La misión de servicios de reabastecimiento número 25 de SpaceX, que lleva experimentos científicos y demostraciones de tecnología a la Estación Espacial Internacional, está programada para ser lanzada el 10 de junio desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Los experimentos a bordo de la cápsula Dragon incluyen estudios del sistema inmunitario, los océanos  de la Tierra, las comunidades microbianas del suelo y los biomarcadores libres de células, junto con el mapeo de la composición del polvo de la Tierra y la prueba de una alternativa al hormigón.

Aquí hay más detalles sobre algunas de las investigaciones que serán lanzadas a la estación espacial:

Mapeo del polvo de la Tierra

La Investigación de las Fuentes de Polvo Mineral en la Superficie de la Tierra (EMIT, por sus siglas en inglés) desarrollada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California, utiliza un espectrómetro de imágenes de la NASA para medir la composición mineral del polvo en las regiones áridas de la Tierra. El polvo mineral que se encuentra en el aire puede viajar distancias significativas y tener un impacto, entre otras cosas, en el clima y vegetación de nuestro planeta. Por ejemplo, el polvo que contiene minerales oscuros que absorben la luz solar puede calentar una zona, mientras que el polvo mineral de color claro puede enfriarla. El polvo también afecta la calidad del aire, las condiciones de la superficie, como la tasa de deshielo de la nieve y la salud del fitoplancton en el océano. La investigación recogerá imágenes durante un año para generar mapas de la composición mineral en las regiones de la Tierra que producen polvo. Esa cartografía podría mejorar nuestra comprensión de los efectos del polvo mineral en las poblaciones humanas ahora y en el futuro.

El 14 de enero de 2022, los fuertes vientos estacionales transportaron polvo del noroeste de África sobre las Islas Canarias, lo que provocó que la visibilidad y la calidad del aire disminuyeran. EMIT mide la composición mineral del polvo en las regiones áridas de la Tierra, creando un mapa que podría mejorar la comprensión de cómo el polvo afecta a las personas y las comunidades. Crédito de imagen: NASA

Envejecimiento más rápido del sistema inmunitario

El envejecimiento se asocia con cambios en la respuesta inmunitaria conocidos como inmunosenescencia. La microgravedad causa cambios en las células inmunitarias humanas que se asemejan a esta condición, pero ocurren más rápido que el proceso real de envejecimiento en la Tierra. La investigación Immunosenescence, patrocinada por el Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional, utiliza chips de tejido para estudiar cómo la microgravedad afecta la función inmunitaria durante el vuelo y si las células inmunitarias se recuperan después del vuelo. Los chips de tejido son pequeños dispositivos que contienen células humanas en una estructura 3D, lo que permite a los científicos probar cómo esas células responden al estrés, los fármacos y los cambios genéticos.

"El envejecimiento inmunitario afecta las células madre de los tejidos y su capacidad para reparar tejidos y órganos", dice la investigadora principal Sonja Schrepfer, profesora de cirugía en la Universidad de California en San Francisco (UCSF, por sus siglas en inglés). "Nuestros estudios tienen como objetivo comprender las vías clínicas para prevenir y revertir el envejecimiento de las células inmunitarias".

"Las condiciones de vuelo espacial permiten el estudio del envejecimiento inmunitario que no sería factible en el laboratorio", dice el coinvestigador Tobias Deuse, profesor de cirugía en la UCSF. Este trabajo podría apoyar el desarrollo de tratamientos para el envejecimiento del sistema inmunitario en la Tierra. La investigación también podría apoyar el desarrollo de métodos para proteger a los astronautas durante futuros vuelos espaciales de larga duración.

Preparación previa al vuelo de chips de tejido para la investigación de inmunosenescencia, que estudia los efectos de la microgravedad en la función inmunitaria para determinar los mecanismos detrás del envejecimiento del sistema inmunitario.  Crédito de imagen: Sonja Schrepfer, Universidad de California en San Francisco

Satélites pequeños, ciencia significativa

Uno de los satélites pequeños en esta misión que está patrocinado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, BeaverCube, se lanza a la estación espacial para un despegue desde la órbita terrestre baja. El satélite pequeño usa varias cameras, una que captura imágenes en color de los océanos de la Tierra, y dos que capturan imágenes termales de los topes de las nubes y la superficie oceánica. Las temperaturas de los topes de las nubes y la superficie oceánica ayudan a los científicos a entender el clima de la Tierra y sus sistemas meteorológicos. Los datos coleccionados también pueden mejorar el entendimiento de la concentración del fitoplancton oceánico, un factor importante en la generación del oxígeno atmosférico.

“La mayoría de las misiones de observación de la Tierra principalmente toman imágenes sobre la tierra, enfocándose en áreas pobladas y en áreas de interés específico. BeaverCube se centrará en las imágenes de los océanos y las regiones costales, combinando imágenes termales con imágenes coloridas visibles para ayudarnos a entender mejor los frentes oceánicos,” dice el investigador principal Kerri Cahoy, profesor de aeronáuticas y astronáuticas en el Instituto de Tecnología de Massuchusetts. “BeaverCube también demostrará los sistemas de propulsión por electropulverización, para entender su rendimiento antes y después de que las fuerzas de resistencia empiecen a afectar significativamente al vehículo espacial y desorbitemos.”

En la Tierra, comunidades complejas de microorganismos llevan a cabo funciones clave en el suelo, incluido el ciclo del carbono y otros nutrientes y el apoyo al crecimiento de las plantas. DynaMoS, patrocinada por el departamento de Biología y Ciencias Físicas (BPS, por sus siglas en inglés) de la NASA examina cómo la microgravedad afecta las interacciones metabólicas en comunidades de microbios del suelo. Esta investigación se centra en las comunidades de microbios que descomponen la quitina, un polímero de carbono natural en la Tierra.

