Additive manufacturing in space – moulding the way to build lighter, flexible, and cost-efficient satellite systems

Jabir Hussain, Ph.D. Fellow/ Early Stage Researcher (TESLA project H2020-MSCA-ITN) at the Microwave Components Group (MCG), Department of Electrical, Electronic and Communications Engineering, Public University of Navarre (UPNA)

What is Additive Manufacturing?

According to the International Organisation for Standardisation (ISO), additive manufacturing is a process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.
Let us break it down to have a better understanding.

• joining materials – instead of cutting the bulk raw material into the desired shape and size, the raw materials in powdered form or sheets are fused or bonded together.
• 3D model data – the object to be built is designed using computer-aided-design (CAD) software and the data is fed to the manufacturing machine.
• layer-upon-layer – the objects are build using a bottom-up approach.

We can use the analogy of ice-sculpting for the traditional subtracting manufacturing techniques such as the conventional machining techniques like milling or electro-erosion, whereas additive manufacturing can be thought of as using LEGO® blocks to build the objects.

  

In common parlance, additive manufacturing (AM) is most widely known as 3D-printing. Though technically 3D-printing is one of the many ways of AM, the term has become almost synonymous with AM and is used interchangeably. At the same time, AM is just a class of the new Advanced Manufacturing procedures currently being developed and used across industry sectors.

Additive Manufacturing dates back to the early 1980s for rapid prototyping and it has since then increasingly found its way into commercial and consumer markets as well as into the challenging sectors like the healthcare, automobile, and aerospace industries. Starting from the basic stereolithography (SLA) process, AM technology has evolved into wide variety of processes like Fused Deposition Modelling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) and Direct Metal Laser Sintering (DMLS). However, the general workflow of the process remains the same: to build layer by layer.

Why do we need it in space?

Going by very rough estimates, the cost to launch one kilogram to space (for instance onboard the European Ariane 5 or the future Ariane 6) averages about €20,000. Also, any rocket system designed for space is constrained (Tsiolkovsky’s rocket equation) to have at least 85 percent of its total weight to be the fuel propellant and only the remaining 15 percent to be the actual rocket structure and satellite payload system.

Ariane 5 ECA flight VA214, Alphasat (Credit: ESA)

Thus, one of the key challenges in space industry is to reduce the weight of the rocket-payload system, and additive manufacturing provides the right tools of engineering to achieve this goal. By incorporating novel organic and lattice structures into the design philosophy as well as using lightweight and dense materials (which are not quite suitable for machining), a weight reduction of 30 to 60 percent is possible using additive manufacturing. Apart from the advantage of weight reduction, additive manufacturing also has the following benefits:

• Rapid prototyping, meaning a prototype of the object can be tested and verified without restructuring and/or retooling the manufacturing process.
• Devices with complex geometries can be easily fabricated as compared to traditional techniques. This design freedom allows us also to envisage new forms that could not be manufactured with traditional techniques.
• Structures can be built with fewer functional parts, sometimes in one single piece (with any points of weaknesses removed and without needing screws for instance), thereby improving structural integrity, and reducing assembly and logistics cost.
• Freedom in part design allows also on-demand build in required quantity (low-volume), which also increases cost-efficiency.
• Reduced use of raw materials (due to adding and not removing) results in increased environmental benefits (waste management) as well as cost-benefits.

In the future context of global broadband communications using a space segment consisting of constellations of hundreds or even thousands of mini-satellites, AM promises to be a turning point for flexible, cost-effective satellite production. Another potential issue of consequence in the space industry is the requirement of high data rates for the next generation of large geostationary telecommunication satellites along with the increase in capability to support a greater number of users. These requirements, i.e., high data rates and more users, produces the need to design satellite payload components like antennas, filters, etc., with very high-power handling capability. Conventionally designed filters have reached a sort-of theoretical limit to support high-power, and so the need of novel designed filters less prone to high-power effects such as multipactor have arisen. Smooth-profiled rectangular waveguide filters such as those developed by the Microwave Components Group at UPNA are an excellent example of this new generation of power resistant devices and additive manufacturing is the ideal approach for fabrication.

Challenges of AM in space

Additive manufacturing opens up new possibilities in fabricating devices for the next generation telecommunication satellites. However, there are a few technical barriers and bottlenecks that it has to overcome in order for it to become a standard for space industry. A few of these are listed below:
• There is an inherent variability due to factors such as material powder distribution, flow of melt pools or alignment of build platforms. As such there are issues with reproducibility, reliability, and accuracy. This also hinders its application in mass production.
• As objects are build layer-by-layer from bottom-up, some angled-structures requires the need of supports which needs to be removed after printing.
• Postprocessing treatments like polishing and silver-plating to improve surface roughness and RF performance respectively are required.
• The need to develop new standards and verification methodologies for 3D-printed parts.

Current state-of-the-art of AM in space and how UPNA is forging ahead?

Additive manufacturing capability has been successfully demonstrated in building components for both rocket launch systems as well as satellite payload systems.
Under rocket launch systems, spacecraft support structures such as wing systems, nozzles, combustion chambers etc. have been additively manufactured. The advantages reported were fewer part counts, reduced complexity, and reduced weight. Because additive manufacturing builds objects from bottom-up, it allows the use of new materials with improved thermal and mechanical properties like cooper alloys, polymer-ceramic composites, and high temperature plastics (PEEK, PEI).
ESA under its AMTAC project developed the world’s first spacecraft thruster with 3D-printed platinum-rhodium alloy combustion chamber and nozzle. In recent news, the coaxial injector head of a liquid rocket engine was manufactured using laser beam melting (a process of AM) under the EU project SMILE (SMall Innovative Launcher for Europe).

In addition to this, there has been a massive push for what is known as “in-space” additive manufacturing. The International Space Station is equipped with a 3D-printer capable of printing polymer-based tools and hardware components on demand – without the need of waiting for a visiting vehicle to deliver a required component.
When it comes to satellite payload systems, additive manufacturing is still in a nascent stage. Heavy metal components like filters, antennas, diplexers, etc., have very stringent specifications and the low tolerances of AM fabrication coupled with non-standardisation of processes proves a barrier for it to be adopted by the space industry.

As such, low tolerance structures like antenna supports or placeholders for waveguides and cavity filters have been extensively built using AM and deployed in space missions. In 2018, Hispasat in partnership with SSL launched its HISPASAT 30W-6 satellite with the largest and most complex antenna support structure till date having more than 200 additively manufactured metal and polymer components.

In recent years however, building on previous research, ESA in partnership with Airbus DS and 3D Systems has developed a 3D-printed RF waveguide filter and tested and validated for use in commercial telecommunication satellites. ESA has also developed and tested a 3D-printed dual-reflector antenna which was built as a single piece of polymer and then coated with copper.

Under its ARTES 5.1 programme, ESA, in collaboration with leading space companies such as Airbus DS, Thales Alenia Space, RUAG or TESAT, and other players such as various research institutes in the TESLA network, has been massively driving the R&D in regards to manufacturing and optimizing RF components using AM.

In this regard, UPNA has been a forefront in the research and development of new technologies benefitting the rise of additive manufacturing. The Institute of Advanced Materials (InaMat) is working on developing microreactors for photocatalytic applications using 3D printing directly or 3D printing as a manufacturing tool. The Institute of Smart Cities (ISC), by means of the Microwave Components Group, is a beneficiary of the TESLA project under which one of the aims is to build new design techniques for telecommunication payloads of space systems suitable for additive manufacturing in the context of large platforms. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 811232. The project will entail manufacturing RF passive components using additive manufacturing processes in both metals as well as ceramics. This is a pan-European project collaborating with various research institutes in Europe as well as various partner organisations in space and additive manufacturing industries.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Pasado, presente y futuro frente al COVID-19

Responde: Sergio García Magariño, investigador del Instituto I-Communitas (Institute for Advanced Social Research-Instituto de Investigación Social Avanzada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

La incertidumbre que se vive a raíz del coronavirus ha sincronizado, en un mismo horizonte temporal, desafíos pendientes de resolver que se han puesto de manifiesto, posibilidades de cambios sociales espontáneos imprevisibles y prescripciones diversas para transformar esta crisis en oportunidad. A continuación, se intentará tejer, entrelazando esas tres tramas relativas al pasado, presente y futuro del COVID-19, una urdimbre coherente que dé sentido al momento que se vive y que haga inteligibles los retos que la sociedad ha de enfrentar sin dilaciones.

