La estación espacial ofrece un entorno único para realizar investigaciones pioneras

China ha equipado a Tiangong para buscar múltiples avances científicos, médicos y de otro tipo.

Investigadores examinan muestras de experimentos de la estación espacial traídas por la nave espacial Shenzhou XVIII en el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial de la Academia China de Ciencias, en Beijing, el 4 de noviembre. CENTRO DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PARA LA UTILIZACIÓN ESPACIAL/XINHUA

Con la microgravedad y la radiación cósmica, el singular entorno espacial plantea riesgos para la salud humana, pero también grandes oportunidades para avances en la investigación médica y científica, según los expertos.

Este problema se puso de manifiesto recientemente cuando dos astronautas de la NASA, varados a bordo de la Estación Espacial Internacional durante nueve meses, se veían demacrados y delgados a su regreso a la Tierra.

Actividades humanas como el movimiento y el sueño se ven afectadas por un período tan prolongado en el espacio. Los posibles problemas de salud a los que se enfrentan los astronautas constituyen desafíos constantes para las misiones espaciales tripuladas de larga duración, que están siendo abordados por expertos chinos.

Investigadores examinan muestras experimentales de la estación espacial traídas por la nave espacial Shenzhou XVIII en el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial de la Academia China de Ciencias en Beijing el 4 de noviembre. CENTRO DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PARA LA UTILIZACIÓN ESPACIAL/XINHUA

"La atrofia muscular es uno de los cambios fisiológicos más significativos en un entorno de microgravedad", afirmó Li Yuying, investigador asociado del Instituto de Nutrición y Salud de Shanghai de la Academia China de Ciencias.

Li afirmó que comprender los mecanismos que subyacen a estos cambios y encontrar soluciones para mitigarlos puede contribuir a los campos médicos afectados por condiciones similares en la Tierra.

China estableció su propio sistema de estación espacial tras el lanzamiento del módulo central Tianhe en abril de 2021, seguido de los módulos de laboratorio Wentian y Mengtian en 2022, con múltiples misiones tripuladas y de carga.

En noviembre de 2022, el equipo de investigación de Li envió muestras de células musculares de ratón a Tiangong, la estación espacial operativa de China, a través de la nave espacial de carga Tianzhou 5.

Investigadores examinan muestras experimentales de la estación espacial traídas por la nave espacial Shenzhou XVIII en el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial de la Academia China de Ciencias en Beijing el 4 de noviembre. CENTRO DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PARA LA UTILIZACIÓN ESPACIAL/XINHUA

En el gabinete de experimentos de biotecnología del módulo Wentian, cultivaron y diferenciaron con éxito células musculares, descubriendo por primera vez fenómenos como la fusión celular y la formación de fibras musculares en microgravedad. El equipo también identificó el gen responsable de la autofagia, el sistema de reciclaje celular del cuerpo, en estas condiciones.

"Fuimos los primeros en utilizar un sistema de reporte de fluorescencia de autofagia de células musculares esqueléticas para analizar los efectos de la microgravedad espacial en la autofagia de las células musculares. Esto condujo al descubrimiento de los mecanismos y posibles dianas moleculares relacionadas con la atrofia muscular en el espacio", explicó Li.

Esta investigación ofrece la posibilidad de mejorar la salud de los astronautas mediante la regulación de la autofagia mediante fármacos específicos, ajustes en la dieta o ejercicio.

"Los hallazgos también podrían aplicarse a pacientes con sarcopenia (pérdida de masa muscular) y a aquellos que permanecen en cama durante períodos prolongados en la Tierra, proporcionando nuevas soluciones para combatir la atrofia muscular", añadió.

La astronauta de Shenzhou XIX, Wang Haoze, trabaja en la estación. XINHUA

Plataforma de investigación

Las condiciones únicas de la estación espacial son invaluables para abordar importantes problemas científicos y prácticos en diversas disciplinas, afirmó Gu Yidong, científico jefe de la Agencia Espacial Tripulada de China.

La estación espacial china llevará a cabo más de 1.000 proyectos de investigación durante los próximos 10 a 15 años, según anunció en enero el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial de la Academia China de Ciencias.

Estos esfuerzos incluirán la profundización de la investigación en biología básica, biotecnología y transformación, ecología de la vida y el origen de la vida, según el centro.

Esta imagen de pantalla del 21 de marzo muestra a los astronautas de la Shenzhou XIX, Cai Xuzhe (derecha) y Song Lingdong, preparándose para actividades extravehiculares dentro de la cabina de la esclusa de aire de la estación espacial china. XINHUA

Gu afirmó que la estación espacial también ofrece una plataforma para experimentos innovadores en nuevas tecnologías espaciales.