"Los microorganismos del suelo llevan a cabo funciones que son beneficiosas y esenciales para la vida en nuestro planeta", dice la investigadora principal Janet K. Jansson, científica jefe y miembro del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. "Para aprovechar estas actividades beneficiosas para futuras misiones espaciales, necesitamos comprender más sobre cómo las condiciones en el espacio, como la microgravedad y la radiación, influyen en estos microbios y las funciones beneficiosas que proporcionan. Tal vez en el futuro, usaremos microbios beneficiosos del suelo para mejorar el crecimiento de los cultivos en la superficie lunar". 

Una mejor comprensión de la función de las comunidades de microorganismos del suelo también podría revelar formas de optimizar estas comunidades para apoyar la producción agrícola en la Tierra.

Preparación de tubos de muestra para DynaMoS, que examina cómo la microgravedad afecta las interacciones metabólicas en comunidades de microbios del suelo. Cada tubo contiene quitina y suelo estéril inoculado con una comunidad de microbios.  Crédito de imagen: Pacific Northwest National Laboratory

La tecnología libre de células es una plataforma para producir proteínas sin un equipo especializado de células vivas que necesitan ser cultivadas. Genes in Space-9 (en español, genes en el espacio), patrocinada por el Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional, demuestra la producción sin células de la proteína en microgravedad y evalúa dos biosensores libres de células que pueden detectar unas moléculas específicas. Esta tecnología podría proporcionar una herramienta simple, portable y barata para diagnósticos médicos, producción bajo demanda de medicinas y vacunas, y el control del medio ambiente en futuras misiones espaciales.

"Los biosensores son una clase de herramientas de biología sintética con un inmenso potencial para aplicaciones en vuelos espaciales en la detección de contaminantes, el monitoreo ambiental, y el diagnóstico en el lugar de asistencia", dijo Selin Kocalar, estudiante ganador de Genes in Space 2021. "Esta investigación busca validar su uso a bordo de la estación espacial. Si tiene éxito, Genes in Space-9 sentará las bases para posteriores aplicaciones de biosensores en la exploración espacial y zonas con recursos limitados en la Tierra".

Genes in Space, una competencia anual de investigación, desafía a los estudiantes de los grados 7 a 12 a diseñar experimentos de ADN que se llevarán a cabo en la estación espacial. El programa ha lanzado ocho investigaciones hasta ahora, y algunas han resultado en publicaciones que amplían nuestro conocimiento sobre experimentos genéticos a través de la investigación basada en el espacio, incluido el primer experimento en usar tecnología CRISPR en microgravedad en 2019.

Selin Kocalar, la estudiante que diseñó el experimento en el que se basa Genes in Space-9, prepara sus muestras para el lanzamiento. Crédito de imagen: Genes in Space

La investigación Biopolymer Research for In-Situ Capabilities analiza cómo la microgravedad afecta el proceso de creación de una alternativa al hormigón hecha con un material orgánico y materiales in situ como el polvo lunar o marciano, conocido como compuesto de suelo biopolímero (BPC, por sus siglas en inglés).  La utilización de los recursos disponibles en el lugar donde se lleva a cabo la construcción permite aumentar la cantidad de materiales de construcción y, por lo tanto, la cantidad de protección.

"Los astronautas en la Luna y Marte necesitarán hábitats que proporcionen protección contra la radiación, pero transportar grandes cantidades de materiales de construcción convencionales desde la Tierra es logística y financieramente inviable", dijo el miembro del equipo Laywood Fayne. "Nuestro equipo de estudiantes, dirigido por Michael Lepech del Centro de Ingeniería Sísmica Blume de la Universidad de Stanford, está estudiando una forma de convertir el regolito que se encuentra en estos entornos en un material similar al concreto al mezclarlo con agua y una proteína conocida como albúmina sérica bovina".

Este material se endurece a medida que el agua se evapora, un proceso afectado por la gravedad, explica el codirector del equipo, James Wall. "Nuestro proyecto consiste en hacer seis ladrillos en microgravedad para compararlos con los ladrillos hechos en la Tierra a 1 g y menos de 1 g", dice Wall. "Investigaremos el número y las orientaciones de los puentes de proteínas, la resistencia a la compresión y la porosidad. Nuestras conclusiones podrían ayudar a determinar cómo podrían formarse estos ladrillos en la Luna y Marte".

Los BPC también podrían ofrecer una alternativa de hormigón más amigable con el medio ambiente para la fabricación de estructuras en la Tierra. En 2018, la producción de hormigón representó el 8% de las emisiones globales de carbono. El material BPC tiene cero emisiones de carbono y se puede hacer a partir de recursos locales y fácilmente disponibles, lo que también simplifica las cadenas de suministro. Este experimento es parte del programa Student Payload Opportunity with Citizen Science de la NASA (SPOCS, por sus siglas en inglés), que brinda a los estudiantes inscritos en instituciones de educación superior la oportunidad de diseñar y construir un experimento que sea lanzado a la Estación Espacial Internacional y devuelto a la Tierra.

Hardware de vuelo para la investigación de Biopolymer Research for In-Situ Capabilities, una investigación de cómo la microgravedad afecta el proceso de creación de un hormigón alternativo hecho con un material orgánico y materiales en el lugar como el polvo lunar o marciano. Cada módulo hace dos ladrillos, para un total de seis ladrillos hechos en el espacio. Crédito de imagen: James Wall

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Por Melissa Gaskill Centro Espacial Johnson

Traducción al español: Universidad Nacional de Mar del Plata Mar del Plata, Argentina

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OFICIAL DE LA NASA DR. MAMTA PATEL NAGARAJA