En un gimnasio a 400 kilómetros sobre la Tierra, los astronautas sudan por la ciencia

Cuando piensas en cómo es vivir en el espacio, puedes imaginar las impresionantes vistas de la Tierra o la maravilla existencial de estar entre las estrellas. Lo que quizás no consideres son algunos de los aspectos prácticos, como hacer ejercicio. Todos sabemos que se supone que debemos ir al gimnasio con regularidad, pero es más fácil decirlo que hacerlo cuando vives en una estación espacial.

Y el ejercicio es importante, incluso más para los astronautas que para el resto de nosotros. Esto se debe a que posiblemente el mayor desafío para la salud humana en el espacio es algo que falta: la gravedad. La Estación Espacial Internacional (ISS) tiene lo que se llama un entorno de microgravedad (porque técnicamente no es gravedad cero, aunque en la práctica está lo suficientemente cerca). Sin la fuerza de la gravedad que actúa sobre sus cuerpos, los astronautas pueden flotar y girar en el aire, pero eso significa que sus músculos no están trabajando para sostenerlos como lo harían normalmente en la Tierra.

Con el tiempo, esta falta de gravedad puede tener efectos graves para la salud. La masa muscular y ósea disminuye debido a la falta de uso, lo que podría ser desastroso cuando los astronautas regresen a la Tierra y tengan que lidiar nuevamente con condiciones normales de gravedad. La microgravedad también puede tener otros efectos, incluso en el sistema cardiovascular.

Por lo tanto, es de vital importancia que los astronautas hagan ejercicio con regularidad para contrarrestar esos efectos de la microgravedad. Es posible que hayas escuchado que los astronautas dedican más de dos horas al día a hacer ejercicio, y esta es la razón: necesitan hacer todo el trabajo en sus músculos que la mayoría de nosotros realizamos a lo largo del día simplemente por estar erguidos, además de mantenerse en forma y saludable para trabajos exigentes como paseos espaciales.

Ir al gimnasio en la Estación Espacial

Hay tres equipos principales de ejercicio en la ISS actualmente en uso: una cinta de correr, una bicicleta estática y una máquina de resistencia. En cierto modo, los ejercicios que hacen los astronautas no son tan diferentes de los que encontrarías en cualquier gimnasio de la Tierra: corren, andan en bicicleta, levantan pesas.

Pero hay algunos desafíos técnicos que entran en juego cuando necesitas levantar pesas cuando no hay gravedad.

Una máquina llamada ARED, o Dispositivo de ejercicio resistivo avanzado, tiene una barra fija que se puede mover de varias maneras, un poco como una máquina Smith o una rejilla para sentadillas. Pero en lugar de utilizar pesas para la resistencia, utiliza cilindros de vacío. Los astronautas deben trabajar contra la fuerza de este vacío para mover la barra y pueden variar la cantidad de resistencia para simular el uso de pesos más pesados.

Si bien la cinta de correr y la bicicleta estática funcionan de manera muy similar a como lo harían en la Tierra, también plantean un desafío: cómo evitar que los astronautas floten cuando corren o pisan los pedales. Para evitarlo, utilizan arneses que los mantienen atados al equipo, aunque el equipo también debe diseñarse cuidadosamente para evitar que los astronautas produzcan vibraciones mientras trabajan que podrían dañar la Estación Espacial.

Hacer tiempo para hacer ejercicio

Bruce Nieschwitz, especialista del grupo de Fuerza, Acondicionamiento y Rehabilitación de Astronautas del Centro Espacial Johnson de la NASA, dice que el ejercicio no sólo es importante para la salud física de los astronautas.