Desafíos sin resolver

La crisis asociada al COVID-19 puede verse como un indicador de los defectos del orden social previo. En otras palabras, la «normalidad» que se atribuye al pasado, al mundo pre COVID-19, era una situación inviable que amenazaba la civilización desde muy diversos ángulos. El cambio climático, con los desastres naturales y pandemias inherentes a él, es quizá el signo más claro de unas deficiencias estructurales que hace tiempo tenían que haberse encarado.

Sin embargo, la gestión de la globalización económica tampoco estaba siendo eficiente y estaba produciendo malestar, tanto por las desigualdades que generaba, como por la fractura social que suscitaba y la fragilidad de la cadena de producción y de comercialización en que se basaba. El modelo de desarrollo, por otro lado, era insostenible, ya sea desde el punto de vista de la dependencia energética, del colapso ambiental que estaba propiciando, de la brecha entre el mundo rural y urbano que ampliaba, de la desconexión de la agricultura local, del desprecio de la vida comunitaria geográficamente situada que inducía o desde el de la poca resiliencia que engendraba y la imposibilidad cognitiva de reproducir a pequeña escala, aunque universal, los diferentes procesos de vida.

El envejecimiento de la población, además, suponía un reto para mantener los sistemas de protección social de los países occidentales, unos sistemas de protección que, según la ONU, debían llegar a todas partes del mundo para proteger a poblaciones vulnerables que no se habían beneficiado en absoluto de los avances económicos totales vinculados con el aumento de la productividad global. Las amenazas globales tipificadas por el Consejo de Seguridad, tales como las armas de destrucción masiva, el terrorismo y el crimen trasnacionales, los conflictos armados, los movimientos masivos de poblaciones, seguían acechando al mundo. La robotización de la economía y sus repercusiones sobre la organización del trabajo, la ciencia de los datos, los sistemas de rastreo, la inteligencia artificial o los avances en la investigación del genoma humano conllevaban riesgos imprevisibles en muchos ámbitos de la vida colectiva como el de la libertad, el derecho al trabajo o el rango para la voluntad de actuación.

A estos desafíos antiguos, se le han sumado dos nuevos directamente relacionados con el virus señalado. Primero, la gestión de la crisis sanitaria en sí plantea preguntas para las que todavía no hay respuesta: universalizar los tests diagnósticos, implementar sistemas de rastreo efectivos, por cuánto tiempo mantener las medidas de distanciamiento social (físico), el desarrollo, producción y aplicación masiva de una vacuna, anticiparse a una segunda ola de contagios o equilibrar la seguridad sanitaria y la libertad. Y segundo, amortiguar y resolver la crisis económica que se avecina y que, sin entrar en alarmismos, puede hacer caer el PIB mundial, según las estimaciones del FMI, en un 3% y el español en un 8% en 2020.

¿El experimento social forzado del presente cambiará tanto la vida colectiva?

Durante el período de confinamiento han surgido tendencias sociales, comportamientos espontáneos y dinámicas de vida y de trabajo que podrían alterar la forma de organización social. Predecir ahora si esos cambios serán duraderos o siquiera positivos, probablemente sea pecar de imprudencia. Sin embargo, es útil identificar cuáles son algunas de esas alteraciones de la vida cotidiana que podrían haber llegado para quedarse.

Los patrones individuales de comportamiento han sido ambivalentes, pero han hecho ver pautas no tan patentes anteriormente. Los brotes espontáneos de solidaridad y de altruismo, la conciencia de la interdependencia, la autodisciplina en pos del bien común o la reducción del consumo, sea este de bienes materiales y servicios, de energía o de actividades de ocio, como los viajes, en general, han sido gratamente bienvenidos. Asimismo, los episodios de egoísmo, los conflictos por bienes escasos, la compra compulsiva de ciertos productos, el uso desenfrenado de las redes sociales y el consumo acrítico y desproporcionado de información han sido comunes. ¿Qué tendencia triunfará?

En cuanto a los arreglos institucionales y las políticas públicas para abordar la crisis, han oscilado entre quienes proponían mayor integración y cooperación internacional, mayor solidaridad y multilateralismo, y quienes abogaban por recluirse tras las fronteras nacionales para protegerse. La Organización Mundial de la Salud ha sido gran protagonista, pero también objeto de crítica por su dudosa transparencia y eficacia en la gestión de la crisis en sus etapas iniciales. China ha sido considerada ante la comunidad internacional como la raíz de la crisis y, por tanto, el país a evitar, pero también como la salvadora y proveedora esencial de material sanitario y apoyo logístico. EEUU ha adoptado una actitud unilateral que pone en riesgo su liderazgo mundial de por sí ya deteriorado. ¿Cómo quedará la arquitectura institucional mundial tras la crisis, fortalecida o debilitada?

La comunidad geográficamente localizable (un ente casi desaparecido con la modernidad) ha resultado ser imprescindible, tanto para las dinámicas de apoyo mutuo como para la generación de una resiliencia colectiva que solo se logra con el anclaje de la economía y los procesos de vida básicos en el ámbito local. La conciencia ecológica parece haber avanzado, aunque los imperativos económicos pueden hacer que se disipe. La producción y la comercialización se han alterado, ya que el mito del abastecimiento inmediato sin importar el lugar de producción ha sido desenmascarado. ¿Habrá una reducción de las cadenas de valor y una reubicación de los lugares de producción, para acercarlos a los lugares de su consumo, al menos en el caso de ciertos productos esenciales?

Dicen que la digitalización ha sido uno de los procesos que más se ha acelerado durante la crisis. El teletrabajo se ha implantado sin avisar. La educación ha migrado al mundo online. Las nuevas tecnologías de la comunicación se han usado profusamente, alfabetizando tecnológicamente de forma exprés a millones de personas. Sin embargo, el teletrabajo no siempre ha supuesto mayor conciliación familiar, ya que elimina la separación saludable entre la casa y el trabajo, entre el deber y el ocio, y genera estrés y dificultades de concentración cuando los espacios no son los apropiados o la atención de los niños se vuelve más apremiante. La educación online ha puesto al descubierto las grandes desigualdades entre las familias con conexión y sin conexión, las familias con posibilidad de apoyar a los hijos en las tareas del cole y las que no, las familias con competencias para manejar el estrés y resolver los conflictos pacíficamente y las que no. Asimismo, la sobre exposición a la información y la comunicación online, además de haber paliado la necesidad de un contacto abruptamente interrumpido por el aislamiento, ha traído otras infecciones: las noticias falsas, la posibilidad de ser objeto de robos y estafas, la pérdida de tiempo y estrés por querer responder a todos los que escriben y no poder. ¿Qué ocurrirá después?

La ética del cuidado, la consideración por los ancianos y el aprecio del trabajo en el hogar y de la educación de los hijos parecen haberse fortalecido, aunque los asilos han sido los lugares donde más se han concentrado las muertes; y los hogares, aunque han podido ser objeto de revisión, también han sido las cárceles tortuosas para familias con tensiones y los contextos donde niños y mujeres han vivido la violencia con mayor virulencia. ¿Cuál será el resultado final?

El estatus de las profesiones parece haberse alterado, generándose una nueva pirámide de jerarquías en la que las posiciones superiores son ocupadas por el personal sanitario, los trabajadores de los supermercados, los proveedores de luz e internet, por mencionar algunos. Además, los denominados intangibles en el mundo económico, que antes se situaban en las zonas marginales del discurso público, tales como la solidaridad, la reciprocidad, el altruismo, la cooperación o la confianza, avanzan hacia el primer plano del debate. ¿Será algo pasajero o permanecerá?

Imagen de Gerd Altmann en Pixabay

 

¿Y ahora qué?

