Cinta de correr con estabilización y aislamiento de vibraciones.

La cinta de correr con sistema de estabilización y aislamiento de vibraciones , comúnmente abreviada como TVIS , es una cinta de correr para uso a bordo de la Estación Espacial Internacional y está diseñada para permitir que los astronautas corran sin que vibren los delicados experimentos científicos en microgravedad en los laboratorios adyacentes. Las cintas de correr de la Estación Espacial Internacional, no necesariamente descritas aquí, han incluido la cinta de correr original, la TVIS original, la BD-2 (БД-2), la cinta de correr de resistencia externa con capacidad de carga operativa combinada ( COLBERT ) y la cinta de correr 2 (abreviada como T2 ). Algunas comparten nombre, diseño y función, algunas utilizan diferentes sistemas de supresión de vibraciones (pasivos) y en otras no está claro en qué se diferencian. Sin embargo, la TVIS original se creó como lo que la NASA denomina una unidad de Objetivo de Prueba Detallado (DTO, por sus siglas en inglés), y no estaba diseñada para soportar a la tripulación de 6 miembros de la ISS. Por lo tanto, la T2 se creó como un sistema robusto que la tripulación pudiera usar a diario.

El nombre de la cinta de correr (COLBERT) surgió a raíz de un concurso de nombres que la NASA organizó para lo que se convertiría en el módulo Tranquility . El comediante y presentador de televisión Stephen Colbert utilizó su programa The Colbert Report para animar a sus espectadores a votar por el nombre "Colbert" durante el concurso. Tras anunciarse los resultados, la NASA decidió usar el nombre de Colbert para la nueva cinta de correr en lugar de nombrar el módulo Tranquility en su honor. ^{[ 1 ]}

Tras la aparición de las estaciones espaciales habitables durante largos periodos, se ha demostrado que la exposición a la ingravidez tiene efectos perjudiciales para la salud humana. Los seres humanos están bien adaptados a las condiciones físicas de la superficie terrestre. En respuesta a un periodo prolongado de ingravidez, diversos sistemas fisiológicos comienzan a alterarse y atrofiarse. Si bien estos cambios suelen ser temporales, pueden derivar en problemas de salud a largo plazo.

El problema más común que experimentan los humanos en las primeras horas de ingravidez se conoce como síndrome de adaptación espacial o SAE, comúnmente llamado mareo espacial. Los síntomas del SAE incluyen náuseas y vómitos , vértigo , dolores de cabeza , letargo y malestar general. El primer caso de SAE fue reportado por el cosmonauta Gherman Titov en 1961. Desde entonces, hasta el 75% de todas las personas que han volado al espacio han sufrido esta condición. ^{[ 2 ]} La duración del mareo espacial varía, pero en ningún caso ha durado más de 72 horas, después de las cuales el cuerpo se adapta al nuevo entorno.

Los efectos adversos más significativos de la ingravidez prolongada son la atrofia muscular y el deterioro del esqueleto , o osteopenia espacial . Estos efectos pueden minimizarse mediante un programa de ejercicio. Otros efectos importantes incluyen la redistribución de líquidos, la ralentización del sistema cardiovascular , la disminución de la producción de glóbulos rojos , trastornos del equilibrio y el debilitamiento del sistema inmunitario . Algunos síntomas menores son la pérdida de masa corporal, la congestión nasal, los trastornos del sueño, el exceso de flatulencia y la hinchazón facial. Estos efectos comienzan a revertirse rápidamente al regresar a la Tierra.

Para prevenir algunos de los efectos asociados a la ingravidez, se evaluó por primera vez una cinta de correr con aislamiento y estabilización de vibraciones, diseñada para la Estación Espacial Internacional (EEI), durante la misión STS-81 . Tres miembros de la tripulación corrieron y caminaron sobre el dispositivo, que flota libremente en la microgravedad experimentada durante la órbita. Durante la mayor parte de las más de dos horas de locomoción estudiadas, la cinta de correr funcionó correctamente y la vibración transmitida al vehículo se mantuvo dentro de los límites de microgravedad definidos para la EEI . Tras este primer vuelo, se estudiaron mejoras en la cinta de correr y el sistema de arnés, que finalmente condujeron al desarrollo del modelo COLBERT. Uno de los objetivos del diseño de la cinta de correr es ofrecer la posibilidad de generar cargas similares a 1 g en las extremidades inferiores, preservando al mismo tiempo el entorno de microgravedad de la EEI para garantizar la seguridad estructural y condiciones experimentales libres de vibraciones. ^{[ 3 ]}

