Dormir será uno de los retos de los astronautas en las misiones a Marte

(CNN) – Los astronautas se han estado adaptando a los desafíos de dormir en el espacio durante años, y las lecciones aprendidas de sus sueños de gravedad cero asegurarán que algún día las primeras misiones tripuladas a Marte hayan descansado lo suficiente antes de explorar el planeta rojo.

Las tripulaciones rotativas han pasado un promedio de seis meses viviendo y trabajando a bordo de la Estación Espacial Internacional durante casi 23 años, y luchan con problemas de sueño al igual que las personas en la Tierra. Algunos de los desafíos son similares a los de los trabajadores por turnos o las personas con horarios anormales, pero otros son más exclusivos del entorno espacial.

El astronauta de la NASA Josh Cassada está abrigado en los cuartos de su tripulación en la Estación Espacial Internacional el 2 de marzo. Crédito: NASA

Por ejemplo, la mayoría de las personas no tienen que preocuparse por alejarse flotando de sus camas debido a la gravedad cero. No se preocupe, los astronautas usan restricciones especiales para evitar que floten en la estación espacial mientras duermen.

Dos de los mayores desafíos para los astronautas incluyen su entorno de sueño y el establecimiento de un ciclo de sueño natural.

Durmiendo en el espacio

Los astronautas tienen cuartos oscuros, tranquilos y privados para la tripulación en la estación espacial que les permiten dormir bien, pero ese no siempre será el caso en otras misiones espaciales, dijo la Dra. Erin Flynn-Evans, directora del Laboratorio de Contramedidas de Fatiga en Ames Research de la NASA. Centro en Mountain View, California.

Al igual que sus predecesores históricos Apolo, las cápsulas de Orión que se utilizarán durante las futuras misiones de Artemisa a la Luna son vehículos pequeños con espacio limitado para las tripulaciones y sacos de dormir para los períodos de descanso.

“Creo que es como acampar”, dijo Flynn-Evans. “Si es por un par de días, probablemente no sea gran cosa. Pero cuanto más tiempo estés en espacios cerrados con alguien, más disruptivo puede ser”.

Si bien la estación espacial ofrece increíbles vistas de la Tierra, los 16 amaneceres que un astronauta presencia al día pueden causar estragos en el ritmo circadiano, el reloj natural del cuerpo para dormir y despertar.

En la Tierra, se producen interrupciones en el ritmo circadiano para las personas que trabajan en turnos nocturnos o experimentan desfase horario mientras viajan a través de zonas horarias.

“La luz es lo que restablece nuestro ritmo circadiano y nos mantiene organizados en ese ciclo de día y noche, pero en el espacio tenemos varios desafíos”, dijo Flynn-Evans.

La estación espacial orbita alrededor de la Tierra cada 90 minutos, creando ciclos alternos de oscuridad y luz. En lugar de obligar a los astronautas a adaptarse a un ciclo tan extraño, los expertos de la NASA agregaron iluminación al interior de la estación espacial que imita lo que las personas experimentan durante un día normal en la Tierra.

“Tenemos que tratar de bloquear la luz de las ventanas durante la noche”, dijo, “y realmente tenemos que intentar maximizar la luz a través de las ventanas o con iluminación interna para asegurarnos de que la tripulación reciba ese estímulo de sincronización para que son capaces de permanecer despiertos y dormidos en el momento adecuado”.

El exastronauta de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón, Soichi Noguchi, se encuentra dentro de una estación para dormir en la estación espacial en abril de 2021. Crédito: NASA

El desfase horario comienza antes de que los astronautas lleguen a la estación espacial, y sus horarios de sueño se modifican durante días antes del despegue según la hora del día y la zona horaria desde la que despegarán. Una vez que llegan a la estación espacial, cada astronauta es trasladado a la hora del meridiano de Greenwich , “un buen término medio entre todos los países que participan”, dijo Flynn-Evans.

En el Laboratorio de Contramedidas de Fatiga, Flynn-Evans y sus colegas desarrollan herramientas para ayudar a los astronautas a superar los desafíos del sueño. Algunas de las estrategias involucran administrar cuándo los astronautas están expuestos a la luz azul, la longitud de onda de sincronización principal para el sistema circadiano, y cuándo reducir la luz azul para ayudarlos a dormir.

Los astronautas tienen horarios reglamentados, pero la llegada de misiones de reabastecimiento o nuevas tripulaciones a veces los interrumpen. Flynn-Evans y otros investigadores desarrollan enfoques para cambiar el sueño de manera segura para los astronautas, como determinar cuándo tomar siestas o quedarse despierto más tarde para adaptarse a los cambios de horario.

