Tecnología brasileña ayuda a la NASA a evaluar riesgos para la salud de astronautas en misión a la Luna

La agencia espacial de Estados Unidos utilizó un dispositivo desarrollado por una startup apoyada por la FAPESP para monitorear los patrones de sueño, la actividad física y las interacciones de los astronautas de la misión Artemis 2

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Pocas horas antes de que la nave espacial Orion cruzara los cielos rumbo a la Luna el pasado 1º de abril, el ingeniero mecatrónico Rodrigo Trevisan Okamoto recibió una confirmación que esperaba desde el anuncio de la misión Artemis 2, en 2023. Un correo electrónico de la NASA informaba que la tripulación del primer vuelo tripulado alrededor del satélite en medio siglo llevaría consigo un dispositivo desarrollado por él y su equipo en la startup paulista Condor Instruments, con apoyo inicial del programa Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE, por sus siglas en portugués) de la FAPESP.

“El comunicado de la NASA fue repentino y nos tomó por sorpresa. Y solo después de la conclusión de la misión supimos también que los astronautas ya utilizaban el equipo en pruebas durante los últimos dos años”, afirma Okamoto a la Agência FAPESP.

Denominado actígrafo, el dispositivo tiene el formato de un reloj de pulsera e integra acelerómetros y sensores de luz y temperatura para mapear, con alta precisión, los patrones de sueño y vigilia del usuario a lo largo de días o semanas.

El funcionamiento se basa en un sensor de actividad que monitorea la frecuencia y la intensidad de los movimientos del brazo. A partir del análisis de estos datos, es posible inferir los períodos de reposo (ausencia de movimiento) y los de actividad (presencia de movimientos), registrando con exactitud el comportamiento circadiano del individuo. Este “reloj biológico” de aproximadamente 24 horas, que regula las funciones físicas y comportamentales de la mayoría de los seres vivos, está influenciado primordialmente por la luminosidad.

Para monitorearla, el dispositivo cuenta con diez sensores incorporados que detectan la exposición a la luz en diferentes franjas espectrales. Estos datos son cruciales, pues permiten caracterizar no solo la intensidad de la luz, sino también su composición espectral a lo largo del ciclo claro-oscuro, principal regulador externo responsable de sincronizar el reloj biológico interno con el ambiente.

“El ciclo claro-oscuro está definido por la rotación de la Tierra y es a partir de él que el cerebro anticipa el momento del sueño. En el espacio, esa referencia se pierde, pues los astronautas pueden permanecer en claridad u oscuridad constantes, dependiendo de la posición con relación al Sol”, explica Mario Pedrazzoli Neto, profesor de la Escuela de Artes, Ciencias y Humanidades de la Universidad de São Paulo (EACH-USP). Especialista en cronobiología –ciencia que estudia los ritmos y el reloj biológico interno de los seres vivos–, Pedrazzoli coordinó estudios que fundamentaron el desarrollo del actígrafo brasileño.

Sueño desregulado

En la Estación Espacial Internacional (ISS), por ejemplo, los astronautas presencian 16 amaneceres y atardeceres por día, fenómenos que pueden desregular severamente el ciclo sueño-vigilia. Para mitigar este estrés, se instalaron en la estación sistemas de diodos emisores de luz (LED) que simulan el ciclo terrestre, ayudando a la higiene del sueño de la tripulación.

“Por estos factores y otros aún bajo investigación, como el efecto de la gravedad, los astronautas tienden a presentar privación de sueño. En el espacio, el reposo es inherentemente desregulado”, afirma Pedrazzoli.

Como la privación de sueño genera déficits cognitivos y motores que pueden comprometer misiones de larga duración, agencias como la NASA realizan comúnmente estudios para evaluar cómo la irregularidad en los ciclos de luz y los trastornos del sueño impactan el cuerpo humano, acarreando riesgos para la salud tanto a corto como a largo plazo, explica el investigador.

Investigadores vinculados a la agencia están investigando, por ejemplo, cómo factores como la luz y el consumo de cafeína afectan los relojes biológicos de las tripulaciones e influyen en la calidad del sueño.

“La cronobiología nació con el financiamiento de la NASA, justamente por la necesidad de entender cómo duerme el astronauta en el espacio”, subraya Pedrazzoli.

“En 2023, la NASA se puso en contacto con nosotros en busca de un nuevo proveedor. Inicialmente, realizaron una pequeña compra para los sectores de ciencia e ingeniería”, recuerda Okamoto. Actualmente, la startup exporta el 80 % de su producción, de 200 a 300 dispositivos por mes, a más de 40 países, atendiendo a grandes universidades y centros de investigación (foto: Daniel Antônio/Agência FAPESP)

Para la campaña Artemis, la agencia espacial estadounidense inició, en 2023, un estudio para monitorear el bienestar, el nivel de actividad, los patrones de sueño y las interacciones de los astronautas. La motivación del proyecto Archer (Artemis Research for Crew Health and Readiness) radica en el ambiente crítico de la cápsula Orion: un espacio confinado y reducido donde la tripulación enfrenta desafíos biológicos y psicológicos prolongados, incluidos el aislamiento y la radiación en misiones de espacio profundo.

Para viabilizar el estudio, ingenieros de la NASA buscaron en el mercado global opciones de actígrafos capaces de monitorear a la tripulación en tiempo real. El dispositivo de Condor Instruments llamó la atención de la agencia tras la participación de representantes de la startup en congresos científicos internacionales de cronobiología, sueño y luz.