Las cintas de correr están diseñadas para ayudar a los astronautas a mantenerse en forma, combatiendo la pérdida ósea ( osteopenia espacial ) y la atrofia muscular que suelen producirse durante los viajes espaciales. Los astronautas utilizan cuerdas elásticas para sujetarse a la cinta y así permanecer en contacto con el equipo en condiciones de microgravedad . ^{[ 4 ]} Los investigadores creen que el ejercicio es una buena medida para contrarrestar la pérdida de densidad ósea y muscular que se produce cuando los seres humanos viven durante mucho tiempo sin gravedad. ^{[ 5 ]}

La cinta de correr original con sistema de estabilización y aislamiento de vibraciones (TVIS), que estaba empotrada en el suelo del módulo de servicio Zvezda, fue dada de baja en junio de 2013, retirada del transporte en el buque ruso Progress (50P) en julio de 2013 y sustituida por la БД-2 rusa.

Los ingenieros de vuelo de la Expedición 20, Michael Barratt y Koichi Wakata, han realizado una revisión completa de la cinta de correr para prolongar su vida útil. Ambas cintas seguirán en uso, lo que prácticamente duplicará la disponibilidad de estos aparatos de entrenamiento esenciales para las tripulaciones de la estación espacial.

La cinta de correr con sistema de estabilización y aislamiento de vibraciones (TVIS) también requirió reparación en 2002, durante la Expedición 5 , mientras el STS-112 estaba acoplado. Valery Korzun dedicó un día entero al mantenimiento de la unidad. ^{[ 6 ]}

En septiembre de 2010 se descubrió un fallo de diseño en el sistema de alimentación de COLBERT, ^{[ 7 ]} a los diez meses de su puesta en marcha. En octubre se requirió una intervención de mantenimiento de varios días para retirar COLBERT de su bastidor y sustituir componentes clave de alimentación. Se diseñó una caja de distribución eléctrica para el mantenimiento de T2 al mismo tiempo que se diseñó T2. Se entregó junto con T2 para su uso en la resolución de problemas.

A principios de 2009, la NASA realizó una encuesta en línea para nombrar lo que se convertiría en el módulo Tranquility . En el episodio del 3 de marzo de 2009 de The Colbert Report , el presentador Stephen Colbert pidió a sus espectadores que sugirieran "Colbert" como nombre para el Nodo 3 en la encuesta en línea. ^{[ 8 ]} El 23 de marzo de 2009, se anunció que "Colbert" había obtenido la mayor cantidad de votos, pero la NASA no se comprometió de inmediato a usar ese nombre.

El congresista Chaka Fattah se había comprometido a usar el poder del Congreso para garantizar que el voto democrático se respetara tanto en el espacio exterior como en el planeta Tierra, en respuesta a la posibilidad de que la NASA anulara la votación. ^{[ 9 ]} En el episodio del 14 de abril de 2009 de The Colbert Report , la astronauta Sunita Williams apareció en el programa para anunciar que la NASA decidió nombrar al nodo 3 "Tranquility", la octava respuesta más popular en el censo, y anunció que nombrarían una nueva cinta de correr en la estación en honor al comediante: Cinta de correr de resistencia externa operacional combinada (COLBERT). Colbert fue invitado a Houston para probar la cinta de correr, y más tarde a Florida para su lanzamiento. ^{[ 10 ]} La cinta de correr fue llevada a la ISS en agosto de 2009, a bordo del STS-128 ^{[ 11 ]} y se instaló en el módulo Tranquility después de que el nodo llegara a la estación en febrero de 2010. ^{[ 12 ]}

La NASA se burló de sí misma en un comunicado de prensa humorístico incluido en el informe del paquete de ejecución del día 6 del vuelo STS-128 , en el que afirmaba que Jon Stewart exigió ser homenajeado de manera similar, pero rechazó la oferta de la agencia de nombrar al procesador de orina de la ISS "Acumulador/Reciclador de Residuos Ambientales del Inodoro Espacial" (STEWART). ^{[ 13 ]}

