A punto de lanzarse la misión Artemisa I desde el Centro Espacial Kennedy, la Nasa prepara el lanzamiento de BioSentinel, un CubeSat que realizará el primer experimento de biología de larga duración en el espacio profundo.
Las misiones Artemisa en la Luna prepararán a los astronautas para viajar en misiones cada vez más largas y de mayor duración a destinos como Marte y BioSentinel transportará microorganismos, en forma de levadura, para llenar vacíos críticos en el conocimiento sobre los riesgos para la salud en el espacio profundo que plantea la radiación espacial.
La radiación espacial es como un derby de demolición a escala nanométrica. Los rayos cósmicos galácticos de alta energía y los estallidos de partículas solares impregnan el espacio profundo. Estos tipos de radiación pueden causar estragos tanto en la electrónica como en las células vivas.
El trabajo principal de BioSentinel es monitorizar los signos vitales de la levadura para ver cómo les va cuando se exponen a la radiación del espacio profundo. Debido a que las células de levadura tienen mecanismos biológicos similares a los de las células humanas, incluido el daño y la reparación del ADN, examinar la levadura en el espacio ayudará a comprender mejor los riesgos de la radiación espacial para los astronautas y otros organismos biológicos y ayudará a planificar misiones de exploración tripuladas a la Luna y más allá. Específicamente, BioSentinel estudiará el crecimiento de las células de levadura y la actividad metabólica después de la exposición a un entorno de alta radiación más allá de la órbita terrestre baja.
BioSentinel es una de las 10 cargas útiles secundarias, todas las cuales son CubeSats de seis unidades, que tienen la rara oportunidad de viajar al espacio profundo en la misión Artemisa I. Estos satélites están montados dentro del adaptador de escenario Orion a bordo del cohete Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS). Una vez lanzados al espacio, realizarán investigaciones científicas y tecnológicas. Entre este grupo selecto, BioSentinel es el único CubeSat que lleva a cabo un experimento de ciencias de la vida.
“BioSentinel es el primero de su tipo”, dijo Matthew Napoli, responsable del proyecto de BioSentinel en el Centro de Investigación Ames de la Nasa en Silicon Valley, California. “Llevará a los organismos vivos al espacio más lejos que nunca. ¡Eso es realmente genial!»
Hasta el momento, la misión Apolo 17 a la Luna tiene el récord del vuelo humano al espacio profundo de mayor duración; la misión de 1972 duró 12,5 días, mucho menos que las futuras misiones a Marte que tardarán años en completarse. Apolo 17 también llevó a cabo los experimentos más recientes de la Nasa para estudiar la vida terrestre en el espacio más allá de la órbita terrestre baja. Ningún experimento de biología espacial, ni astronauta, ha viajado más allá del sistema Tierra-Luna, el destino de BioSentinel.
A las pocas horas del lanzamiento, SLS desplegará BioSentinel en el espacio. Unos días más tarde, el CubeSat pasará junto a la Luna y volará el resto de su misión de seis a nueve meses en órbita alrededor del Sol. Una vez allí, el equipo de BioSentinel activará periódicamente estudios de levadura de una semana. BioSentinel transmitirá los datos a la Tierra a través de la Red de Espacio Profundo de la Nasa utilizando una radio desarrollada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en el sur de California.
Un nuevo instrumento biosensor es un componente clave de la misión de BioSentinel. El biosensor es un laboratorio de biotecnología en miniatura diseñado para medir cómo las células de levadura vivas responden a la exposición a largo plazo a la radiación espacial. En su núcleo se encuentra un conjunto de tarjetas de microfluidos: hardware personalizado que permite el flujo controlado de volúmenes de líquidos extremadamente pequeños. Estas tarjetas proporcionan un hábitat para la levadura y una forma para que los científicos las observen en tiempo real.
La tecnología de biosensores de BioSentinel se basa en sistemas de microfluidos desarrollados para misiones anteriores de CubeSat. El precursor más reciente fue la misión E.coli Anti-Microbial Satellite de la Nasa, o EcAMSat, que voló en 2017. El satélite se desplegó en la órbita terrestre baja desde la Estación Espacial Internacional (ISS) para estudiar la base genética de la eficacia con la que los antibióticos pueden combatir las bacterias en vuelo espacial.
Un instrumento detector de radiación física desarrollado en el Centro Espacial Johnson de la Nasa en Houston funciona junto con el biosensor de BioSentinel. Caracteriza y mide la radiación y sus resultados se compararán con la respuesta biológica del biosensor. Los datos de conjuntos idénticos de instrumentos de BioSentinel a bordo de la estación espacial y en un laboratorio en Ames se utilizarán para verificar y comparar las respuestas de las levaduras en diferentes entornos de gravedad y radiación.
En 2013, Ames lanzó una pequeña misión satelital a la Luna, el Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer. Aunque LADEE no realizó investigaciones en ciencias de la vida, ayudó a allanar el camino de BioSentinel. Gran parte del equipo de BioSentinel trabajó en LADEE. Se beneficiaron de la experiencia adquirida en el desarrollo y operación de una misión de nave espacial cerca de la Luna.
“El equipo quería tener el mayor espacio posible para las cargas científicas a bordo de BioSentinel y los ingenieros cumplieron”, dijo Napoli. “LADEE tenía más espacio para la aviónica. Un gran desafío fue la miniaturización”.
LADEE era más grande que un refrigerador doméstico. Los ingenieros de BioSentinel integraron muchos subsistemas en un volumen pequeño. Su aviónica tiene aproximadamente el tamaño y la forma de un cartón de leche de medio galón.
“Ahora tenemos un satélite CubeSat, los subsistemas que hacen funcionar la nave espacial, lo suficientemente pequeño como para dejar dos tercios del volumen dentro de la nave espacial para cargas científicas. Esto definitivamente fue un gran problema”, dijo Napoli.
BioSentinel se basa en la historia de Ames, combinando las fortalezas del centro en investigación de biología espacial y tecnología de satélites pequeños. Ames tiene décadas de experiencia en el estudio de la vida en el espacio, incluida la investigación a bordo del transbordador espacial, la estación espacial y los satélites de vuelo libre. BioSentinel está financiado por la Dirección de Misiones de Desarrollo de Sistemas de Exploración de la Nasa y más de 100 ingenieros y científicos trabajaron en el proyecto. Sus contribuciones ayudarán a avanzar en el objetivo de la Nasa de proteger la salud y el rendimiento de los astronautas durante futuras misiones de exploración del espacio profundo.