“Los beneficios del ejercicio no se limitan sólo al entrenamiento óseo, muscular o incluso cardiovascular. Es realmente un beneficio para todo el cuerpo y todos los sistemas”, dijo Nieschwitz a Digital Trends. “Sabemos sólo por estudios sobre el terreno que el ejercicio mejorará el estado de ánimo, además de ayudar con el sueño y cuestiones similares. No es sólo la fuerza y ​​el tamaño de los músculos lo que nos preocupa. Definitivamente queremos animar a los miembros de la tripulación a que se sientan como personas 100% normales, incluso en un entorno muy extraño y nada natural”.

Sin embargo, como sabe cualquiera que haya ido al gimnasio durante un tiempo, ni siquiera el mejor equipo del mundo ayudará si no se tiene un buen programa. Los programas de ejercicio para los astronautas de la NASA están especialmente diseñados para centrarse en la forma más eficiente de superar los déficits que experimentarán durante su estancia en el espacio y evitar lesiones. Esto es particularmente importante cuando los astronautas regresan a su hogar en la Tierra, para que puedan adaptarse mejor a la vida con gravedad.

"El ejercicio es la contramedida al mundo de microgravedad en el que viven", explicó Nieschwitz. “Estamos tratando de evitar los déficits que causará el entorno de microgravedad. Por eso queremos estimular el músculo, estimular el hueso, mantenerlo lo más sano posible. Así que la salud es realmente el foco principal de la prescripción de ejercicio”.

Programación para el espacio

El equipo diseña un programa de ejercicios cardiovasculares y de resistencia que la mayoría de los astronautas realizan seis días a la semana. A menudo escucharás que los astronautas pasan dos horas y media cada día haciendo ejercicio, pero eso no es del todo correcto: tienen ese tiempo asignado para hacer ejercicio, pero eso incluye prepararlo, prepararlo y guardarlo todo.

Normalmente, cada astronauta hará alrededor de una hora de ejercicios usando la máquina ARED, luego otros 30 a 40 minutos de cardio. Todavía queda mucho tiempo para trabajar, pero Nieschwitz dice que no es un problema motivar a los astronautas.

"La mayoría de los miembros de la tripulación protegen mucho el tiempo de ejercicio que realizan en órbita", dijo Nieschwitz.

Incluso aquellos que no son fanáticos del gimnasio conocen los beneficios de hacer ejercicio, tanto para el cuerpo como para la mente. "He escuchado a diferentes personas describir que cuando se sienten más normales es cuando hacen ejercicio", dijo Nieschwitz, y agregó que es incluso más que cuando duermen o comen. "Pueden alejarse de otras partes de su vida en la estación espacial que están relacionadas con el trabajo".

El equipo programa muchos ejercicios compuestos de múltiples articulaciones, como sentadillas y prensas, porque son una forma eficaz de ejercitar varios músculos grandes al mismo tiempo. También utilizan una variedad de rangos de repeticiones, desde trabajos centrados en la fuerza con bajas repeticiones hasta trabajos centrados en la resistencia con más repeticiones. El cardio también puede variar, con sesiones más cortas de mayor intensidad o sesiones más largas de menor intensidad.

Los astronautas también consideran los efectos del trabajo físicamente desafiante como las caminatas espaciales, y algunos miembros de la tripulación optan por tomarse días antes o después de las caminatas espaciales sin hacer ejercicio para darle un descanso a sus cuerpos, y otros eligen hacer trabajo adicional para mejorar la fuerza de agarre, lo que puede ayudarlos. realizar operaciones delicadas con guantes engorrosos.

Los astronautas tienen libertad para elegir qué ejercicios quieren hacer, pero generalmente siguen el programa. “Son capaces de cambiar completamente las cosas independientemente de nosotros, pero en su mayor parte siguen exactamente lo que queremos porque confían en nuestro equipo y lo hemos estado haciendo durante mucho tiempo y hemos tenido mucho éxito con eso”, dijo Nieschwitz.

El futuro del ejercicio en el espacio

Las máquinas de ejercicios de la ISS han sido bastante optimizadas a estas alturas, y las mejoras tienden a ser incrementales, como una reciente actualización de una bicicleta de 350 vatios a una de 500 vatios.

