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Artículo: Experimento de hipergravedad. Se medira la velocidad de la gravedad. Gusanos y gravedad.

GRAVEDAD

Experimento de hipergravedad

05/04/2002

Malcolm Cohen busca voluntarios para participar en un trabajo de investigación sobre los efectos de la gravedad aumentada en el cuerpo humano. Quienes deseen ayudarlo deberán girar a toda velocidad en el interior de una centrifugadora prestada por la NASA, experimentando una parte de las sensaciones de las que disfrutan los astronautas durante el despegue de sus naves espaciales.

Cohen trabaja en el Departamento de Biología Humana de la Stanford University y también para la propia NASA. Su objetivo es determinar hasta qué punto las personas pueden tolerar una prolongada exposición a una fuerza gravitatoria mayor de lo normal, es decir, una hipergravedad.

El cuerpo humano ha evolucionado y se ha adaptado a fuerzas G relativamente constantes. Esto no es lo que ocurre cuando se producen aceleraciones en aviones, coches, tiovivos, etc., pero hemos conseguido soportarlas gracias a que se producen durante periodos de tiempo breves.

Sin embargo, nadie tiene información sobre los efectos a largo plazo de la hipergravedad en los humanos, es decir, de los efectos de una exposición prolongada a una gravedad superior. Cohen pretende superar esta falta de datos y busca voluntarios masculinos de edades comprendidas entre los 18 y los 25 años,que estén dispuestos a soportar aceleraciones que duplican la gravedad natural terrestre. El estudio se iniciará en julio y durará unas nueve semanas para cada participante. En el futuro se procederá con ensayos sobre mujeres.

Para los experimentos se utilizará la centrifugadora del Ames Research Center,que es capaz de proporcionar 20 Gs (20 veces la fuerza de la gravedad). Girando cada vez más rápido, puede simular niveles progresivamente más altos de hipergravedad. Así, para experimentar 2 Gs, el pasajero deberá girar a unas 15 revoluciones por minuto.

Cohen está muy interesado en la gravedad porque ésta, en cierta manera, da forma a la vida. Define el carácter de nuestro sistema nervioso, nuestros reflejos y nuestros huesos, por ejemplo. Los astronautas que se pasan meses en el espacio, donde se encuentran en un ambiente de microgravedad, pierden tolerancia a las fuerzas G, lo cual complica su readaptación cuando regresan a la Tierra.

Los experimentos en la centrifugadora podrían requerir permanecer hasta 22 horas seguidas a bordo. Se realizarán diversas sesiones que totalizarán hasta 188 horas. Los voluntarios, que serán compensados económicamente, dispondrán de comida, agua, lavabo e incluso televisión y un ordenador con juegos electrónicos en su pequeña cabina cerrada. Cámaras de circuito cerrado controlarán en todo momento sus actividades. Además, utilizarán un biosensor que informará de su ritmo cardíaco, presión sanguínea y niveles de oxígeno. También se tomarán muestras de orina que se analizarán posteriormente. No se descartan desmayos y otro tipo de malestares, sobre todo teniendo en cuenta que la primera prueba buscará encontrar el límite de tolerancia de cada individuo.

Se medira la velocidad de la gravedad

06/09/ 2002

Desde que Albert Einstein propusiera la teoría general de la Relatividad en 1916, los físicos de todo el mundo han intentado demostrar sus principios uno a uno. Algunos, como que la velocidad de la luz es una constante, han sido probados, pero otros aún no lo han sido. Gracias a una rara alineación de cuerpos celestes y a un experimento concebido en la University of Missouri-Columbia, otro de estos principios podría ser comprobado en breve.

Según la teoría de Albert Einstein, la velocidad de la gravedad debería ser igual a la velocidad de la luz, explica Sergei Kopeikin, profesor de física y astronomía. Existen evidencias indirectas de que esto es verdad, pero dicha velocidad nunca ha sido medida directamente. Esta la razón de un experimento que no podrá repetirse hasta dentro de una década.

El citado experimento implicará la medición muy precisa de las distancias angulares existentes entre varios cuásares, objetos celestes en galaxias muy lejanas que tienen el aspecto de estrellas debido a su intensa actividad. El 8 de septiembre, Júpiter pasará muy cerca del cuásar primario. Cuando lo haga, su gravedad hará que la posición aparente del cuásar en el cielo cambie en una distancia que depende de la velocidad de la gravedad. Kopeikin y Ed Fomalont, un radioastrónomo del NRAO, utilizarán una técnica de observación especial desarrollada por ellos para comparar la posición del cuásar primario con la de otros cuásares no afectados por la presencia de Júpiter. Utilizando los datos obtenidos, esperan poder confirmar así la validez de la teoría de Albert Einstein.

Las mediciones se efectuarán con el Very Long Baseline Array (VLBA), una serie de 10 radiotelescopios de 25 metros de diámetro, instalados desde las Islas Vírgenes hasta Hawai, y con el radiotelescopio de 100 metros de Effelsberg, en Alemania. Las pruebas preliminares sugieren que el sistema podrá aportar la precisión necesaria para determinar la velocidad de la gravedad si el experimento va bien.

Otros científicos, japoneses y de la NASA, realizarán el experimento de forma independiente, utilizando otros telescopios, de manera que los resultados podrán ser comparados.

La técnica podría ser empleada asimismo para determinar de forma más exacta la posición de otros objetos en el espacio. Por ejemplo, si conocemos mejor la posición de nuestros satélites artificiales, mejoraremos las telecomunicaciones con ellos, y también será posible explorar el sistema solar con mayor facilidad.

Los expertos esperan disponer de los resultados a mediados de noviembre.

