¿CUÁLES SON LAS PREOCUPACIONES DE SALUD AL VIAJAR A MARTE?

UN MINI LABORATORIO EN UN MINI SATÉLITE BUSCA RESPUESTAS

El espacio es un entorno hostil. Esto, además de las grandes distancias, hace que los viajes espaciales tripulados sean bastante difíciles. Los problemas centrales incluyen la ingravidez y la exposición a la radiación cósmica. Cualquiera que planee viajes de larga duración a través del universo debe ser consciente y comprender completamente el efecto que estos problemas tienen en los procesos biológicos. Sin embargo, la exploración espacial con sujetos humanos es muy costosa y extremadamente compleja. Por ello, el proyecto británico BAMMsat ha desarrollado un minilaboratorio que se transporta al espacio con un minisatélite para realizar allí estudios científicos con los mínimos recursos disponibles. Un motor de FAULHABER está a bordo.

La luna, que pronto será visitada de nuevo por varias naciones que viajan por el espacio, está a un tiro de piedra. Incluso con la tecnología de las décadas de 1960 y 1970, el viaje al satélite de la Tierra tomó solo tres días. Sin embargo, el próximo gran destino para los vuelos espaciales tripulados es Marte. Una nave espacial necesita nueve meses para llegar a nuestro planeta vecino; por lo tanto, el viaje de ida y vuelta tomaría un año y medio. Durante este tiempo, la tripulación estaría expuesta a la gravedad cero ya los altos niveles de radiación que se encuentran en el espacio. El efecto que tienen tales condiciones a largo plazo no se ha investigado completamente.

"El impacto de la gravedad cero y la exposición a la radiación cósmica solo pueden investigarse parcialmente aquí en la Tierra", dice Aqeel Shamsul, que supervisa el proyecto BAMMsat en la Universidad de Cranfield, Inglaterra. "Los experimentos en el espacio plantean desafíos particulares y requieren un transporte de cohetes, tiempo de astronauta y logística bastante costosos. Esto, a su vez, restringe las posibilidades de investigación sobre sistemas biológicos en condiciones espaciales".

CubeSats: el segmento aeroespacial de bajo costo

Hace algunos años, su grupo de trabajo estudiantil se fijó el objetivo de encontrar una solución práctica y de bajo costo a este dilema. La idea era desarrollar un laboratorio en miniatura automatizado que pudiera realizar de forma autónoma una variedad de experimentos en cultivos microbianos y organismos superiores simples. Las dimensiones estaban predefinidas: la configuración de prueba tenía que caber dentro de un "3U CubeSat".

CubeSats, o satélites cuboides, se han utilizado desde 2004. Son módulos cuboides estandarizados para satélites de pequeña escala con un peso de lanzamiento bajo y costos de lanzamiento correspondientemente bajos. Anunciaron el comienzo de una especie de segmento aeroespacial de bajo costo. El CubeSat más pequeño tiene la designación 1U (una unidad). Mide alrededor de 11×10×10 centímetros y pesa un máximo de 1,33 kilogramos. Un CubeSat 3U mide 34×10×10 centímetros y pesa cuatro kilos. Varios CubeSats, también satélites de diferentes tamaños, pueden ser lanzados juntos en un cohete y los costos de transporte compartidos.

Motores CC de Faulhaber para el sistema BAMMsat del minilab aeroespacial

Sistema BAMMsat

Un nematodo como piloto de pruebas

El minilaboratorio del equipo BAMMsat cabe dentro de una carcasa de 3U, que es aproximadamente del mismo tamaño que una caja de zapatos para un par de bailarinas planas. Los experimentos se realizan en especímenes de Caenorhabditis elegans. Se trata de un nematodo que mide apenas un milímetro de longitud y normalmente vive en suelos de zonas de clima templado. El 83 por ciento de sus genes son comparables con los genes humanos, razón por la cual se usa con frecuencia en la tierra para estudios en áreas como la gerontología, la fisiología muscular y la radiobiología. En el espacio, las células de C. elegans reaccionan a la gravedad cero ya la exposición a la radiación de manera similar a las células humanas.

Un elemento clave del laboratorio espacial en miniatura es un disco redondo con varias cámaras en el que se guardan las muestras biológicas. Las cámaras tienen aberturas de entrada y salida a través de las cuales pueden introducirse o extraerse pequeñas cantidades de fluido. Esto permite suministrar alimento a los nematodos y eliminar sus excreciones. Además, también se alimentan varias sustancias farmacéuticas para estudiar su efecto en condiciones espaciales.

Al girar el disco, las cámaras se pueden mover frente a una lente de microscopio. Un espectrómetro puede determinar las propiedades bioquímicas del material dentro de la cámara, como la proporción de proteínas. De esta forma, es posible realizar muchos experimentos diferentes en el mismo sistema, una novedad para este tipo de instrumentos. En lugar de nematodos, las cámaras también podrían contener cultivos microbianos, por ejemplo. Los datos de los experimentos son recopilados por la computadora de a bordo y enviados a la tierra.

Torque para el disco giratorio

"Uno de los aspectos más importantes de este proyecto fue mantener el peso al mínimo", explica Aqeel Shamsul. "Esto nos permitió colocar el módulo dentro del CubeSat de 3U y garantizar la viabilidad económica del proyecto. Un elemento clave aquí fue la unidad para el disco de muestra. No solo tiene que ser extremadamente pequeño y liviano, sino que también debe entregar un alto par y operar con extrema precisión durante todo el tiempo de la misión de varios meses a un año".

DC-Motors de Faulhaber para el cabezal del sistema BAMMsat del minilab aeroespacial

El equipo de BAMMsat originalmente había planeado usar un motor paso a paso para esta tarea. Los expertos de la filial británica de FAULHABER, EMS, pusieron en juego una solución diferente: el motor de corriente continua con escobillas de la serie SR con un diámetro de 22 milímetros demostró ser ideal para los requisitos especiales de la aplicación. Un codificador IEH3-4096 proporciona la base para el control de ajuste fino; un reductor planetario 20/1R maximiza el par. Esto asegura que las cámaras de muestras siempre se muevan a la posición deseada y que los experimentos puedan llevarse a cabo según lo planeado.

El minilab pasó su bautismo de fuego en el otoño del año pasado. El 21 de octubre en el norte de Suecia, un globo lo llevó a la estratosfera. Permaneció allí durante cinco horas durante las cuales todos los sistemas a bordo superaron con éxito las pruebas realizadas en condiciones similares a las que se encuentran en el espacio. Luego, frenado por un paracaídas, el módulo CubeSat aterrizó sin daños en Finlandia. El primer lanzamiento por cohete está previsto para 2024; El equipo de BAMMsat tiene la intención de producir más módulos y, por lo tanto, hacer factible la bioinvestigación de bajo costo en el espacio. "Creo que con nuestra tecnología podemos hacer una contribución significativa al mayor desarrollo de los vuelos espaciales tripulados", dice Aqeel Shamsul. "Aparte de eso, nuestro minilaboratorio abre posibilidades completamente nuevas y, sobre todo, financiables para realizar una serie extensa de experimentos bioquímicos en condiciones espaciales".