En términos de nuevas mejoras en la salud de los astronautas en el futuro, los investigadores están buscando proyectos que puedan apoyar la salud de otras maneras, como a través de la recuperación. Por ejemplo, un nuevo proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA) estudiará el uso de estimulación muscular eléctrica en los astronautas de la estación espacial.

La estimulación eléctrica neuromuscular (NMES) se utiliza principalmente en la Tierra para ayudar a los pacientes a recuperarse después de eventos como un derrame cerebral, y se ha probado en algunos deportistas profesionales como ayuda para la recuperación. No reemplaza el ejercicio, pero podría ser útil para ayudar a aliviar el dolor después de haberlo hecho.

Cuando se trata de aplicar NMES en el espacio, “[e]l principio es exactamente el mismo”, en comparación con la aplicación en tierra, dijo la investigadora principal del proyecto de investigación, Alessandra Bosutti, de la Universidad de Trieste en Italia. "Pero la diferencia está en cómo aplicamos los protocolos a los astronautas, porque los astronautas están flotando".

El proyecto de Bosutti utiliza un pequeño dispositivo que los astronautas colocarán en sus cuerpos después del ejercicio para ver si ayuda a su recuperación. Durante los próximos cinco o seis años, tomarán datos de los astronautas antes, durante y después de su estancia en el espacio y los compararán con los datos de los astronautas que no utilizan el dispositivo.

“La idea es que este sistema podría ayudar a acelerar la recuperación cuando los astronautas regresen a la Tierra después de la misión”, explicó Bosutti.

Están particularmente interesados ​​en los últimos períodos de tiempo que los astronautas pasan en la estación, cuando han estado allí por un tiempo y probablemente hayan perdido algo de músculo. Los investigadores quieren probar si intervenciones como NMES pueden ayudar a los astronautas a mantener la fuerza y ​​la masa muscular, lo cual es particularmente importante para misiones a largo plazo.

Mirando al largo plazo

De cara a misiones más largas, como las teóricas misiones tripuladas a Marte, los astronautas estarán lejos de la Tierra más tiempo que nunca. Y tendrán una cantidad muy limitada de espacio para hacer ejercicio, con sólo una pequeña cantidad de peso que pueden llevar consigo.

“Necesitamos equipos más pequeños, más livianos, fáciles de usar y eficientes”, dijo Inês Antunes, líder de apoyo a la investigación humana en Telespazio para la Agencia Espacial Europea (ESA). "Algo como la estimulación muscular es pasivo y encajaría en una misión pequeña y limitada".

La ESA está estudiando intervenciones tan variadas como hacer que los participantes hagan ejercicio en máquinas de gravedad artificial tipo centrífuga o utilizar grabaciones de audio similares a la meditación para ayudar a los astronautas a relajarse, todo con la esperanza de reducir los efectos castigadores de los vuelos espaciales en el cuerpo humano.

Y más allá del cuerpo humano, los investigadores buscan optimizar los entornos en los que operarán los astronautas, todo en nombre de la salud. "Incluso cosas simples como ayudar a los astronautas a sentir hambre, para que no pierdan energía", dijo Antunes. “Cosas como que la comida esté más crujiente o tener un ambiente más agradable para comer les ayudará a comer mejor”.

Gran parte de esta investigación cubre no sólo el ejercicio, sino también la nutrición, los suplementos y las intervenciones pasivas como la estimulación muscular, y cómo estas diferentes intervenciones interactúan entre sí.

"Nunca podemos estudiar un sistema del cuerpo individualmente", dijo Antunes, ya que cualquier investigación integral debe considerar el cuerpo como un todo, incluyendo todo, desde los sistemas cardiovasculares hasta la nutrición y la salud mental. “Todos estos trabajan juntos. Si alguien no está bien mentalmente, afectará su sistema inmunológico. Y si su sistema inmunológico no está bien, afectará a los músculos”.