Salvo que las manifestaciones espontáneas de afecto, solidaridad y cooperación, tanto individuales como institucionales, den origen a nuevos patrones de comportamiento, de consumo y de relaciones y a nuevos arreglos institucionales, es probable que la inercia social haga que se vuelva al punto en el que se estaba antes de la crisis, y esto, por las razones antes expuestas, sería trágico, ya que el futuro es probable que depare situaciones más graves que esta que requieran de acción concertada. Por ello, aquí se plantean cinco líneas de actuación que podrían ser relevantes para responder a los restos del pasado y para nutrir las tendencias constructivas que han nacido o renacido con la crisis.

A todas luces parece fundamental reforzar los mecanismos de gobernanza global, los sistemas de cooperación multilateral, el sistema de seguridad colectiva de la ONU, con la visión de federalizar las relaciones entre los Estados de forma paulatina. Vivimos en una era global (Albrow) donde todos los procesos sociales se han globalizado, a excepción de la política. Esta pandemia podría (debería) ser el revulsivo para concluir el proceso de integración global y evitar que el catalizador sea una guerra, como lo ha sido en el pasado.

La política económica debería aprovechar la coyuntura para avanzar en lo glocal: visión global, conexiones globales pero acción anclada en lo local. Además, la sostenibilidad ambiental y cognitiva del modelo debería apuntalarse. Es probable que sea necesaria una política fiscal que grave, al menos temporalmente —tal como proponen exaltos funcionarios del Banco Mundial— a aquellos con rentas más altas para mantener los sistemas de protección social principalmente para los más vulnerables. Además, la redistribución de la producción de alimentos, para que no se concentre en pequeños territorios, y considerándose una cuestión de seguridad, se tornan vitales. Es el momento de intentar reformar el modelo de desarrollo para hacerlo más resiliente, circular, igualitario y sensible hacia los más desfavorecidos.

Un aspecto axial, aunque complejo, resulta de la necesidad de redefinir las relaciones entre los individuos, la comunidad y las instituciones al calor de la noción de interconexión, del empoderamiento mutuo y de la reciprocidad. No es cuestión de altruismo, sino de supervivencia. Exige tanto aprendizaje como reformular la noción de comunidad geográficamente situada. La comunidad parece reclamar la posición que le corresponde como espacio de socialización y de apoyo mutuo por excelencia; pero liberada tanto de los tintes opresivos de las comunidades tradicionales como de la virtualidad de las comunidades de adscripción y de socialización en línea.

La cuarta línea de exploración tiene que ver con la universalización de estructuras locales para el aprendizaje interconectadas, unas estructuras donde han de interactuar el conocimiento experto, la cultura y tradición local, y la experiencia, en ambientes de deliberación consultiva. Esto requiere al menos dos ajustes. Por un lado, reemplazar a la economía como eje de la existencia social para establecer a la generación de conocimiento acerca del desarrollo colectivo propio como proceso central de la existencia social; y por el otro, distinguir el conocimiento técnico que se logra mediante la investigación científica y tecnológica, del conocimiento práctico,ético y político sobre cuestiones tales como la justicia, el bien común o el desarrollo, que exigen acción y debate. Este último punto ayudaría a situar el aprendizaje en un punto medio entre la tecnocracia y el populismo, ya que cuestiones de salud pública y de justicia social siempre requerirán del saber experto, pero este nunca agotará las opciones de acción política, como bien expone Joaquín Sevilla. Por último, el aprendizaje así situado facilitaría la superación de disyuntivas artificiales como la preponderancia de la salud sobre la economía y viceversa.

Por último, feminizar la vida social parece más apremiante que nunca. Esto supone la apertura de todos los espacios de la vida colectiva para que las mujeres puedan colaborar con los hombres en la construcción de una sociedad más justa para todos, acercándoles, como Daniel Innerarity señala, a todas las esferas del poder. Sin embargo, además de eso, también exige que algunas facultades que históricamente se han asociado con la feminidad —ya sea por cuestiones de función social, por la trayectoria cultural acumulada o por rasgos inherentes—, se insuflen en todo el cuerpo social y, especialmente, en la vida pública. En una sociedad compleja e interconectada, la empatía, la conversación constructiva, la resolución pacífica de los conflictos, el tacto, la prudencia y sabiduría, el pensamiento holístico, la acción desinteresada, la anticipación y previsión, el intercambio recíproco adquieren una relevancia capital para abordar problemas como los que se han identificado anteriormente.

En definitiva, la situación crítica que se vive, y que se prolongará con mayor o menor intensidad durante un periodo considerable, ha fundido en un mismo crisol tres caminos que conducen hacia un mismo futuro: el de los asuntos pendientes, el de los cambios posibles y el de los ajustes necesarios. De su buen desenlace depende, en gran medida, que esta crisis se torne oportunidad y haga salir a la sociedad internacional reforzada.

 

Nota 1: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: El consumo en la epidemia de la COVID-19

Responde: José Javier Cebollada Calvo, profesor titular del Departamento de Gestión de Empresas de la Universidad Pública de Navarra.

 

El consumo de los hogares es el mayor componente de la riqueza de España y de los países desarrollados. Por ello, además de la caída de la producción debida al parón de la actividad productiva decretado por el gobierno, el comportamiento del consumo también va a tener un fuerte impacto en la economía española durante la crisis de la COVID-19.

En el mes de marzo se ha producido una importante caída del consumo total de los hogares, que se prolongará durante varios meses de 2020 y quizás de 2021, dependiendo de la evolución que tenga la epidemia a lo largo del tiempo, según apunta un estudio de la consultora Deloitte. Esta evolución puede ser en forma de V, U o L, siendo el último caso el de mayor duración. La reducción del consumo se ha producido sobre todo en los bienes y servicios que se consumen fuera del hogar, como viajes y hoteles, restauración y ocio, ropa y calzado, automóviles o gasolina. La compra de bienes y servicios que se consumen dentro del hogar, como alimentación e higiene del hogar y personal, ha aumentado inicialmente debido al efecto “llenado de la despensa” para hacer frente al confinamiento en el hogar y reducir la incertidumbre de los efectos de la pandemia. La compra de alimentos de los hogares seguirá siendo mayor durante toda la epidemia porque el canal HORECA (hoteles, restaurantes y cafeterías) seguirá con un nivel de actividad bajo, pero volverá a niveles normales poco a poco.

Imagen de Steve Buissinne en Pixabay

Las previsiones apuntan a que después del confinamiento seguirán las medidas de distanciamiento social, más o menos atenuadas según el ritmo que marque la evolución de la pandemia, y que mientras no se distribuya a toda la población una vacuna o un medicamento efectivo contra el virus, o una gran parte de la población esté inmunizada, los efectos de la crisis se mantendrán. En general, habrá una reducción de la renta disponible de los hogares, pero debido al menor consumo el ahorro aumentará. Habrá diferencias importantes entre los hogares, dependiendo de la reducción de ingresos que sufran durante la crisis.

Además de una reducción en el consumo total de los hogares, y de un trasvase del consumo fuera del hogar al consumo dentro del hogar, está habiendo otros cambios en los hábitos de consumo.

En los días previos al Estado de Alarma hubo algunos episodios de compras de pánico, sobre todo en algunos productos como el ya famoso papel higiénico o las mascarillas y los desinfectantes de manos. El comportamiento de compra de pánico se produce por el miedo a lo desconocido, en este caso un fenómeno dramático que precisa una respuesta también dramática. Se debe también a la aversión al riesgo de las personas, que nos hace prepararnos para el peor de los casos en vez de para el mejor. Puede hacer que desaparezcan productos de las tiendas y que aumente su precio de manera desorbitada, y suele suceder en desastres naturales y sociales. Pero es diferente comprar para prepararse para un desastre, que es un comportamiento racional, que comprar por pánico, que es un comportamiento irracional, una respuesta a la ansiedad generada por la situación incierta y una necesidad de sentir un cierto control sobre la situación. La compra de pánico está alimentada también por un comportamiento de imitación. Cuando una persona ve que otras llenan los carros de la compra y que las estanterías de los supermercados se vacían, siente que no deben quedarse atrás, lo que genera un efecto bola de nieve, acrecentado en estos tiempos por las redes sociales y las noticias falsas.

