquí abajo, algo clave con la aparición de superbacterias. Pero, además, la microgravedad se ha demostrado útil para fabricar «formulaciones de anticuerpos de alta concentración», nos cuenta Yossi Yamin. En la Tierra no pueden sintetizarse.

En 2018, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) estadounidense y la NASA firmaron un acuerdo para explorar la posibilidad de producir nuevas terapias en el espacio.

¿Fábricas en gravedad cero?

En la actualidad aún no disponemos de los recursos como para fabricar en el espacio para enviar recursos al planeta, aunque es posible que las próximas décadas abran esta posibilidad. En microgravedad no es posible únicamente producir mejores sistemas de anticuerpos, sino también nuevos materiales. Incluida equipación médica y sanitaria.

Fabricar en el espacio es un sueño desde la década de los 60, aunque ahora sí estamos cerca de lograrlo. En su libro Cómo gastar un billón de dólares, Rowan Hooper señala la importancia de enviar la industria pesada al espacio a fin de preservar los recursos terrestres. Dar con nuevos métodos de fabricación en microgravedad será un pilar importante.

La barrera y oportunidad del espacio

Si la microgravedad es parte de la solución a muchos de los retos de la humanidad, la gravedad es sin duda una de las barreras más acusadas. Extraer materia del planeta es complicadísimo. Apenas unas pocas docenas de personas han logrado salir del tirón gravitatorio del planeta, y lo han hecho a un coste de recursos inmenso. Pero esto se está reduciendo.

Tecnología como los CubeSats, «un sistema modular personalizable diseñado para permitir a los investigadores llevar a cabo experimentos autónomos de principio a fin en órbita», dice Yossi Yamin, han abaratado mucho la investigación espacial, como también lo ha hecho la tecnología de cohetes reutilizables. Y el mecanismo SpinLaunch, un sistema de lanzamiento cinético que es una suerte de ‘tirachinas centrífugo’ podría abaratarlo aún más.

«Estamos a las puertas de un gran número de estaciones espaciales comerciales, minitransbordadores y tecnologías superiores que pueden alcanzar la órbita», señala nuestro experto, quien pone el foco en las oportunidades que nos dará superar la barrera gravitatoria y usar esta fuerza a nuestro favor. «La misión de SpacePharma es simplificar el complicado proceso de enviar experimentos al espacio y hacerlo más accesible».