“En 2023, se pusieron en contacto con nosotros en busca de un nuevo proveedor. Inicialmente, realizaron una pequeña compra para los sectores de ciencia e ingeniería. Desde entonces, participamos en diversas reuniones a medida que el proyecto evolucionaba. El dispositivo fue sometido a rigurosas pruebas para evaluar si los datos satisfacían las necesidades de la misión y si era seguro y confiable para el vuelo”, recuerda Okamoto.

Aunque existía la señalización de uso en Artemis 2 desde finales de 2025, la confirmación oficial solo llegó el día del lanzamiento. “Solo cuando la nave despegó supimos que el dispositivo estaba efectivamente a bordo”, relata el ingeniero.

Diferenciales tecnológicos

De acuerdo con Okamoto, el actígrafo brasileño se destaca frente a los competidores internacionales por integrar el monitoreo de la actividad motora, la exposición a la luz y la temperatura corporal. Este último dato es crucial, pues la temperatura del cuerpo humano disminuye entre 1 °C y 2 °C durante el sueño, un proceso fisiológico del ciclo circadiano que favorece la relajación y la conservación de energía.

Otro diferencial es la medición de la luz melanópica – espectro de la luz azul-cian (alrededor de 490 nanómetros) que impacta el sistema no visual humano. Esta luz activa las células ganglionares fotosensibles en la retina, inhibiendo la melatonina y señalando al cerebro que es de día, lo que eleva el estado de alerta y suprime el sueño.

“Los teléfonos celulares emiten luz justamente en esa longitud de onda. Por eso, el uso de estos aparatos por la noche altera radicalmente la regulación cerebral del sueño”, comenta Pedrazzoli.

El dispositivo cuenta además con un botón de eventos, accionado de forma sincronizada por los astronautas en momentos históricos, como el 6 de abril, cuando la Orion alcanzó 406.777 km de distancia de la Tierra, el punto más lejano jamás alcanzado por seres humanos. Durante la conferencia de prensa posterior a la misión, el comandante Reid Wiseman destacó otra utilidad del aparato: “El uso de este dispositivo durante los últimos dos años nos permitía recuperar el enfoque cada vez que nos distraíamos”.

Según la NASA, los datos del actígrafo recopilados durante el vuelo serán comparados con pruebas de coordinación motora y cuestionarios realizados antes y después del lanzamiento. El objetivo es optimizar el diseño de futuras naves espaciales para garantizar la seguridad en misiones de larga duración. “Lo que aprendamos nos ayudará a entender cómo los astronautas pueden sobrevivir y prosperar más lejos de la Tierra”, afirma la agencia.

Trayectoria hasta el espacio

La trayectoria del actígrafo comenzó a partir de una necesidad de Pedrazzoli en la conducción de estudios realizados en el ámbito del Centro de Estudios del Sueño – un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID, por sus siglas en portugués) financiado por la FAPESP y vinculado a la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp). Los primeros prototipos fueron utilizados para evaluar el impacto del horario de verano en la población.

“Nos dimos cuenta de que era necesario escalar la producción para atender nuestras investigaciones y contar con soporte técnico especializado”, explica el profesor. Por indicación de Arturo Forner-Cordero, profesor de la Escuela Politécnica de la USP, Pedrazzoli conoció a Okamoto y a Luis Filipe Rossi, entonces estudiantes de maestría en la Poli-USP interesados en abrir una startup tecnológica. Con el apoyo del programa PIPE-FAPESP, los ingenieros transformaron el prototipo en un producto comercial de alta precisión.

“Después de los primeros prototipos con piezas mecanizadas, buscamos la inversión del PIPE de la FAPESP para viabilizar el negocio”, afirma Okamoto. Actualmente, la startup exporta el 80 % de su producción, de 200 a 300 dispositivos por mes, a más de 40 países, atendiendo a grandes universidades y centros de investigación. El dispositivo se aplica en estudios que van desde la epidemia de miopía en Asia hasta la recuperación de bebés prematuros en UCI neonatales.

La meta ahora es mantener la alianza con la NASA para las próximas etapas de la campaña Artemis, incluido el alunizaje en el polo sur de la Luna previsto para 2028. “Haremos todo lo que podamos para continuar como proveedores de la agencia”, concluye Okamoto.

Ejemplo de éxito

En la evaluación de Rodolfo Azevedo, coordinador del área de Tecnologías y Alianzas de Innovación de la FAPESP, la participación de Condor Instruments en la misión Artemis 2 es la materialización de lo que la FAPESP busca con el programa PIPE: transformar la ciencia de laboratorio en soberanía tecnológica nacional.

“Es fundamental destacar que el apoyo del programa fue uno de los pilares al inicio de la formación de la empresa, cuando el riesgo tecnológico es más alto y el capital privado aún es escaso. Ese financiamiento inicial permitió transformar un prototipo académico en un producto comercial de extrema precisión”, afirma Azevedo.

El éxito de la empresa también aporta una lección importante sobre la naturaleza de la innovación: el financiamiento debe llegar temprano, pero los resultados de gran impacto pueden tardar tiempo en madurar, evalúa Azevedo.

“Entre los primeros prototipos apoyados por el PIPE y el anuncio de que la tecnología brasileña está monitoreando astronautas en el espacio profundo, la startup recorrió una trayectoria de años de investigación y perfeccionamiento. Esto reafirma que la innovación disruptiva exige paciencia estratégica e inversión continua para que podamos cosechar frutos que eleven el nombre de Brasil en el escenario internacional”, concluye.