Медицина на Марс: Как да поддържаме здравето на Червената планета

От всички предизвикателства за отвеждането на хората на Марс, това, което може да сме най-далеч от решаването, няма нищо общо с ракети, местообитания или сложни системи за филтриране на водата. Големият проблем, с който трябва да се изправим, са ограниченията на човешкото тяло.

Телата ни са невероятно адаптивни към различни среди тук на Земята, но не толкова, когато става въпрос за околната среда на други планети.

Разговаряхме с двама експерти по космическа медицина, за да научим как се лекуват болни или ранени пациенти в космоса и какво някои от големите открити въпроси са когато става въпрос за здравето на астронавтите, които планираме да изпратим в слънчевата система.

Тази статия е част от Животът на Марс, поредица от 10 части, която изследва авангардните наука и технологии, които ще позволят на хората да окупират Марс

Тялото в космоса

Вече знаем много за как човешкото тяло реагира на космическите мисии благодарение на повече от две десетилетия на проучвания на Международната космическа станция (МКС). Микрогравитационната среда там води до редица промени в тялото, включително загуба на костна маса, мускулна атрофия и преразпределение на течности (когато няма гравитация, която да тегли течности надолу, те в крайна сметка се събират в горната част на тялото), както и други свързани проблеми, като увредена визия. Тези симптоми се появяват при типичните обиколки от шест месеца до една година, които астронавтите извършват на МКС, което е приблизително сравнимо с времето, необходимо на една мисия за пътуване до Марс.

Добрата новина е, че изследователите са открили много начини да противодействат на тези ефекти, като например значението на няколко часа ежедневни упражнения, за да се предотврати загубата на мускули.

Филипо Кастручи, летателен хирург в Европейската космическа агенция, каза пред Digital Trends, че a дългосрочен космически полет като мисия до Марс би бил в много отношения медицински подобен на престой на МКС. И това означава, че можем да бъдем разумно уверени, че астронавтите ще могат да пътуват до Марс, без да възникне извънредна ситуация.

„През 20-те години на постоянно обитаване на МКС досега в орбита не са се появили здравословни условия, изискващи медицинска евакуация“, каза той, добавяйки, че това е подпомогнато от внимателния подбор на астронавти, които са на върха на здравето и които са наблюдавани най-малко две години, преди да бъдат изпратени на мисия. „Следователно вероятността за възникване на медицинско събитие по време на мисия на Марс, макар и възможно, е ниска, както показват настоящите доказателства за МКС.“

Лекари на борда

Ниският шанс за спешна медицинска помощ обаче не е същото нещо като липсата на шанс за спешен случай. Екипажът на мисията на Марс ще трябва да е готов да се справи с всичко - от често срещани оплаквания, свързани с космоса, до случайни наранявания до неочаквани заболявания.

Всеки астронавт е обучен в основни медицински умения и във всеки екипаж обикновено има поне двама членове, които получават допълнително медицинско обучение, за да станат медицински служители на екипажа (CMO). CMO са обучени на ниво, подобно на парамедиците, и могат да използват медицински консумативи, да разпределят лекарства и да използват дефибрилатор.

Кастручи обаче казва, че дори добре обучени CMO може да не са достатъчна медицинска подкрепа за мисия на Марс, така че по-дълга космическа мисия вероятно ще се нуждае от обучени лекари, които да пътуват като част от екипажа.

„При пътуване до Марс без възможна евакуация, всяка спешна ситуация, надвишаваща настоящите възможности на CMO, може значително да намали шансовете на пациента за оцеляване. Следователно, способност на ниво лекар е изискване за продължителна мисия далеч от [ниска околоземна орбита]“, каза той. „Двама лекари за спешна помощ, за да се осигури излишък, с умения по хирургия и вътрешна медицина трябва да бъдат част от екипажа.“

Лечение на спешна медицинска помощ в космоса

Едно от предизвикателствата при лечението на потенциална мисия на Марс е забавянето на комуникацията между екипажа и Земята. Когато астронавтите са на МКС, лекарите на земята могат да осигурят медицинска помощ в реално време. Но тъй като космически кораб се отдалечава от Земята, комуникациите се забавят все повече и повече, със закъснение до 20 минути между Земята и Марс. Това означава, че екипажът на Марс ще трябва да работи по-автономно в случай на извънредна ситуация, така че подкрепата от земята ще дойде най-вече под формата на подготовка и инструкции.

Процедурни проблеми също възникват, когато се опитвате да използвате определени лечения в космоса, така че обучението трябва да бъде съобразено с микрогравитационна среда.

Кастручи даде пример с маневри за кардиопулмонална реанимация (CPR), които на Земята включват пациентът е с лице нагоре върху твърда повърхност, така че спасителят да може да използва телесното си тегло, за да се притисне гръден кош. Това обаче не работи в микрогравитация.

