MARES ayuda a los astronautas a paliar las secuelas físicas que conllevan sus largas estancias en el espacio. El proyecto cuenta con una inversión de 10 millones de euros
De todos es conocida la atrofia muscular que pueden experimentar los astronautas cuando pasan en el espacio demasiado tiempo. Para ayudarles a recuperar la forma física y estudiar los cambios que experimenta el cuerpo humano cuando se le somete a la ingravidez, la empresa NTE, dedicada al sector aeroespacial y de instrumentación científica, ha desarrollado el proyecto MARES (Muscle Atrophy Research and Exercise System) para las agencias espaciales NASA y ESA. Éste consiste en el desarrollo de una máquina de experimentación y ejercicio que se instalará en la Estación Espacial Internacional, concretamente en el módulo de Human Research Facility. Esta máquina permitirá investigar las razones de la pérdida de masa muscular de los astronautas que pasan estancias prolongadas en el espacio en condiciones de ingravidez, ejecutando experimentos complejos diseñados por investigadores de todo el mundo. Una vez evaluado el deterioro físico que sufren los astronautas, los científicos podrán probar si éstos pueden recuperar el tono muscular con un tratamiento farmacológico o con un protocolo de ejercicios que pueden hacer con MARES. Así, cuando éstos vuelvan a la tierra no sufrirán el deterioro que suele ser habitual. Como explica Toni Romero, ingeniero de Sistemas Embebidos y Electrónicos de I+D de NTE y participante en el proyecto: “Pensemos en una misión tripulada a Marte. Si no fuera por MARES, después de un viaje de ida -aproximadamente de un año-, el astronauta no sería capaz ni de mantenerse en pie sobre la superficie, pero es que, además, debe hacer el viaje de vuelta -de otro año-, lo que le imposibilitaría pulsar siquiera un botón e incluso tomar los mandos de la nave, debido a la atrofia acumulada en sus muñecas y sus dedos”. Además de los músculos ligados a estructuras óseas, hay que pensar en otros como el corazón, que coordina el bombeo y el oxigenación de la sangre y que también se hipertrofia (se agranda). “Sólo un astronauta, Valeri Poluakov, batió el record de permanencia en el espacio en ingravidez –revela–. Tras 439 días en la MIR volvió destrozado a la tierra”.
¿En qué consiste?
Se trata de una especie de silla metálica que se puede configurar, de modo que el astronauta ejercite cualquier articulación. Ésta se conecta a un motor, que es el elemento que hace de pesa y contra el cual ejercita el astronauta los experimentos diseñados por los científicos. El motor se mueve venciendo al astronauta o el astronauta vence al motor como si de un pulso se tratase, cubriendo el movimiento de flexión o extensión de la articulación. De esta forma se ejercitan para dicha extremidad los músculos flexores y los extensores. Mientras el ejercicio se lleva a cabo, un potente procesador con un sistema operativo en tiempo real VxWorks, igual que el de los robots Spirit que están en Marte, recoge los datos de los sensores, que miden la fuerza, velocidad, posición, activación eléctrica del músculo y la activación cardiaca del astronauta. Los datos se envían a Johnson Space Center (Houston) donde los científicos los analizarán y propondrán los nuevos ejercicios correctivos. Habrá cuatro modelos MARES, dos de entrenamiento para los astronautas en Houston, otro que se implantará en la Estación Espacial Internacional y otro de reserva por si se han de sustituir piezas del que hay en la Estación.
El valor de la simulación
En el proyecto de desarrollo de MARES, NTE ha utilizado herramientas de The Mathworks, como Matlab y Simulink, para diseñar el control del motor de la máquina, que es el elemento que hace de pesa al astronauta, para cumplir los requerimientos de los protocolos de ejercicios diseñados por una comunidad científica internacional. Romero asegura que los resultados obtenidos con las simulaciones se ajustan al comportamiento real del tandem máquina-astronauta. “En sistemas tan complejos, la única forma de prever el comportamiento es utilizando herramientas de software como Matlab, que se puede instalar en cualquier PC y cuenta con más de 600 funciones matemáticas, estadísticas y técnicas distintas que aceleran los procesos de cálculo de alto rendimiento. Por otro lado, trabajamos con Simulink, que permite simular comportamientos de sistemas, ahorrando el trabajo de crear prototipos erróneos”. Éste manifiesta que ambas herramientas de simulación “son muy útiles para construir modelos de software que simulan el comportamiento real de lo que estamos diseñando. Gracias a ellas, podemos ver el comportamiento del sistema y lo que ocurría en condiciones límite”. Sin este tipo de software se tendría que trabajar con fórmulas sobre el papel y a partir de aquí construir un prototipo, pero éstas sólo contemplan estados estáticos de un sistema.
¿En qué consiste?
Se trata de una especie de silla metálica que se puede configurar, de modo que el astronauta ejercite cualquier articulación. Ésta se conecta a un motor, que es el elemento que hace de pesa y contra el cual ejercita el astronauta los experimentos diseñados por los científicos. El motor se mueve venciendo al astronauta o el astronauta vence al motor como si de un pulso se tratase, cubriendo el movimiento de flexión o extensión de la articulación. De esta forma se ejercitan para dicha extremidad los músculos flexores y los extensores. Mientras el ejercicio se lleva a cabo, un potente procesador con un sistema operativo en tiempo real VxWorks, igual que el de los robots Spirit que están en Marte, recoge los datos de los sensores, que miden la fuerza, velocidad, posición, activación eléctrica del músculo y la activación cardiaca del astronauta. Los datos se envían a Johnson Space Center (Houston) donde los científicos los analizarán y propondrán los nuevos ejercicios correctivos. Habrá cuatro modelos MARES, dos de entrenamiento para los astronautas en Houston, otro que se implantará en la Estación Espacial Internacional y otro de reserva por si se han de sustituir piezas del que hay en la Estación.
El valor de la simulación
En el proyecto de desarrollo de MARES, NTE ha utilizado herramientas de The Mathworks, como Matlab y Simulink, para diseñar el control del motor de la máquina, que es el elemento que hace de pesa al astronauta, para cumplir los requerimientos de los protocolos de ejercicios diseñados por una comunidad científica internacional. Romero asegura que los resultados obtenidos con las simulaciones se ajustan al comportamiento real del tandem máquina-astronauta. “En sistemas tan complejos, la única forma de prever el comportamiento es utilizando herramientas de software como Matlab, que se puede instalar en cualquier PC y cuenta con más de 600 funciones matemáticas, estadísticas y técnicas distintas que aceleran los procesos de cálculo de alto rendimiento. Por otro lado, trabajamos con Simulink, que permite simular comportamientos de sistemas, ahorrando el trabajo de crear prototipos erróneos”. Éste manifiesta que ambas herramientas de simulación “son muy útiles para construir modelos de software que simulan el comportamiento real de lo que estamos diseñando. Gracias a ellas, podemos ver el comportamiento del sistema y lo que ocurría en condiciones límite”. Sin este tipo de software se tendría que trabajar con fórmulas sobre el papel y a partir de aquí construir un prototipo, pero éstas sólo contemplan estados estáticos de un sistema.