Gusanos y gravedad

27/09/2002

Varios científicos de un laboratorio de la NASA están experimentando con pequeños gusanos, sometiéndolos a fuerzas centrífugas que serían fatales para un ser humano. El objetivo principal es comprender mejor los mecanismos de adaptación de los seres vivos frente a las fuerzas gravitatorias que encuentran los astronautas al dejar la Tierra.

Los diminutos gusanos, que sólo miden 1 mm de largo y que apenas son visibles sin la ayuda de un microscopio, han sido sometidos durante cuatro días a fuerzas centrífugas equivalentes a entre 20 y 100 veces la gravedad terrestre (G). Comparativamente hablando, los pilotos de aeronaves que no usan trajes especiales pueden perder el conocimiento cuando encuentran aceleraciones mayores de 3 G. Este efecto puede ser letal cuando se hace muy prolongado.

Con la ayuda de un ingenioso sistema de cámaras diseñado en la Harvey Mudd University, los investigadores de la NASA han observado a los gusanos mientras se les sometía a elevadas aceleraciones. Los estudios se están realizando en el Centro de Investigación Ames.

"Observando los cambios que ocurren en la transición de hipergravedad a gravedad normal (1 G), presumimos que podremos predecir los cambios resultantes de la ausencia casi total de gravedad que experimentan los astronautas en vuelo", ha dicho la bióloga e investigadora principal Catharine Conley. "Estamos planeando, en misiones futuras, enviar cultivos del gusano (cuyo nombre científico es Caenorhabditis elegans o C. elegans) al espacio, para someterlos a microgravedad y así poner nuestras predicciones a prueba". El vocablo microgravedad se refiere a la ausencia casi total de gravedad.

"En el espacio, se experimentan niveles de radiación mucho más elevados que los que se observan en la superficie terrestre", dijo Conley. "Los altos niveles de radiación aumentan la proporción de mutaciones en los seres vivos. La rapidez con que se reproduce el gusano nos permite observar varias generaciones en el lapso de tiempo que dura una misión del transbordador espacial, y estudiar los efectos a largo plazo de la radiación y la microgravedad en estas generaciones", añadió Conley.

"Ya se ha transportado el C. elegans en el transbordador espacial con anterioridad, y se observó que los cultivos se reprodujeron normalmente, sin cambios importantes visibles a nivel morfológico", aclaró Conley. "Nos interesa estudiar la expresión genética en los cultivos que se enviaron en el transbordador, y comparar los resultados con las observaciones que señalan cambios específicos en la expresión de ciertos genes en otros animales (vertebrados, ya que C. elegans es un invertebrado)". La expresión de un gen es el fenómeno por el cual la información contenida en el gen se manifiesta en la forma de características morfológicas específicas, como el color de los ojos, la susceptibilidad a ciertas enfermedades hereditarias, y tantas otras.

El C. elegans es un gusano perteneciente a la familia de los nematodos, vive en el suelo y llega a medir aproximadamente 1 mm. En un estudio preliminar, se sometieron algunos cultivos a 20 veces la fuerza de la gravedad terrestre en una centrifugadora diseñada para estudios en seres humanos. Se observó la respuesta de los cultivos a este tratamiento al pararse la centrifugadora. Sometidos a una fuerza de 20 G, los gusanos experimentan fuerzas 20 veces superiores a su peso normal.

"Si nuestra hipótesis resulta correcta, habremos establecido que C. elegans tiene un gran valor para el estudio de las respuestas de los seres vivos al vuelo espacial, desde el punto de vista de la genética, la biología molecular, y a nivel del organismo, a un costo razonable", dijo Conley.

En la fase de planificación, Conley se dio cuenta de la necesidad de continuar sus estudios en una centrifugadora de menor tamaño, disponible continuamente en el laboratorio. Para llevar a cabo sus observaciones, Conley requeriría una cámara del tamaño de un cubito de hielo, la cual transmitiría señales de video en tiempo real, del interior de la centrifugadora, a un monitor de imagen y a una videograbadora exterior. Conley encargó este sistema al departamento de ingeniería de la Harvey Mudd University, en Claremont, Calif. Un equipo de estudiantes de ingeniería, en el último año de su carrera universitaria, dedicó el año académico al diseño del sistema, con gran éxito. Aunque los componentes se compraron prefabricados, para que el sistema funcionara correctamente los estudiantes tuvieron que superar varios problemas de ingeniería y diseño.

"La pequeña cámara tendría que soportar fuerzas 100 veces la fuerza de la gravedad terrestre", dijo el profesor Joseph King, director del taller. "El diseño también debía ser compatible con la geometría de la centrifugadora". Además de estos requerimientos, el aparato tendría dos sistemas de transmisión, uno infrarrojo para controlar la cámara, y el otro inalámbrico para la transmisión de imágenes.

"Cuando se someten cultivos de C. elegans a los efectos de una fuerza centrífuga superior a 1 G, se observan cambios en la expresión de un número limitado y específico de genes, probablemente con el fin de ayudar al organismo a sobrevivir y compensar los efectos de la gravedad en sus tejidos", dijo Conley. C. elegans tiene aproximadamente 19.000 genes, así como nervios, músculos, y órganos semejantes a los que en los seres humanos responden a los cambios en la gravedad.

En ausencia de gravedad terrestre, los astronautas sufren náusea, pérdida de masa en algunos huesos, atrofia en ciertos músculos, y problemas cardiovasculares. "Esperamos que el estudio de los mecanismos mediante los cuales C. elegans ajusta la síntesis de proteínas para sobrevivir a condiciones de hipergravedad, a largo plazo, nos permitirá diseñar tratamientos, y posiblemente medicamentos, administrables oralmente a los astronautas.

En la naturaleza, C. elegans se encuentra comúnmente en la vegetación en estado de descomposición y en el suelo. El pequeño gusano contiene aproximadamente mil células.