Otro cambio que se ha producido es que ha disminuido el número de visitas a las tiendas y ha aumentado el tamaño medio de la cesta de la compra, al tiempo que las compras en internet han aumentado considerablemente. También ha aumentado el uso de la tarjeta de crédito por considerarse un medio de pago más higiénico. Queda por ver si estos cambios se mantendrán en el futuro cuando pase la crisis.

Dentro de la alimentación, tras las compras iniciales para llenar los armarios, ha crecido el consumo de la llamada alimentación de ocio, es decir, relacionada con momentos de ocio en el hogar, como las manualidades en la cocina (papel de horno, harina o levadura), las reuniones virtuales con amigos y el consumo de películas y series de televisión (snacks salados, bebidas alcohólicas, aceitunas o palomitas). Ha aumentado también la compra de alimentos indulgentes, como el chocolate, que refleja el poder de darse una recompensa o un capricho durante la crisis. El consumo de alcohol y dulces también tiene un efecto físico en el aumento de endorfinas que ayuda a superar los momentos de estrés.

Algunos de estos cambios serán temporales, pero otros pueden permanecer tras la crisis.

 

Nota 1: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Transmisores y supertransmisores. Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

¿Cómo se transmite una enfermedad contagiosa para que se produzca una epidemia? ¿Por qué hay algunas enfermedades muy epidémicas mientras que otras no lo son?

Para que una enfermedad infecciosa produzca una epidemia es necesario que el patógeno se transmita entre personas. El tétanos, por ejemplo, está causado por una bacteria que no puede transmitirse y, por consiguiente, no es epidémico. El número de personas sanas a las que contagia un enfermo se llama tasa reproductiva básica de la enfermedad (R0) y permite estimar su velocidad de propagación. Para que se produzca una epidemia, R0 debe ser mayor de 1,0. Cuanto más grande sea R0, más rápido se propagará la epidemia y más difícil será controlarla. Las primeras estimaciones de R0 para covid-19 oscilaban entre 2,5 y 3,6. Como comparación, el valor de R0 de la gripe estacional está en torno a 1,3. Hay enfermedades infecciosas extremadamente contagiosas como el sarampión o la varicela con valores de R0 superiores a 10. El valor R0 no es constante, sino que depende de factores tales como el tamaño de la población susceptible y la eficiencia del mecanismo de transmisión. Así, por ejemplo, el distanciamiento social o la vacunación permiten reducir R0 al dificultar la transmisión efectiva del coronavirus. Los últimos datos publicados por el Centro Nacional de Epidemiología para covid-19 ofrecen un R0 de 0,8 a nivel nacional en España, un valor por debajo del umbral necesario para mantener la epidemia.

R0 es un promedio que no nos da una visión completa de cómo se produce la transmisión en realidad. En algunas enfermedades infecciosas, no todos los enfermos son igualmente contagiosos, sino que algunos son transmisores activos mientras otros son muy poco contagiosos. Cuando ocurre esto, el contagio se produce por grupos o racimos (clusters) en los que unos pocos supertransmisores contagian a muchas personas en muy poco tiempo. En el caso de la Covid-19, ha habido casos en los que una persona ha contagiado a más de 50 en dos horas de actividad conjunta. En este, como en otros racimos estudiados, el contagio no resulta de la repetición de contactos causante de una cadena de contagio, sino de una única persona que contagia a muchas.

Ilustración: Manuel Álvarez García

Los coronavirus causantes de epidemias graves similares a la actual (el SARS de 2003 y el MERS de 2012) producen epidemias transmitidas en racimo. Este parece ser también el caso de Ccovid-19. ¿Cómo podemos medir la tendencia a la propagación en racimo? Para esto, hay un valor llamado factor de dispersión (k) en el que valores bajos próximos a 0 indican un gran efecto de los supertransmisores, mientras que valores próximos a 1,0 indican que su papel en la progresión de la epidemia es mínimo y que los contagios son por cadenas, no por racimos. En los casos del SARS y del MERS los valores de k fueron 0,16, y 0,25, respectivamente, como corresponde a su gran tendencia a la propagación en racimo. Por el contrario, el valor de k estimado en la pandemia de gripe de 1918 está muy próximo a 1,0, lo que sugiere que no se dispersó por supertransmisores.

¿Cuál es el valor de k para Covid-19? Los valores disponibles actualmente son todavía estimaciones provisionales. Algunos son similares a los del SARS o MERS; pero hay un estudio reciente que obtiene un valor k de 0,1. Si este fuera el caso, en torno a un 10% de los infectados sería responsables del 80% de los contagios: solo algunas personas infectadas serían muy contagiosas mientras que la mayoría no transmitiría la enfermedad.

Este patrón de transmisión es coherente con las observaciones de casos de covid-19 anteriores al inicio de las epidemias locales. En una enfermedad transmitida en racimo, muchos casos no generan epidemia y el patógeno debe entrar varias veces en el grupo antes de infectar a un supertransmisor que establezca y acelere la epidemia. Hasta ese momento, la enfermedad tendrá un R0 mucho menor de 1,0 y no se establecerá en la población.

Es necesario confirmar si covid-19 se transmite en racimo y, en su caso, determinar las características individuales y las actividades asociadas a la supertransmisión. Identificarlas permitirá reducir y controlar la epidemia manteniendo R0 en valores inferiores a 1,0 y reducir el impacto de los rebrotes de la enfermedad. Las medidas de confinamiento reducen eficazmente el efecto de los supertransmisores (que podrían ser un 10% de los infectados) con el coste de restringir la movilidad de toda la población. Para identificar las personas y condiciones de supertransmisión, es necesario incrementar el número de análisis de presencia del virus (PCR) y de anticuerpos y complementarlos con otros datos epidemiológico y de forma de vida. El análisis de esta avalancha de datos analíticos y epidemiológicos en busca de patrones permitan identificar a los transmisores y su comportamiento permitirán hacer más eficiente nuestra lucha contra esta pandemia y contra las que vendrán en el futuro.

Ya es tarde. Otro día volveremos sobre el tema de los supertransmisores y sobre las primeras ideas que hay sobre sus características. Espero que lo conversado hoy les aporte alguna idea sobre esa pregunta que tantas veces nos hemos hecho estos días: ¿cómo puede ser que en esta o aquella familia haya una persona que ha pasado Covid-19 y ninguno de los otros miembros de la familia se ha contagiado?

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el «malo» de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

 

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Tratamiento de imagen y voz del alumnado en exámenes universitarios online. ¿Cómo compaginar privacidad y rigor académico?

Responde: Javier Zazu Ercille, Delegado de Protección de Datos de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

La irrupción de la pandemia del COVID desaconseja e impide la realización de actividades presenciales hasta ahora ordinariamente admitidas. Una de esas actividades sería la docencia universitaria y, más concretamente, la evaluación docente universitaria.
Este contratiempo afectaría al desarrollo de la enseñanza en las universidades, materia que la Constitución califica en su artículo 27 como derecho fundamental. Sin embargo, los derechos fundamentales están sujetos a límites o condicionamientos igualmente presentes en el ordenamiento jurídico.

El derecho a la educación debe compaginarse con el derecho a la vida y a la integridad física que reconoce el artículo 15 de la norma constitucional, complementado a su vez por el artículo 43 de esta norma que prevé el derecho a la protección de la salud. Este último precepto actúa como un mandato de acción para los poderes públicos que requiere la necesaria colaboración de la ciudadanía.

El sector público está obligado a velar por la salud de ciudadanos y ciudadanas y de su personal público. De igual modo, el sector privado deberá observar las normas sanitarias en beneficio de consumidores y usuarios, así como de sus trabajadores y trabajadoras.

La declaración del estado de alarma y su desarrollo ha supuesto el cierre de los centros universitarios tanto públicos como privados. Esta circunstancia impide legal y fácticamente el seguimiento de clases presenciales. Tampoco pueden realizarse exámenes in situ.