"Casi 100 académicos de la Academia de Ciencias de China (CAS) y miles de expertos colaboraron para planificar los proyectos de investigación de la estación, que abarcan campos como las ciencias de la vida espacial, los estudios humanos, las ciencias físicas de la microgravedad, la astronomía espacial y las nuevas tecnologías espaciales", declaró Gu.

El establecimiento del sistema de estaciones espaciales de China, afirmó Gu, "es el resultado de 30 años de arduo trabajo de varias generaciones, lo que representa un avance monumental en los esfuerzos espaciales de China y una oportunidad histórica para la investigación en ciencia, tecnología y aplicaciones espaciales a gran escala.

"La ciencia espacial allana el camino para descubrimientos significativos, nuevos principios científicos fundamentales y notables beneficios prácticos".

La tripulación de la Shenzhou XIX a bordo de la estación espacial china realiza un experimento de fotosíntesis artificial para la supervivencia extraterrestre. XINHUA

Totalmente equipada

La estación espacial cuenta con más de 20 cabinas internas para experimentos científicos y tres plataformas externas. Se están desarrollando importantes herramientas de investigación, como el Telescopio de la Estación Espacial China de dos metros de apertura, que ofrecerá plataformas experimentales a científicos de diversos campos.

Además de los proyectos de investigación, la estación espacial "promocionará fuertemente la divulgación científica y la cooperación internacional", afirmó Gu.

Los científicos ya han realizado experimentos pioneros en la estación espacial, como la obtención de nuevos recursos de germoplasma de arroz, la diferenciación de células madre embrionarias en células hematopoyéticas y la creación del ecosistema acuático espacial de mayor duración.

Desde su creación, la estación espacial ha lanzado ocho misiones tripuladas y siete misiones de carga, ha albergado a 21 astronautas y ha logrado un entorno de vida espacial estable, según un informe publicado por la Agencia Espacial Tripulada de China a finales del año pasado.

Según datos de la CAS, en la estación espacial se han llevado a cabo más de 180 proyectos científicos y de aplicación, generando más de 265 terabytes de datos científicos, más de 150 patentes y se han transferido y aplicado varios resultados.

Muestra de cristal semiconductor de seleniuro de indio cultivado en el espacio. XINHUA

Tecnologías críticas

Los investigadores Liu Xuechao, del Instituto de Cerámica de Shanghai, y Jin Min, de la Universidad Dianji de Shanghai, han logrado avances significativos en la investigación de nuevos materiales semiconductores a través de las instalaciones de la estación espacial.

"Los materiales semiconductores desempeñan un papel insustituible en campos como los circuitos integrados, las comunicaciones, la energía fotovoltaica y la industria aeroespacial", afirmó Liu.

"El crecimiento de cristales semiconductores en el espacio ha sido un tema central a nivel mundial. La investigación en la estación espacial impulsa el avance de tecnologías críticas en la Tierra".

El rendimiento y la estructura de los materiales semiconductores están estrechamente vinculados a su entorno y a las condiciones de fabricación, explicó Liu. La gravedad terrestre provoca convección, sedimentación y efectos de pared durante la preparación del material, lo que afecta a la nucleación, el transporte de masa térmica y las microestructuras, a la vez que enmascara los efectos secundarios.

El equipo del profesor Jin descubrió que el seleniuro de indio (InSe), un material semiconductor flexible que puede doblarse, torcerse y comprimirse sin romperse, es adecuado para dispositivos termoeléctricos flexibles.

Los cristales semiconductores de InSe no solo poseen excelentes propiedades físicas típicas de los semiconductores tradicionales, sino que también pueden sufrir deformación plástica y procesamiento mecánico como los metales. Esto abre un nuevo camino para el diseño y la aplicación de dispositivos electrónicos de última generación, explicó Liu.

Añadió que el InSe también muestra un gran potencial para su uso en energía fotovoltaica, dispositivos optoelectrónicos y fotodetectores.

Tras 70 horas en el gabinete de ciencia de materiales de alta temperatura, el equipo de Liu obtuvo una muestra completa de cristal semiconductor. Al regresar a la Tierra en junio de 2023, descubrieron que el material se había hinchado en microgravedad, lo que indica posibles expansiones.

Las muestras cultivadas en el espacio presentaron defectos de densidad significativamente menores en comparación con las muestras terrestres, con casi ningún defecto en las zonas que no estaban en contacto con las paredes del contenedor.

Este avance amplía sustancialmente las oportunidades de desarrollo, prometiendo un mejor rendimiento de los transistores, afirmó Liu. "Nuestros estudios futuros se basarán en esta muestra, con el objetivo de lograr la producción comercial de este material semiconductor próximamente".