La Estación Espacial Internacional prueba organismos y materiales en el espacio


El espacio puede parecer vacío, pero contiene temperaturas extremas, altos niveles de radiación de fondo, micrometeoroides y el resplandor del sol sin filtrar. Además, los materiales y equipos en el exterior de la Estación Espacial Internacional están expuestos al oxígeno atómico (AO) y otras partículas cargadas mientras orbita la Tierra en el borde mismo de nuestra atmósfera. Solo los materiales, equipos y organismos más resistentes pueden resistir este entorno hostil, y los científicos que realizan investigaciones en el laboratorio en órbita han identificado algunos de ellos para una variedad de usos potenciales.

«Hay formas de probar los diversos componentes de la exposición espacial individualmente en tierra, pero la única forma de obtener el efecto combinado de todos ellos al mismo tiempo es en órbita», dice Mark Shumbera de Aegis Aerospace, que posee y opera la instalación de vuelo MISSE (MISSE-FF), una plataforma para estudios de exposición espacial en la estación. «Eso es importante porque los efectos combinados pueden ser muy diferentes de los individuales».

Las misiones se lanzan aproximadamente cada seis meses a MISSE-FF, que está patrocinado por el Laboratorio Nacional de la ISS. Los experimentos comenzaron cuando se instaló la plataforma en 2018 y continuarán durante la vida útil de la estación espacial, dice Shumbera. Una instalación anterior de MISSE que funcionó desde 2001 hasta 2016 albergó los primeros experimentos de exposición basados ​​en estaciones.

Algunas de estas misiones ayudan a los investigadores a comprender cómo reaccionan las nuevas tecnologías al entorno espacial. «Antes de usar una tecnología en un satélite o vehículo operativo, desea tener cierta confianza en que funcionará de la manera que cree que lo hará en el entorno espacial», dice.

MISSE-FF tiene cámaras de alta definición que toman fotografías periódicas de todos los elementos en sus plataformas de exposición y sensores para registrar las condiciones ambientales, como la temperatura, la radiación y la exposición a los rayos UV y AO. Todos los artículos de prueba también se devuelven al suelo para su análisis posterior al vuelo.

Los científicos de la NASA han realizado múltiples misiones en el MISSE-FF para analizar los efectos del oxígeno atómico y la radiación en cientos de muestras y dispositivos.

MISSE-9, por ejemplo, evaluó cómo los polímeros, los compuestos y los revestimientos manejaban la exposición al espacio. Para esta y otras misiones MISSE, Kim de Groh, ingeniera senior de investigación de materiales en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, prueba dos efectos primarios de degradación ambiental. El primero es qué tan rápido se erosiona un material debido a la interacción AO. Ella mide la pérdida de masa en los materiales expuestos al espacio y utiliza esa información para calcular los valores de rendimiento de la erosión AO. Estos valores ayudan a los diseñadores de naves espaciales a determinar si los materiales específicos son adecuados para su uso y qué grosor deben tener esos materiales.

Erosión por oxígeno atómico del etileno propileno fluorado de teflón (FEP) después de más de 5 años de exposición espacial. Crédito: Kim de Groh, NASA Glenn

Los materiales utilizados como aislamiento de naves espaciales pueden volverse quebradizos en el espacio debido a la radiación y los ciclos de temperatura en órbita. Esta fragilización puede crear grietas y causar problemas, como el sobrecalentamiento de un componente de la nave espacial. De Groh también prueba la durabilidad de diferentes materiales para encontrar aquellos que resisten volverse quebradizos.

«La situación ideal es exponer las muestras al espacio, para experimentar todas las duras condiciones ambientales al mismo tiempo», dice de Groh.

La instalación EXPOSE-R-2 de la ESA (Agencia Espacial Europea) es otra plataforma que ofrece a los científicos la oportunidad de probar muestras en el espacio. Las investigaciones de la ESA que han utilizado la instalación incluyen BOSS y BIOMEX, que expusieron biopelículas, biomoléculas y extremófilos al espacio y a condiciones similares a las de Marte. Los extremófilos son organismos que pueden vivir en condiciones intolerables o incluso letales para la mayoría de las formas de vida.

Grandes grietas en el aislamiento multicapa solar del escudo de luz del telescopio espacial Hubble observadas durante su segunda misión de servicio después de casi 7 años en el espacio. Crédito: Townsend, polímeros de alto rendimiento

El aumento de la autonomía es fundamental para futuras misiones que viajan más lejos de la Tierra y no pueden depender de misiones de reabastecimiento. Los microorganismos que toleran condiciones extremas tienen usos potenciales en los sistemas de soporte vital para tales misiones, según Daniela Billi, profesora del departamento de biología de la Universidad de Roma Tor Vergata e investigadora de BOSS y BIOMEX. Por ejemplo, las cianobacterias pueden usar los recursos disponibles para fijar el carbono (convertir el dióxido de carbono atmosférico en carbohidratos) y producir oxígeno.

Los astronautas de la NASA Nick Hague y Anne McClain instalan el MISSE-FF dentro de la esclusa de aire del módulo de laboratorio japonés Kibo antes de despresurizar la unidad para mover la instalación al exterior de la estación espacial. Crédito: NASA

Durante la exposición en la estación espacial, las células secas de Chroococcidiopsis recibieron una dosis de radiación ionizante equivalente a un viaje a Marte. Su respuesta sugiere que las bacterias podrían transportarse al planeta y rehidratarse a pedido. Las células secas también se mezclaron con un simulador de regolito o polvo marciano y recibieron una dosis de UV correspondiente a unas 4 horas de exposición en la superficie marciana.

«El objetivo de este estudio fue verificar si esta cianobacteria podría reparar el daño del ADN acumulado durante el viaje a Marte y la exposición a las condiciones no atenuadas de Marte», dice Billi.

Los resultados publicados recientemente sugieren que pueden: la secuenciación del ADN de las células rehidratadas después de la exposición no mostró un aumento en la tasa de mutación en comparación con los controles cultivados en condiciones terrestres. Este resultado aumenta el potencial de usar este organismo para emplear los recursos disponibles en el sitio para apoyar los asentamientos humanos.

La instalación de vuelo MISSE en el exterior de la estación espacial. Crédito: NASA

Otra investigación que utilizó la instalación EXPOSE-R-2 encontró signos de vida en hongos que contienen melanina después de 16 meses de exposición al espacio. El pigmento de melanina fúngica parece desempeñar un papel en la resistencia celular a condiciones extremas, incluida la radiación, y puede tener potencial para su uso como protección contra la radiación en futuras misiones al espacio profundo. En el experimento, una capa delgada de una cepa de hongo melanizado redujo los niveles de radiación en casi un 2 % y potencialmente hasta en un 5 %.

Además de los hongos, los investigadores utilizaron la plataforma de la ESA para exponer las etapas de reposo de unas 40 especies de animales y plantas multicelulares al espacio para la investigación EXPOSE-R IBMP. Los resultados mostraron que muchos de estos organismos permanecieron viables e incluso completaron ciclos de vida y reproducción durante varias generaciones, lo que sugiere que futuros viajes a otros planetas podrían llevar consigo formas de vida terrestre para su uso en sistemas ecológicos de soporte de vida y para crear ecosistemas artificiales.

A medida que los humanos exploran más en el espacio y permanecen allí más tiempo, las pruebas realizadas en las plataformas de exposición de la estación espacial ayudan a garantizar que los materiales y sistemas que llevan estén listos para el viaje.

Con información de NASA

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