La situación exige soluciones que permitan la impartición de clases y la realización de exámenes en modo no presencial a fin de cumplir la ley, preservar la salud pública y garantizar la continuidad de la docencia universitaria.

La única solución viable consiste en clases y pruebas on line. No obstante, el traslado de la docencia y la evaluación docente al entorno virtual requiere hacerlo con la mayor fidelidad posible para no alterar la esencia de la enseñanza universitaria presencial. De hecho, las universidades on line recurren normal y sistemáticamente a pruebas presenciales. Sin embargo, en el actual contexto de pandemia sanitaria no se prevén con carácter general pruebas presenciales. Por ello, la realización remota y virtual de exámenes debe efectuarse siguiendo unas consignas análogas a las establecidas para pruebas presenciales.

Estas consignas serían la realización de pruebas en un mismo espacio de tiempo para todo el alumnado a evaluar, bajo supervisión docente e impidiéndose prácticas de plagio u otras irregularidades. Las consignas aludidas son de evidente garantía en un contexto presencial pero su aseguramiento en el ámbito virtual requiere articular ciertas reglas.
Las reglas consistirían en conectarse remotamente durante el mismo período y activar la webcam y el micrófono. En función de las condiciones concretas de la prueba, podría exigirse también la grabación de su realización por parte del alumnado o, incluso, habilitar acceso a los propios dispositivos de cada estudiante.

Ilustración: David Lecumberri Irisarri

En un entorno presencial, el profesorado puede supervisar la prueba de manera inmediata verificando que cada participante está haciendo el examen y no está empleando recursos de información no admitidos. No obstante, esa labor de supervisión y su efectividad deja de ser evidente o automática en un entorno virtual. Por ello, su operatividad debe garantizarse a través de las reglas antes mencionadas.

La imposición de estas reglas conlleva el tratamiento de datos personales de los estudiantes participantes en las pruebas universitarias. Estos datos son principalmente la voz, imagen y conocimientos académicos del alumno, así como, en su caso, el tipo de dispositivo y conexión empleados para realizar la prueba. Su tratamiento consistirá en el acceso o la visualización y, ocasionalmente, su registro o grabación.

Además de las condiciones de tratamiento de los datos en cuestión, debe analizarse que base jurídica legitimaría dicho tratamiento. Primeramente, debe descartarse el consentimiento de cada estudiante como posible base legitimadora. El consentimiento es sólo una de las diversas bases previstas para el tratamiento de datos por el artículo 6 Reglamento General de Protección de Datos de la Unión Europea. Para que el consentimiento fuera válido, el tratamiento de datos tendría que ser algo meramente voluntario que cada afectado pueda aceptar o rechazar sin consecuencias y/o existiendo alternativas al respecto. No cumpliéndose tales premisas, imponer un consentimiento no voluntario resultaría una acción nula de plena derecho.

Procede desterrar falsos mitos en torno a la protección de datos. Ni esta normativa impide el tratamiento justificado de datos ni este tratamiento debe basarse necesariamente en el consentimiento de las personas interesadas.

Descartado el consentimiento, procede preguntarse qué base legitimaría el tratamiento de datos descrito. Como se manifiesta en el ámbito de la Conferencia de Rectores de Universidades Españolas (CRUE) y se prevé por la Agencia Española de Protección de Datos (AEPD), la base legitimadora sería el interés público. Asimismo, ese interés público se fundamentaría en la legislación universitaria. Concretamente el artículo 46.3 de la Ley Orgánica 6/2001, de 21 de diciembre, de Universidades, que establece que “las Universidades establecerán los procedimientos de verificación de los conocimientos de los y las estudiantes”.

Todo tratamiento de datos no basado en el consentimiento tendría pues un carácter obligatorio (interés público, obligación legal, salud pública u otros), sin perjuicio de matices en relación con tratamientos basados en bases contractuales (contrato laboral, prestación de servicios u otro contrato en el que exista concurso de voluntades).

El hecho de que la evaluación universitaria on line requiera un tratamiento de datos de carácter obligatorio, basado en un interés público justificado legalmente, no exime a la Universidad del respeto de los derechos preexistentes del alumnado afectado por dicho tratamiento. Cada estudiante debe poder acceder a información suficiente sobre las condiciones del referido tratamiento de datos y disponer de la facultad de ejercer derechos de acceso, rectificación, portabilidad y otros en materia de protección de datos. Asimismo, la Universidad debe aplicar este tratamiento según el principio de minimización, esto es, conforme a criterios de necesidad y proporcionalidad.

Más allá de la reflexión personal que representa este artículo, pueden consultarse conclusiones sobre tratamiento de datos relativos a la evaluación docente universitaria on line de la propia UPNA, las universidades públicas de Castilla y León, el entorno de la CRUE o, incluso, el informe en el que la AEPD analiza la aplicación del reconocimiento facial en este ámbito. Asimismo, puede observarse el ejemplo del vecino galo, cuya Autoridad de Protección de Datos establece unas conclusiones similares.

 

Nota 1: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

A shift from small constellation system of large satellites towards large constellation system of small satellites in space architecture

Abdul Sami, Ph.D. Fellow/ Early Stage Researcher (TESLA project H2020-MSCA-ITN) at the Microwave Components Group (MCG), Department of Electrical, Electronic and Communications Engineering, Public University of Navarre (UPNA)

Satellites are objects or machines orbiting around the earth for a purpose. There are two types of satellites. Natural satellites and artificial satellites. A basic example of natural satellite is moon orbiting around the earth which exists naturally, therefore, moon is a natural satellite. Artificial satellites are man made machines which orbit around the earth for special purposes. The purposes include communication, defense, weather forecasting and research etc. Constellation system is a group of satellites combine to enhance operation capabilities in space. Traditionally, small constellations of large and complex satellites have been installed in space to carry out desired operations. But form the last decade, a new trend has been initiated by space industries where the idea of large constellations of small satellites has emerged in the market. This new idea is become feasible due to the rapid advancements in technology in the recent years. In this article, I will discuss the strengths and weaknesses of both constellation systems, evolution of space architecture, the current challenges for large constellation of small satellites and the market trends.

Constellation system of small satellites

Satellite mass is generally related with complexity and cost. Therefore, satellites are classified into different classes based on their mass at the time of launching. Satellites which have mass 1200 kilograms or less are categorized as small satellites, similarly satellites in the mass range between 1201 to 2500 kilograms are classified as medium, 2501 to 4200 kilograms are intermediate, 4201 to 5400 kilograms are large, 5401 to 7000 kilograms are heavy, 7001 and above are extra heavy satellites. Small satellites are further classified into six sub-categories from femto to small. Satellites of mass 0.01 to 0.1 kilograms are classified as femto, 0.11 to 1 kilogram are pico, 1.1 to 10 kilograms are nano, 11 to 200 kilograms are micro, 201 to 600 kilograms are mini, and 601 to 1200 kilograms are small satellites. The difference between the mass of smallest to the largest satellite categories represents the development in the space technology and shift in the space architecture. Currently, small constellations of large and complex satellites have dominated the commercial space industry. This dominance is measured in terms of mass shared by currently active large and small satellites in space architecture. The Union of Concerned Scientist (UCS) has shared the mass of 225 out of total 235 active European commercial satellites in their database. There are 163 pico to small satellites out of 225 satellites which represents 72% share by number while the mass share of these satellites is 16%. Similarly, there are 8 medium satellites and their share by number is 4% and by mass is 5%, 19 medium satellites with 8% share by number and 21% by mass, 12 large satellites with 5% share by number and 20% by mass, 19 heavy satellites with 8% share by number and 38% by mass. Even though the large and complex satellites have dominated the current commercial space market in terms of capabilities and investment, small satellites are also emerging as alternate options for investment in the space market. The growth in number of small satellites installed in recent times is seen because of the lower cost, greater capability now possible with small satellites and the possibilities of large constellation systems. In the recent past, Planet a space company has completed a constellation system of 175 small satellites for optical imagery purpose [1]. A huge constellation of small commercial satellites is initiated by OneWeb and Airbus for global internet service. Currently, they are planning a constellation of 720 satellites with weight of 150 kilograms of each satellite and per unit cost varies from $500000 to $1 million [2]. Installation of constellation has been started in 2019 and is projected to start services by the end of 2020. This project is planned to add more 1260 satellites until 2027 [3]. Projects like these show that the number of small satellites in space will grow in the coming years. According to a forecast, a number nearer to 11600 small satellites are planed by different space companies to be placed in orbit between 2018 to 2030 with an annual average of approximately 1000 satellites [4]. These numbers still suggest that large and costly satellites will dominate the space industry for at least one more decade but still a major shift will be observed towards large constellation systems in the space market. Trends in the miniaturization in electronics and other related technologies to satellites and satellite launch cost and launch vehicles will shape the small satellites market.

