EL DESASTRE QUE NO FUE

El 18 de marzo de 1965, Aleksey Leonov, cosmonauta soviético, se convirtió en el primer hombre en poder realizar exitosamente una “caminata espacial”.  Salió de la nave Voskhod-2 y su misión era engañosamente simple. Flotó en el espacio por un período de 12 minutos y 9 segundos. Pero esta corta actividad fue casi un desastre.

Su compañero de viaje abrió la esclusa exterior de la nave espacial, y Leonov quedó expuesto al “vacío” del espacio exterior, flotando sujeto a la cápsula por una cuerda de un poco más de 5 metros de longitud. Su misión era sencilla: conectar una cámara de película a la esclusa, documentar su caminata espacial con una cámara fija en el pecho y sobrevivir.

Como la presión que había dentro de su traje espacial era casi de 1 atmósfera absoluta, cuando tomó contacto con el vacío del espacio, su traje se infló demasiado (por la diferencia de presiones entre el interior del traje espacial y el vacío exterior) como para poder utilizar la cámara montada en su pecho. Ni siquiera pudo alcanzar el disparador de filmadora, que se encontraba en su muslo.

A esto se sumó que los informes médicos registraron que la temperatura corporal central de Leonov subió 1,8°C en sólo 20 minutos, lo que lo expuso peligrosamente a un golpe de calor. Literalmente, flotó dentro de su traje espacial, como lo describiera años más tarde:

“Mi traje estaba deformando. Mis manos se me habían salido de los guantes, y mis pies, de las botas. El traje estaba suelto alrededor de mi cuerpo. No podía asirme de la cuerda para regresar a la nave, y con el traje así deformado, y con limitaciones en mis movimientos, sería imposible entrar por la esclusa”.

Y fue así que tuvo que abrir una válvula del traje para liberar oxígeno lentamente, despresurizándolo hasta que fuese lo suficientemente pequeño como para introducirlo dentro de la esclusa de la nave espacial.

A pesar de haber respirado oxígeno puro antes de salir al espacio para disminuir el nitrógeno de sus tejidos, esta despresurización lo puso al borde de sufrir alguna de las manifestaciones de la enfermedad de la descompresión. Fue como si un buzo realizase un ascenso demasiado rápido a superficie (disminuir rápidamente la presión ambiental), pudiendo desarrollar una enfermedad de la descompresión. Para evitar esto, los astronautas de hoy en día, antes de salir fuera de la Estación Espacial Internacional, “desnitrogenizan” sus cuerpos, respirando oxígeno puro por períodos determinados.

¿Por qué los trajes de astronautasno se vuelven rígidos al salir al espacio?

Si un astronauta utilizase un traje espacial mal diseñado, o un traje demasiado presurizado, una vez en el espacio, podría fácilmente terminar inmovilizado, incapaz de realizar tarea alguna.

Si en el interior del traje espacial la presión fuese igual a la presión atmosférica, mientras que en el exterior está el vacío del espacio, un traje no articulado se  tensarían muy rápidamente en una postura inflada, y sería muy difícil doblar sus articulaciones. Como cuando el buzo pesado, con escafandra se soplaba, y quedaba “estaqueado”.

Para evitar esta situación, los astronautas tiene dos opciones. Una es reducir la presión en el interior del traje, y la otra es construir un traje espacial articulado. Los trajes espaciales modernos generalmente hacen ambas cosas, lo que facilita a los astronautas el proceso de salir e ingresar a la estación espacial.

El traje espacial, en lugar de ser presurizado a una atmósfera al nivel del mar (1 ATA), se presuriza típicamente a sólo un tercio de ATA, es decir 0,3 ATA. Al tener un diferencial de presiones menor (entre el interior y el exterior), significa que el traje se inflará menos cuando esté “afuera”, en el espacio exterior.

Es decir que el astronauta, va a pasar de 1 ATA dentro de la estación espacial, y a 0,3 ATA dentro del traje. Esto significa que su cuerpo va a sufrir una descompresión. Para evitar que el astronauta presente, como resultado de esta descompresión, una enfermedad descompresiva, es que tiene que pasar algún tiempo adaptándose a esta reducción de la presión, y esto lo hace respirando oxígeno al 100%, para eliminar el nitrógeno disuelto en sus tejidos. A su vez, debe asegurarse de que su sangre siga transportando una cantidad de oxígeno suficiente para no entrar en hipoxia (disminución de la oxigenación tisular).

Colocándonos en un contexto de buceo, el astronauta se encuentra saturado a una atmósfera absoluta con aire. Es decir que la tensión de nitrógeno que tiene en sus tejidos, es igual a la presión parcial del mismo gas en la mezcla respiratoria. Si quiere ir de 1 ATA a 0,3 ATA, lo que va a realizar es una descompresión, por lo que, si el estrés descompresivo es muy grande, estará expuesto a sufrir una enfermedad por descompresión. Para minimizar esta posibilidad, deberá eliminar nitrógeno de sus tejidos. Para ello, es que respirará oxígeno puro durante unos 30 minutos antes de iniciar la descompresión.