Los mismos consejos que ayudan a los astronautas a dormir también se aplican en la Tierra, incluido seguir un horario regular para despertarse y dormirse al mismo tiempo tanto como sea posible y limitar la exposición a la luz azul antes de acostarse, que es emitida por televisores LED, teléfonos inteligentes, computadoras y tabletas.

“Misiones espaciales falsas”

Aunque los científicos tienen datos de sueño de años de vuelos espaciales, realizar misiones simuladas en la Tierra permite un mayor control.

“Hacemos misiones espaciales falsas todo el tiempo”, dijo Flynn-Evans. “Tenemos lo que llamamos un entorno espacial analógico en el Centro Espacial Johnson llamado Análogo de Investigación de Exploración Humana o HERA, y eso es básicamente un hábitat pequeño”.

La tripulación de CHAPEA vivirá en un hábitat con cuartos individuales en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Crédito: Bill Stafford/NASA

El hábitat imita el tamaño de una base lunar o una pequeña nave espacial y puede albergar tripulaciones de cuatro personas durante largos períodos de tiempo. Flynn-Evans participó en un estudio en el que las cuadrillas pasaron 45 días en el hábitat y se restringieron a cinco horas de sueño entre semana y ocho horas los fines de semana. Los participantes fueron evaluados para el estado de alerta y el rendimiento.

Los hallazgos del experimento mostraron que si los miembros de la tripulación solo dormían cinco horas una noche, necesitaban más oportunidades para recuperar el sueño en las noches posteriores para evitar los efectos nocivos de la privación del sueño. El requisito actual es que los miembros de la tripulación duerman 8½ horas por noche en las misiones para evitar la pérdida de sueño a largo plazo, los errores inducidos por la fatiga y las complicaciones de salud, según la NASA.

En junio, la NASA comenzará el primer experimento en un nuevo hábitat marciano impreso en 3D en el Centro Espacial Johnson llamado Crew Health and Performance Exploration Analog, o CHAPEA.

En el transcurso de un año, un equipo de cuatro personas vivirá y trabajará dentro de un espacio de 158 metros cuadrados para simular la vida en Marte. El enfoque del primer experimento es la nutrición, pero Flynn-Evans y sus colegas investigadores también controlarán qué tan bien duerme la tripulación.

Hábitats como HERA y CHAPEA permiten a los científicos simular sorpresas que pueden ocurrir en una misión real a la Luna o Marte, como recursos limitados, equipos defectuosos, problemas de comunicación y otros factores estresantes de los hábitats pequeños.

Preparándonos para Marte

Se ha demostrado que una fuente inesperadamente rica de datos de sueño es el estudio de los científicos e ingenieros que trabajan en la Tierra y que trabajan en misiones a Marte, como el rover Perseverance.

Un día en Marte dura alrededor de 39 minutos más que uno en la Tierra, pero es suficiente para que los miembros del control de la misión de Marte tengan que ajustar sus horarios constantemente para mantenerse dentro del horario de Perseverance.

“Si cambias 39 minutos al día, eso significa que básicamente te vas a la cama 39 minutos más tarde todos los días”, dijo Flynn-Evans. “No parece tan malo en una sola noche. Pero después de cinco días, es como si hubieras cruzado como seis zonas horarias. Es un verdadero factor estresante para el cuerpo”.

Todavía existen muchas incógnitas acerca de estar en el “tiempo de Marte”, como por ejemplo, cómo el cambio de tiempo afecta el metabolismo del cuerpo humano.

Comprender cómo las personas en la Tierra se adaptan para vivir en el tiempo de Marte es una forma de prepararse para futuras misiones al planeta rojo. Flynn-Evans y su equipo están trabajando en estrecha colaboración con quienes planifican las misiones lunares de Artemis para optimizar los horarios de los astronautas y garantizar que la iluminación sea suficiente y el ruido se amortigüe dentro de Orion cuando necesiten dormir.

Los investigadores también quieren estudiar cuánta cafeína necesitan los astronautas para estar alerta y asegurarse de que las tripulaciones no se queden sin café en una nave espacial con almacenamiento limitado.

“El sueño está íntimamente relacionado con el rendimiento, el estado de alerta, la comunicación interpersonal y las relaciones”, dijo Flynn-Evans, “por lo que queremos asegurarnos de que las cuadrillas estén preparadas para el éxito y obtengan el sueño que necesitan”.