The miniaturization trends in various technologies like communication equipment, electronics, computing, and sensors has benefited all type of satellites. The most important are electronics and computing for space industry. Both these technologies have achieved significant improvement in the miniaturization in the past years. Today’s smart phones have greater processing power than mainframe computers a few decades ago. Apart from computing technologies, other technologies like mechanical parts and sensors have also experienced significant improvement in miniaturization. These trends not only enable to reduce the size of satellite payloads but also reduce the cost. Because of the above miniaturization trends, the capabilities of small satellites have been improved and developed small satellite market. Despite all these advancements, launch cost is still a big challenge to small satellites. Small launch vehicles are very less efficient than heavy launch vehicles which makes launch cost a big challenge for small satellites. The important point is when will the space industry be able to develop cost effective small launch vehicles. It is still not very clear but according to some observers, a big break through is expected soon.
It is very much expected in the coming years that big constellation systems of small satellites will be more cost-effective with respect to small constellation of large satellites due to the miniaturization and more importantly due to launch cost. These trends can be predicted due to the placement of small constellation of large satellites in geostationary orbit (GEO) which is 35700 kilometers above the earth whereas large constellation of small satellites are placed in lower earth orbital (LEO) which is some hundred kilometers above the earth. So, LEO much nearer to earth than GEO. Due to large distance between earth and GEO, these satellites must be equipped with high power communication equipment and high cost sensors than satellites in LEO. Currently, small satellites are not cost effective when compared with large satellites mainly due to the launching cost. Small launch vehicles or micro launchers are used to launch small satellites up to 350 kg in LEO while medium and heavy launch vehicles are used for launching both GEO and LEO satellites. Micro launchers are like taxis for small satellites where they deliver small satellites at the exact points but at higher costs. On the other hand, medium and heavy launchers are like public buses for satellites which are less expensive but slower and lower availability (satellites must wait for their time slot to be launch). Therefore, medium, and heavy launchers are more efficient for big constellations but in case satellites are required to place in different orbits then it is better to use micro launchers and place satellites in their final exact orbit one by one. Moreover, large number of small satellites are launched to LEO in case of big constellation system whereas few satellites are launched to GEO in case of small constellation system, therefore, overall launching costs of LEO is relatively high when compared with GEO. In Spain, a space company called PLD Space has developed two micro launchers called Miura 1 and Miura 5. Miura 1 is designed for sub-orbital flights (where the launcher does not reach to orbit) to enhance scientific research and technology under microgravity conditions. Miura 5 is mainly designed for launching small satellites. There are 100s of companies in the world offering (or promising to offer in the future) launching services: some of them will survive, some others will disappear. There are companies that launch small satellites from airplanes. This is nice but less reliable and expensive. While some companies launch small satellites from platforms in the middle of the sea, but these are not cost effective if we do not launch many satellites per year (maintenance costs). There are also political issues with them. There is also a risk of failure involved in micro launchers. Although constellation system of small satellites shows more resistant to such type of failures than the traditional heavy launchers, but still high failure rate which may be technically acceptable may create safety concerns in populated regions. That is why PLD Space performs its trails from very low populated coastal regions in the south of Spain. In this short discussion, I have briefly discussed the weaknesses and strengths of LEO and GEO. In practical, there are many tradeoffs involved while designing a constellation system. It is far more complex process than the process I discussed here.

Satellites orbits around the earth.

I am pursuing PhD in Electrical Engineering at UPNA, mainly focused to develop techniques to design passive components (filters) aiming for low cost fabrication to be used in small satellites in future. I am a part of European research group called TESLA where UPNA is one of the beneficiaries of the project. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 811232.

[1] “Planet Labs Imagery: The Entire Earth, Everyday,” GIS Geography, April 21, 2018, https://gisgeography.com/planet-labs-imagery/
[2] “Amid Concerns,OneWeb Gets Vague About Constellation’s Cost,”Space News, September 12, 2018, https://spacenews.com/amid-concerns-oneweb-gets-vague-about-constellationscost/
[3] “Source Reveals Timing of OneWeb Satellites’ Debut Launch on Soyuz,”Space Daily,October12,2018,http://www.spacedaily.com/reports/Source_reveals_timing_of_OneWeb_satellites_debut_launch_on_Soyuz_999.html
[4] “Small Satellite Launch Services Market Quarterly Update Q1 2018, Forecast to 2030,” (Frost and Sullivan, March2018), 6, https://www.politico.com/f/?id=00000163-7043-d9c0-a1f3-74d3df940000.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

Los primeros casos detectados de una nueva enfermedad suelen ser graves o muy graves, lo que llama la atención del personal sanitario. Con el tiempo, se observan nuevos casos no tan graves que permiten afinar el diagnóstico. Algunos casos de Covid-19 tienen síntomas compatibles con los de la gripe con la que han coincidido y con la que han podido ser confunda. Debido a esta similitud y simultaneidad, el diagnóstico definitivo de la nueva enfermedad depende de rastrear la presencia o el paso del virus SARS-CoV-2 por nuestro organismo. ¿Qué tipos de pruebas de detección del coronavirus tenemos? ¿De qué nos informa cada uno de ellos? ¿Cómo podemos interpretarlas? Vamos a intentar responder resumidamente a estas preguntas.
La presencia del virus se comprueba mediante pruebas de PCR que detectan marcas genéticas únicas de este en muestras tomadas de nuestro cuerpo. La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) ha sido uno de los grandes inventos de la Biología Molecular: es, por ejemplo, la que se usa para detectar huellas genéticas de sospechosos en las películas policiacas. Y, en el caso del test de PCR del coronavirus, el propósito es el mismo: obtener la huella genética del virus. Para realizar la prueba hay que tomar muestras de los lugares en los que se sospecha su presencia (fosas nasales, faringe, tráquea), extraer el virus, purificar su ARN, copiarlo en ADN y amplificarlo (obtener muchas copias de él) mediante la PCR. Un resultado positivo revela que el virus y la enfermedad están presentes, sin entrar a ponderar su gravedad. Un resultado negativo puede producirse porque el virus no esté presente en la muestra o porque no se haya podido detectar (un falso negativo). El virus puede no estar presente porque jamás haya infectado a la persona estudiada, porque ésta haya superado la enfermedad y haya eliminado el virus totalmente o porque el virus no esté donde se tomaron las muestras, aunque se encuentre en otra parte del cuerpo ya que el SARS-Cov-2 puede multiplicarse en otros sitios diferentes de las vías respiratorias. Así, podría darse el caso de que el virus hubiera desaparecido de las vías respiratorias, y se hubiera superado la enfermedad, pero permaneciera aún en el intestino, donde también puede multiplicarse. En este caso, el portador del virus liberaría partículas en sus deposiciones y, aunque no parece que sea una vía de contagio, su presencia podría detectarse en estas muestras. Por otra parte, los falsos negativos pueden producirse por fallos en la extracción o en la amplificación del material genético viral. Siempre es necesario repetir el análisis cuando el resultado es negativo para confirmarlo.