Presiones de funcionamiento del traje espacial

La unidad de movilidad extravehicular (EMU –del inglés-) tiene una presión operativa interior de 0,3 ATA (4.3 psi). Su contraparte, los trajes espaciales rusos, funcionan a 0.4 ATA (5,8 psi), de esta manera se minimizan los riesgo de la descompresión. Los rusos consideraron los riesgos de la enfermedad por descompresión en los astronautas de una manera diferente. La descompresión de un astronauta desde 1 ATA de presión ambiente, hasta 0,4 ATA, es suficiente como para evitar la enfermedad por la descompresión, después de haber respirado media hora oxígeno puro, que es aproximadamente el tiempo que se tarda en realizar un chequeo del traje espacial antes de salir a hacer una actividad extravehicular.

El fundamento por el cual la presión dentro de los EMU de la NASA fue inicialmente de 0,3 ATA, radica en emular las presiones parciales del oxígeno en la cual los humanos se encuentran dentro de límites de comodidad y en condiciones para realizar eficazmente un trabajo. A presión atmosférica a nivel del mar, la presión parcial de oxígeno es de 0,21 ATA.

Ahora, hagamos un rápido repaso de fisiología respiratoria para comprender un poco las variaciones en las presiones parciales del oxígeno.

La presión parcial de oxígeno en el aire respirado seco, es igual a la presión parcial del oxígeno por la presión atmosférica (en mmHg). En consecuencia a nivel del mar, será: 0,21 x 760 = 160 mmHg. Como en las vías aéreas superiores se adiciona el vapor de agua al aire inspirado, que a temperatura corporal corresponde a 47 mmHg, en consecuencia la presión parcial de oxígeno endotraqueal, será: 0,21 x (760-47) = 150 mmHg.

Ahora veamos qué es lo que ocurren en el alvéolo pulmonar:

Todo esto llevará a que la presión parcial de oxígeno alveolar, caiga hasta 102 mmHg. Fue así que la NASA seleccionara este valor como el límite inferior de presión parcial de oxígeno alveolar para las operaciones espaciales humanas normales. Para lograr esto, todos los sistemas de los trajes espaciales proporcionan una atmósfera respiratoria de oxígeno al 100%. Sin embargo, debido a que la eficiencia respiratoria disminuye a medida que cae la presión, inicialmente se estableció la presión parcial de oxígeno operativa en 0,25, para finalmente dejarla en 0,30 ATA. De esta manera, al llevar la presión dentro del EMU a 0,3 ATA y respirar 100% de oxígeno, llegamos a ese valor de presión parcial de 0,30 ATA.

Con el propósito de minimizar la aparición de alguna de las manifestaciones de la enfermedad de la descompresión, antes de realizar una excursión extravehicular (EVA), los astronautas en la estación espacial, deberán seguir un protocolo preestablecido. Antes de iniciar la despresurización del hábitat de la estación, el/los astronautas que realizarán la EVA, deberán respirar 100% de oxígeno por una hora. Luego realizarán la despresurización de 1 ATA a 0,7 ATA. Allí permanecerán entre 12 y 24 horas, para luego realizar otro período de oxígeno al 100% por 40 minutos, inmediatamente antes de realizar la EVA, previo a la despresurización del EMU de 0,70 ATA a 0,30 ATA.

Hasta la fecha no se han registrado signos o síntomas de enfermedad de la descompresión durante las EVA. Sin embargo, sí los ha habido durante las prácticas en cámaras hipobáricas (20-30% dolor articular solamente y 2-3% síntomas neurológicos graves). Aparentemente, el efecto de la fuerza de gravedad, tendría implicancia en esto (efecto protector de la adaptación a la microgravedad).

Si comparamos las dos actividades, la astronáutica con el buceo de saturación, podemos ver que tienen algunos puntos en común.

• Las dos tripulaciones se encuentran confinadas en hábitats especiales
• Las tripulaciones respiran mezclas particulares.
• Cuando salen al “espacio exterior”, generalmente dependen de su nave para sobrevivir.
• Durante sus operaciones, los dos se desarrollan en ambientes con fuerzas gravitatorias diferentes a las que hay en tierra.
• Las dos necesitan de una logística material y humana de importancia.
• Una gran diferencia es que los astronautas pueden regresar a tierra en 12-24 horas, mientras que a los buzos de saturación les llevará de 4 a 7 días.

Dr. GMauvecin

Edición periodística: Álvaro López Melián

Foto de portada: Visual hunt