التحدي التالي للوصول إلى المريخ: جسم الإنسان

من وكالة ناسا برنامج القمر إلى المريخ لخطة إيلون ماسك الطموحة للإرسال مليون شخص إلى المريخ وبحلول عام 2050، سيبدأ السباق لوضع قدم الإنسان على الكوكب الأحمر. مع الصواريخ والروبوتات المتطورة بشكل متزايدومع ذلك، فإن التحديات التكنولوجية التي تقف في طريق تحقيق هذا الهدف تتآكل بسرعة.

ولكن قد تكون هناك مشكلة مختلفة تعيق خطط نقل الأشخاص إلى خارج الكوكب وإرسالهم لاستكشاف بقية النظام الشمسي. تحدث أشياء غريبة لجسم الإنسان في الفضاء، وسنحتاج إلى إيجاد طرق لمعالجة هذه المشكلات الطبية إذا أردنا أن نكون قادرين على إرسال رواد فضاء في مهمات طويلة الأمد مثل السنوات العديدة التي قد تستغرقها مهمة المريخ يتطلب.

تحدثت شركة Digital Trends مع طبيب القلب بجامعة كوليدج لندن الدكتور روهين فرانسيس، الذي أجرى دراسات في طب الفضاء، حول كيفية استجابة الأجسام البشرية للسكن طويل الأمد في البيئة الفضائية وما قد يعنيه ذلك بالنسبة للبعثات المأهولة المريخ.

ما نعرفه عن جسم الإنسان في الفضاء

عندما يتعلق الأمر بالبعثات الفضائية، هناك عاملان أساسيان يؤثران على جسم الإنسان: الجاذبية الصغرى والإشعاع المؤين.

في الوقت الحالي، لدينا الكثير من الأبحاث حول تأثيرات انعدام الجاذبية على الجسم بعد سنوات من الدراسة محطة الفضاء الدولية (ISS)، ونحن نعلم أن البقاء في الجاذبية الصغرى لعدة أشهر أو سنوات يؤدي إلى مجموعة من المشاكل الطبية آثار جانبية.

يتم دعم هذه النتائج من خلال ما يسمى بالدراسات التناظرية، حيث يتم محاكاة بيئات منخفضة الجاذبية على الأرض. يوضح فرانسيس: "معظم الأبحاث المتعلقة بالجاذبية الصغرى تستخدم نظائرها". "هؤلاء هم الأشخاص الذين يتقاضون أجورهم مقابل الاستلقاء في السرير لأسابيع أو أشهر في كل مرة. هذه هي أفضل طريقة لدينا لمحاكاة الجاذبية الصغرى على الأرض».

برامج مثل برنامج مسند السرير التابع لوكالة الفضاء الأوروبية يتيح للباحثين دراسة تأثيرات الجاذبية الصغرى عن طريق إبقاء المتطوعين في سرير مائل نحو نهاية الرأس، مما يخلق تأثيرات مشابهة للجاذبية الصغرى للدم والسوائل المندفعة إلى الرأس وهزال العضلات بعيد.

ماذا يحدث للأجسام ذات الجاذبية المنخفضة؟

أحد الآثار الأكثر إشكالية للتعرض طويل الأمد للجاذبية الصغرى هو ضمور العضلات، حيث لا تحتاج العضلات إلى بذل أي قوة لمواجهة الجاذبية والبقاء في وضع مستقيم. مع مرور الوقت، تذبل العضلات في جميع أنحاء الجسم، مما يسبب مشاكل كبيرة عندما يعود رواد الفضاء إلى بيئة الجاذبية الكاملة للأرض. ولهذا السبب يمارس رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية التمارين الرياضية لمدة ساعتين كل يوم، للحفاظ على عمل عضلاتهم قدر الإمكان.

تشمل المشكلات الأخرى التي تسببها الجاذبية الصغرى فقدان كثافة العظام - وتشير تقديرات التأثيرات المحتملة لمهمة المريخ إلى أن رواد الفضاء قد يفقدون ما يصل إلى نصف كتلة هيكلهم العظمي، كما يقول فرانسيس. وقال، على الرغم من أنه أشار إلى أن هذه التقديرات هي مجرد تخمينات - فضلا عن فقدان قدرة القلب والأوعية الدموية، ومشاكل الجيوب الأنفية، وانخفاض البصر بسبب التغيرات في شكل العين. مقلة العين.

هذه فقط بعض الأعراض التي اكتشفها ناسا في دراستها التوأم التاريخية، حيث أمضى رائد الفضاء سكوت كيلي عامًا في الفضاء قبل أن تتم مقارنة وظائفه الفيزيولوجية بأخيه التوأم المتطابق، مارك كيلي.

"تحصل على إعادة توزيع السوائل، بحيث تحصل على هذا الجزء العلوي المنتفخ للغاية من الجسم، والرأس المنتفخ. في السابق، كان يُعتقد أن الضغط في الرأس يرتفع، مما يؤدي إلى الضغط على الجزء الخلفي من مقلة العين. وقال فرانسيس: "لقد لوحظ أن رواد الفضاء يعانون من انخفاض في تدفق الدم وضمور العصب البصري، وهو ما قد يكون بسبب ارتفاع الضغط داخل الجمجمة". ومع ذلك، تشير البيانات الحديثة إلى أن الضغط في الرأس ليس هو السبب الرئيسي لضعف البصر. من الممكن أن تكون هناك آلية أخرى غير معروفة حتى الآن هي التي تسبب هذه المشاكل.