Ilustración: Manuel Álvarez García

Las pruebas rápidas están dirigidas a detectar anticuerpos específicos: las redes con las que nuestro sistema inmune atrapa los coronavirus. La producción de anticuerpos necesita varios días: al principio se producen inmunoglobulinas M (IgM) y éstas van siendo sustituidas después por las G (IgG). Un resultado inmunológico positivo indica contacto con el virus; pero, como la respuesta inmune permanece después de eliminado el patógeno, el contacto puede haber sido en el pasado y el virus haber desaparecido. Además, como las IgM se producen y desaparecen antes que las IgG, la presencia de uno o los dos tipos de anticuerpos nos informa de si la infección ha sido reciente o no. Los resultados negativos de las pruebas inmunológicas pueden significar que nunca se ha estado en contacto con el virus, que se ha estado, pero no se han desarrollado anticuerpos, o tratarse de un falso negativo por algún fallo en la detección de los anticuerpos (no vamos a entrar en detalles sobre la sensibilidad y la especificidad de estos análisis). Como en el caso de las pruebas de PCR, los resultados negativos deben ser confirmados por un segundo análisis. Por otra parte, la interpretación de los resultados positivos debe hacerse en combinación con pruebas de PCR para determinar si la infección está aún presente o ha sido en el pasado y ya ha terminado.

Los ensayos masivos en la población nos proporcionan información de cuántas personas son portadoras del virus (ensayos de PCR) y cuántas están o han estado en contacto con el virus (ensayos de seroprevalencia de anticuerpos). La primera oleada de ensayos de seroprevalencia ha revelado que en torno al 5% de la población en España (datos globales) es seropositiva. Por consiguiente, hay un 95 % de la población que presumiblemente no ha tenido un contacto suficiente con el virus como para desarrollar una inmunidad basada en anticuerpos.

Ya es tarde. Cuando surge una nueva enfermedad infecciosa, se produce algo que refleja muy bien el avance del conocimiento científico: al principio, se hacen observaciones y se toman decisiones sobre un conocimiento provisional. Con el paso del tiempo, hay nuevas observaciones que permiten descartar alguna de las primeras conclusiones y afianzan otras. De esta forma progresa el conocimiento científico, intrínsecamente coyuntural y así, tanteando en la oscuridad de lo desconocido, vamos avanzando en el conocimiento del virus, en cómo tratar la enfermedad y en cómo se desarrolla la epidemia. Este conocimiento nos debe ayudar en la búsqueda de soluciones para superar la enfermedad.  Seguiremos avanzando.

Mientras tanto, cuídense.

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el «malo» de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

 

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: No lo empeoren otra vez, por favor

Responde: Mar Rubio-Varas, profesora titular del Departamento de Economía y subdirectora del Instituto Inarbe (Institute for Advanced Research in Business and Economics) de la Universidad Pública de Navarra.

 

Vengo barruntando lo que parece ser un hecho histórico: en este país las crisis económicas internacionales en las que nos vemos involucrados se ven empeoradas por crisis de política interna. Es un problema de diseño institucional que se arrastra y explota en el peor momento. La mayor crisis económica del capitalismo del siglo XX, la Gran Depresión de los años 1930, coincidió en España con la proclamación de la II República. La crisis económica no fue en España tan grave como en otros lugares del mundo, pero la crisis política y social acabó arrastrando al país a la Guerra Civil. Pasó de nuevo en los 1970s, cuando la crisis del petróleo coincidió con el final de la dictadura y no fue hasta 1977 –y con renuencias– que hubo cierto acuerdo entre las fuerzas políticas de arrimar el hombro. La crisis económica consecuencia de la subida internacional de los precios del crudo se vio agravada y alargada en nuestro país por la incapacidad de aunar fuerzas, la búsqueda de rentas de unos y la inacción de otros. La tercera crisis económica internacional por relevancia del último siglo sería la década perdida que comienza en 2008 ¿la pasamos sin crisis política? Repasemos: entre 2008 y 2019 hicieron falta 5 elecciones generales y aún así estuvimos la mayor parte de la década con gobiernos en funciones o débiles, sin presupuestos generales del estado (la mayor herramienta de cualquier gobierno), a lo que hubo que añadir el oportunismo político del independentismo catalán que contribuyó a la desestabilización tanto o más que la crisis económica en sí. Básicamente defiendo que, durante el último siglo, las crisis internacionales actúan como catalizadores de las crisis institucionales internas que arrastramos como país, lo que a la postre, agrava la dimensión y la extensión de las primeras. Si no se pone remedio, volverá a pasar con el Covid-19.

Los historiadores económicos sabemos que no es un problema cultural o de mala suerte. Es un problema de diseño institucional. Ningún partido quiere una verdadera reforma institucional, que sirva para contrapesar los intereses de todos. Solo quieren que cuando estén en el poder las instituciones sean suyas y solo suyas. Tenemos un buen contra- ejemplo muy cerca. Portugal hizo un verdadero cambio institucional y tiene unos políticos y una política mucho mejores que las nuestras en cualquier sentido. Y un ejemplo palmario es su buena gestión ante el Covid-19. Siendo más pobres que nosotros, lo han gestionado todo mucho mejor. En Portugal, la oposición le desea suerte al gobierno. Entienden que su suerte es la de todos. Aquí no.

Los políticos tienen una importancia vital en la vida de los ciudadanos, tanto los que están en el gobierno, como los que están en la oposición. La política española tiene la mala costumbre de empeorar las crisis internacionales con trifulcas políticas internas. Y solo porque los políticos aprovechan el revuelo para arrimar el ascua a su sardina, echar barro al contrario o las dos cosas a la vez. En lugar de ser parte de la solución, los políticos se convierten en parte del problema. Parecen ignorar que cada caída/acierto del Gobierno es un problema/mejora para todos. Dice el premio nobel de economía Finn Kydland que la enemiga de la prosperidad es la incertidumbre que genera la mala política. Los políticos no pueden dar más miedo que el virus. Los que están convencidos de que la acción de gobierno es mala o equivocada, deberían plantear alternativas, apuntar soluciones, apoyar con ideas y empujar para que se hagan mejor las cosas. Y el gobierno debe abandonar todo ego -personal, ideológico o partidista- y estar dispuesto a escuchar a los demás y realizar una verdadera política de pactos sin aspirar a patrimonializar los logros. Cualquier otra cosa será un gran fracaso. Y lo será de todos.

 

Nota 1: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Privacidad y calidad en el tratamiento de información sobre covid-19

Responde: Javier Zazu Ercille, Delegado de Protección de Datos de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

El tratamiento de la información ligada a los contagios es una de las cuestiones más problemáticas en torno a la gestión de la pandemia. La falta de coordinación y estandarización en la recogida y el análisis de dicha información imposibilita la obtención de resultados fiables y comparables. Este déficit informativo impide contar con conclusiones de precisión.

La calidad de la información a recabar no es el único elemento que suscitaría preocupación. Su tratamiento debe cumplir con los preceptos aplicables en materia de protección de datos.

Imagen de www.pixabay.com

El respeto a la privacidad de las personas afectadas no excluye la calidad informativa que requiere el examen de evidencias relativas a infecciones por COVID. Pensar que la normativa de protección de datos impide ese necesario tratamiento informativo constituye un mito. Basta señalar que no se requiere recabar el consentimiento de las personas afectadas para tratar información sobre COVID sino que las bases jurídicas serían el interés público esencial, el interés vital no solo de esas personas sino de otras, la salud pública o incluso la obligación de cumplir con la legislación sanitaria. En este sentido, puede consultarse el siguiente subdominio previsto en la web de la Agencia Española de Protección de Datos (AEPD).

https://www.aepd.es/es/areas-de-actuacion/proteccion-datos-y-coronavirus

La observancia de esta normativa facilita un proceso estructurado de recogida y análisis de información. Esta estructuración permite acometer eficazmente dicha labor informativa. No cabe invocar la citada normativa para restringir la circulación de datos personales. Más bien ésta asegura, precisamente, que la circulación aludida discurra conforme a ciertas garantías, como un grado suficiente de confidencialidad y un adecuado nivel de calidad.

La regulación de referencia establece ciertas reglas con carácter previo a la implementación de una nueva actividad de tratamiento de datos. Esta normativa prevé registrar anticipadamente cada actividad antes de que se lleve a cabo, como se explica en la web de la AEPD.