Los ingenieros de la NASA comenzaron el desarrollo con un diseño de cinta de correr médica de Woodway, disponible para cualquier persona en la Tierra, y le pidieron a Woodway que niquelara las piezas y realizara otras modificaciones, pero fundamentalmente es el mismo dispositivo para correr en el mismo lugar que el modelo comercial. Las estructuras que soportan la cinta de correr se han adaptado para su uso en el espacio. Sin gravedad que mantenga al corredor en la superficie de la cinta, los diseñadores añadieron correas elásticas que se ajustan alrededor de los hombros y la cintura para evitar que el corredor salga disparado por la estación espacial con el primer paso fuerte. Los diseñadores también tuvieron que encontrar una manera de evitar que la cinta de correr sacudiera toda la estación con cada paso. Prevenir las vibraciones es relativamente fácil en la Tierra, pero la estación flota igual que los astronautas y tiende a reaccionar ante cualquier movimiento que se produzca en su interior. Incluso las acciones más pequeñas pueden sacudir los delicados experimentos de microgravedad que se llevan a cabo en los laboratorios de la estación. Desarrollar un sistema para detener las vibraciones fue el mayor desafío, dijo Wiederhoeft. ^{[ 14 ]}

La primera cinta de correr de la estación, que se llevó a la Estación Espacial a bordo del STS-98 , ^{[ 15 ]} dependía de un sistema motorizado de giroscopios y mecanismos para reducir las vibraciones. El Sistema de Aislamiento de Vibraciones de COLBERT se diseñó para funcionar sin energía y para ser más fiable que su predecesor. COLBERT se apoya sobre resortes conectados a amortiguadores, que a su vez están conectados a un bastidor de tamaño estándar ampliamente reforzado para soportar la potencia generada por los usuarios de COLBERT. El bastidor pesa 2200 libras, su límite de diseño contractual, y también es más ruidoso que la primera cinta de correr, lo que, según Wiederhoeft, es una compensación necesaria para aumentar su fiabilidad. «Aquí, el ruido y la fiabilidad compiten entre sí», dijo Wiederhoeft. «Con mucho más tiempo, podríamos haber logrado que fuera silencioso y fiable a la vez. Optamos por la fiabilidad e hicimos lo que pudimos con el ruido». ^{[ 14 ]}

El desarrollo de las cintas de correr también se utilizó para impulsar el desarrollo de productos comerciales. Entre los posibles efectos secundarios del desarrollo se incluyen aplicaciones mejoradas de aislamiento acústico y de vibraciones en equipos sensibles, como los utilizados en la fabricación óptica , microelectrónica y de precisión . ^{[ 16 ]}

Se requirió un equipo de ingenieros para preparar a COLBERT para que sobreviviera a las rigurosas vibraciones del proceso de lanzamiento. COLBERT tuvo que ser desmontado en decenas de partes, separado en más de seis bolsas y sujeto a soportes dentro del módulo de carga Leonardo , que voló a la Estación Espacial Internacional a bordo del STS-128 . ^{[ 14 ]} COLBERT fue entregado a la Estación Espacial en 2010 y residió primero dentro del módulo Harmony , antes de ser trasladado posteriormente al módulo Tranquility .

El equipo de embalaje se propuso asegurar que todo lo que se lanzara llegara a la estación en buen estado de funcionamiento. "Ya sea el COLBERT o cualquier otro objeto, no será útil en órbita si está roto", dijo Pete Gauthier, ingeniero de embalaje de United Space Alliance . "La diferencia con algo como esto es que es grande y pesado, así que tenemos que usar nuestra bolsa más grande", explicó. "Es más fácil para la tripulación si todas las piezas están en una sola bolsa, pero con seis bolsas, simplemente no se puede". Se espera que los astronautas en la estación dediquen unas 20 horas a ensamblar todo, incluido el sistema de vibración. Después del ensamblaje, el único cuidado que debería necesitar el COLBERT es una lubricación ocasional de sus rodamientos. ^{[ 14 ]}

• Dispositivo de ejercicio con volante de inercia Orion

• Cinta de correr con resistencia externa y capacidad de carga operativa combinada (COLBERT) (PDF) (Comunicado de prensa). NASA. 20 de agosto de 2009. Archivado del original (PDF) el 17 de julio de 2011.