عندما يتعلق الأمر بقضاء فترة أطول في الفضاء، من حيث العقود أو الأعمار، هناك مشكلة طبية أكبر: التكاثر. وقال فرانسيس: "لسنا متأكدين من مدى نجاح عملية الإخصاب في الجاذبية الصغرى". في الدراسات، وُجد أن الحيوانات المنوية البشرية تسبح بشكل أقل فعالية في الجاذبية الصغرى مما تفعله على الأرض، لذلك "حتى وصول الحيوانات المنوية إلى البويضة قد يكون أمرًا صعبًا". تأثرت بشكل كبير." وجدت الأبحاث الحديثة حول التكاثر بين الفئران في بيئة منعدمة الجاذبية أن بإمكانها الحمل بنجاح، ولكن ذلك سيحدث قريبًا أجهضت.

وقد لا يكون من الممكن حتى أن يتم تصور البشر بعيدًا عن الأرض، مما يعيق احتمال بناء مستعمرة طويلة المدى خارج العالم.

ماذا عن الجاذبية على المريخ؟

إحدى القضايا التي لم تتم معالجتها بعد هي كيفية إجراء الأبحاث في بيئة انعدام الجاذبية ستنطبق محطة الفضاء الدولية على بيئة الجاذبية المنخفضة للمريخ، حيث تبلغ الجاذبية حوالي 38% من جاذبية المريخ أرض. من الممكن أن تكون هناك عتبة لقوة الجاذبية تبدأ الأجسام تحتها في مواجهة المشكلات الطبية. أو يمكن أن تكون علاقة خطية، وبالتالي فإن التأثيرات على رواد الفضاء على المريخ ستكون أقل من التأثيرات على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية. وإلى أن نحصل على المزيد من البيانات حول هذه العلاقة، لا توجد طريقة لمعرفة ذلك على وجه اليقين.

وقال فرانسيس: "قد تكون جاذبية المريخ قوية بما يكفي لمنع العديد من هذه المشاكل". "إذا كان لديك بعض الجاذبية، على الرغم من أنها أقل من الجاذبية الأرضية، وقمت بدمج ذلك مع التدابير المضادة مثل التمارين، فقد يكون ذلك جيدًا. إنها الرحلة إلى هناك التي تعتبر التحدي الرئيسي.

إن التواجد على سطح المريخ يمكن أن يحافظ على حالة رواد الفضاء، أو حتى يمكنهم استعادة بعض الكتلة العضلية والهيكلية التي فقدوها أثناء الرحلة. "تعتمد التقديرات حتى الآن على تجربة رواد الفضاء للجاذبية الصغرى طوال الوقت، لأننا لسنا متأكدين من كيفية حساب الأشهر الستة التي قد يقضونها على السطح."

الفيل في الغرفة: الإشعاعات المؤينة

وبفضل سنوات من الخبرة في بيئات الجاذبية الصغرى، طورت وكالات الفضاء استراتيجيات لتخفيف ومعالجة معظم المشكلات الطبية الناجمة عنها. ولكن هناك مشكلة مختلفة تمامًا تنشأ عندما يبدأ البشر في استكشاف الفضاء خارج المجال المغناطيسي الواقي للأرض. خارج هذا الملاذ الآمن، يتم قصف كل شيء يتحرك عبر الفضاء بأشعة كونية خطيرة. إن المهمات المأهولة الوحيدة التي خرجت عن هذا الملاذ الآمن هي المهمات القمرية، لكن تلك البعثات تضمنت فقط التعرض للإشعاع لفترات أسابيع، وليس أشهر أو سنوات.

نحن نعلم أن الأشعة الكونية يمكن أن تلحق الضرر بالإلكترونيات الحساسة، لذا فإن المركبات الفضائية المصممة للسفر خارج الغلاف المغناطيسي للأرض لديها درع لحماية مكوناتها. لكن هذه الأشعة نفسها قد تكون مميتة للبشر، وقد بدأنا للتو في فهم كيفية تأثيرها على جسم الإنسان. على سبيل المثال، وجدت الأبحاث التي أجريت على الفئران أن التعرض للإشعاع لا يمكن أن يؤثر الجسم فقط ولكن أيضًا الدماغبل وربما يؤدي إلى تغيرات سلوكية مثل زيادة معدلات القلق.

إن التعرض للإشعاع ليس شيئًا يمكن تحسين آثاره بنفس الطريقة التي يمكن بها تحسين ضمور العضلات. الطريقة الوحيدة لحماية رواد الفضاء من الإشعاع هي بناء هياكل مادية تحميهم منه. وقال فرانسيس: "من المحتمل أن يكون الإشعاع هو العقبة الرئيسية". "لا يوجد شيء يمكنك القيام به من الناحية البيولوجية لحماية نفسك من الإشعاع. سيكون الأمر في الواقع مرتبطًا بتصميم السفينة وهندستها بدلاً من علم الأحياء أو الطب.

توصيات المحررين

• يحصل طاقم Ax-1 الخاص التابع لناسا على بعض الوقت الإضافي في الفضاء
• هذا الفيديو الرائع لمحطة الفضاء سيرسم البسمة على وجهك
• ناسا تكشف عن موعد إطلاق رائد الفضاء القادم من SpaceX
• تُظهر الصور المشابهة للمريخ منظرًا دراماتيكيًا لكوكبنا
• تهدف مروحية المريخ التابعة لناسا إلى تحقيق رقم قياسي جديد في الرحلة القادمة

ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.