Cabe observar similar referencia de la Autoridad de Control en Francia.

Este deber de registro requiere el inventariado de la actividad en cuestión, esto es, su diseño previo y el trazado de los flujos de datos asociados, como indica la respectiva guía de la AEPD.

El cometido de registro de cada tratamiento exige un esfuerzo previo pero sus ventajas, más allá del deber de cumplimiento legal, compensan ampliamente dicho esfuerzo. La trazabilidad previa de un tratamiento nos permite determinar de forma consciente qué datos van a recabarse, cómo, en base a qué finalidad y cuál será el destino y tratamiento final de los mismos. Esta labor aportará eficacia y eficiencia al proceso de tratamiento de información precisa.

Las reflexiones previstas pueden apreciarse en lo establecido al respecto por la Comisión de Control de Informaciones Nominativas de Mónaco. El organismo monegasco destaca un enfoque técnico y empresarial para el registro de tratamientos de informaciones nominativas.

Basta pensar en una empresa que precisa recabar información para reincorporar al trabajo presencial a su personal tras un período de cuarentena o confinamiento, preguntando sobre quién podría continuar en modo teletrabajo, quién se ha infectado o quién padece patologías sensibles en relación con el COVID. Habría dos maneras de acometer esta labor informativa, de forma organizada o sin haber reflexionado sobre ello.

Si previamente se registra el tratamiento informativo a realizar y se trazan los flujos informativos asociados al tratamiento, la empresa centralizará la recogida de información en una unidad concreta contando así con un archivo de información agregada, sin perjuicio de disponer igualmente de ficheros deslocalizados, pero debidamente identificados y conectados con ese archivo central. Ello permitirá a la empresa contar con información veraz, exacta y actualizable.
Lo contrario sumiría a la empresa en un caos informativo sin poder controlar en cada momento que datos se recaban ni quién o cómo lo hace y con referencias duplicadas, pero no coincidentes. Si se traslada ese escenario a una región, nación u organización supranacional puede comprenderse fácilmente el caos informativo que afecta a la lucha contra la pandemia.

Respetar la normativa de protección de datos y diseñar previamente las actividades de tratamiento de información vinculadas al COVID no sólo preservará la privacidad de las personas afectadas, sino que también asegurará una información fiable y de calidad.

 

Nota 1: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Por qué se producen epidemias? Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

En episodios anteriores hemos estado hablando del coronavirus, de la enfermedad que produce y de algunas de sus características. Hoy vamos a dirigir nuestra pregunta en otra dirección: nos encontramos en medio de una pandemia de una enfermedad emergente; pero ¿por qué se producen las epidemias y las pandemias? ¿Han estado siempre con nosotros? ¿Podríamos evitarlas en el futuro?

Ilustración: Manuel Álvarez García

Aunque los seres humanos tenemos una irrefrenable tendencia a considerarnos diferentes del resto de los seres vivos, el hecho es que nuestra historia es el resultado del azar y de la selección natural como lo es la del resto de los habitantes del planeta. Durante millones de años, nuestros antepasados más lejanos vagaron por sabanas africanas, emigraron a nuevos territorios y ocuparon nuevos ambientes formando pequeños grupos nómadas o asentados en abrigos naturales que les protegían de las inclemencias del tiempo y del ataque de los depredadores. Las posibilidades de conseguir alimento eran escasas: la recolección de frutos, semillas o pequeños animales de las orillas de los ríos o lagos próximos a los asentamientos, el fortuito encuentro con algún animal muerto o cazado por otro depredador mayor o, quizá, la caza de alguna presa más o menos asequible. La supervivencia en esas condiciones seleccionó organismos muy conservadores de las escasas calorías que ingerían (y eso lo pagamos ahora que tenemos sobreabundancia de alimentos) e individuos con capacidad para vivir en comunidades de protección mutua. Esas características evolutivas, las seguimos teniendo ahora.

La historia dio un gran cambio cuando, hace unos 10.000 años, de forma independiente, pero, sorprendentemente, muy coincidente en el tiempo, en Medio Oriente, en el Valle del río Amarillo en China, en Centroamérica y en la región andina se inventó la agricultura. Las comunidades tuvieron más capacidad de producir alimentos y se asentaron formando poblados, la supervivencia de sus miembros aumentó y, con ello, el tamaño de los grupos. Simultáneamente, se inició la selección de animales que terminaron siendo domésticos. Todo esto supuso un gran avance; pero con un coste: el inicio de las epidemias.
Para que se produzca una epidemia son necesarios tres factores: un miroorganismo patógeno que viva en un ambiente desde el que pueda infectarnos, un mecanismo para pasar de una persona a otra y que haya personas susceptibles de ser infectadas. Esta tríada se hizo más frecuente al establecerse comunidades humanas grandes con animales domesticados: bacterias y virus presentes en estos animales (que comparten con nosotros su sangre caliente y son evolutivamente muy próximos a nosotros) nos infectaron. Y los nuestros a ellos. El primer contacto no suele ser amistoso: nuestro cuerpo reacciona, como hemos visto, y se desarrolla una enfermedad. Al vivir en grupos grandes y compactos, el contagio es posible: los mamíferos nos tocamos, las madres lamen a sus crías, compartimos la comida y el espacio. Por último, al principio todos eran susceptibles a los nuevos microorganismos con los que nunca antes se habían encontrado. De esta forma, se originaron las primeras epidemias. Muchos individuos de la población morían. Otros sobrevivían y quedaban inmunizados, protegidos, para una nueva infección por el patógeno. Los genes que conferían una mayor resistencia, una mayor posibilidad de supervivencia, pasaban a las generaciones siguientes haciendo las poblaciones más resistentes. Todos somos descendientes de supervivientes a la peste, a la viruela, a la tuberculosis, a todas las grandes epidemias. Y, por eso, somos ahora más resistentes de lo que fueron, en su momento, nuestros antepasados. Las epidemias son parte del precio de vivir juntos en comunidades grandes y de interaccionar con otros animales de compañía o salvajes. En nuestra comunidad, ahora, viven de forma más o menos pacífica todos esos microorganismos con los que, con el tiempo, hemos aprendido a convivir. Sólo, cuando aparece un nuevo miroorganismo, desconocido y agresivo, se produce una epidemia que podemos transportar a otros poblados mediante nuestros viajes y transformar en una pandemia.

Sin embargo, el coste de epidemias y pandemias, aunque sea dramático en ocasiones como la actual, parece ser asumible en términos evolutivos. A lo largo de nuestra evolución se han ido seleccionando las variantes génicas que confieren una cierta resistencia a muchas enfermedades y las variantes génicas que nos hacen tener un comportamiento progresivamente cooperativo y comunitario. Si el coste de ser comunitario hubiera sido inasumible, los genes que nos mueven a serlo habrían sido seleccionados en contra como lo han sido los que nos llevaban a considerar un manjar el animal muerto que encontraban nuestros antepasados más antiguos.

En plena crisis de pandemia se repite insistentemente que nuestra forma de vida debe cambiar, que debemos distanciarnos socialmente, no tocarnos, etc. Varios millones de años de evolución no van a cambiar como resultado de una crisis sanitaria de unos pocos meses o años. Retornaremos a nuestra vida anterior como se retornó después de la gran epidemia de gripe de 1918. Nuestro comportamiento tiene un componente genético y, por tanto, evolutivo. Seguiremos pagando como especie el coste de las ventajas que nos aporta vivir estrechamente juntos. Posiblemente modificaremos algunos comportamientos pero, en mi opinión, no será para estar más distanciados sino, por el contrario, para estar más juntos con suficiente seguridad.

Ya es tarde. De acuerdo, pudiera ser que las epidemias sean un daño colateral de la convivencia en grandes poblaciones; pero ¿qué puede pasar con esta que nos azota ahora? ¿Cómo puede evolucionar el coronavirus? ¿Podemos evolucionar nosotros? En un próximo capítulo hablaremos de ello.

Mientras tanto, cuídense.

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el «malo» de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.