В космоса корабите трябва да са оборудвани със специални плоски повърхности, които са прикрепени към рамката и към които може да бъде закрепен ранен член на екипажа. Спасителят също трябва да се закрепи към рамката, така че да може да компресира гръдния кош, без да бъде отблъснат. И те трябва да натискат по-силно, тъй като не могат да използват телесното си тегло при компресиите на гърдите.

Всичко това прави CPR по-бавна и трудна за изпълнение в космоса, отколкото на земята, и това е само един пример за това колко трудна може да бъде космическата медицина.

Предизвикателствата на Марс

Това са видовете предизвикателства, които възникват при лечение на медицински проблем в космоса и те са свързани най-вече с живота в микрогравитация. След като астронавтите достигнат до Марс, те ще си върнат известна гравитация – гравитацията на Марс е около 40% от тази на Земята – но планетата сама по себе си ще постави нови предизвикателства.

Марс е изключително прашна среда и това може да причини кожни обриви и дразнене на очите, както и дразнене на дихателните пътища и задръствания. Това да не говорим за умората, стреса и лошия сън, които могат да се очакват от силно стресираща мисия, както и взаимодействието между психологията и физическото здраве.

Но наистина големият проблем на Марс е нещо невидимо с просто око: радиацията. Тук на Земята нашата планета има магнитосфера, която ни предпазва от радиация от космически лъчи и слънчев вятър, но на Марс няма такова нещо. Проблемът се изостря от тънката атмосфера на Марс, която е само около 1% от плътността на земната атмосфера.

Предишни мисии до Марс, като космическия кораб Mars Odyssey, са открили нива на радиация 2,5 пъти по-високи от тези на МКС. И имаше моменти, когато радиация шипове (вероятно свързани със слънчевата активност) до много по-високи нива.

И така, как да защитите астронавтите от тази невидима заплаха?

Невидимата опасност от радиация

Знаем, че излагането на радиация излага хората на по-висок риск от рак и дегенеративни заболявания и че може да увреди нервната система. Може също да допринесе за развитието на медицински състояния като катаракта или стерилност. Съвсем наскоро лекари като Манон Меерман, сърдечно-съдов специалист, изследващ здравето ефекти от радиация от дългосрочни космически мисии, са установили, че сърцето и сърдечно-съдовата система може да бъде чувствителни и към космическа радиация.

Меерман ни каза, че едно от тревожните неща за излагането на радиация в космоса е, че не знаем достатъчно, за да прогнозираме с увереност какви биха били последиците за здравето. Малко вероятно е астронавтите да се разболеят или да умрат от това по време на мисия на Марс, но в дългосрочен план те биха били изложени на по-висок риск от животозастрашаващи медицински състояния като рак.

Информацията, която имаме за радиацията в космоса отвъд ниската околоземна орбита, идва от малка извадка: Много малко хора, които са посетили Луната, което не предоставя достатъчно данни, за да се направи по-широк преглед заключения. Можем да съберем повече информация от сравними източници, като пациенти, които са били лекувани с лъчетерапия или хора, които са били изложени на радиация при ядрени аварии като катастрофата в Чернобил през 1986 г. Но те могат да предоставят само ограничено сравнение.

Това е така, защото има два вида радиация, които трябва да се вземат предвид при мисия на Марс: Първо, има галактически космически лъчи, които водят до непрекъснато излагане на проникващи йони. Второ, има и случайни и много мощни пикове в радиацията, причинени от слънчеви изригвания. Когато става въпрос за това как всеки вид радиация ще повлияе на здравето в дългосрочен план, има много неща, които просто не знаем.

„Ако в крайна сметка искаме да разширим космическите пътувания до Луната или до Марс, наистина трябва да се потопим по-дълбоко в ефектите от този вид радиация върху човешкото тяло“, каза Меерман.

Нови методи на изследване

Тъй като радиацията е толкова важен проблем за космическите пътувания, това е тема, която отбеляза огромен ръст в изследванията през последните години. Освен традиционните изследователски методи като изследвания върху животни, един подход, върху който Меерман и други работят, е изследването на „орган върху чип“. Това включва изграждането на чип, съдържащ лабораторно създадени клетки, за да се симулират реакциите на истински човешки орган. Това може да се използва за изследване на това кои изследвания биха били опасни или невъзможни за извършване върху жив човек.

Това е голяма тема на изследване в момента се извършва на МКС, с надеждата, че използването на този метод може да ни научи повече за това как космическата среда влияе на човешките органи. В бъдеще това може да бъде и обещаващ път за изследване на космическата радиация.

Друг подход е да се симулира космическа радиация в лаборатории тук на Земята. Възстановяването на радиационната среда в космоса обаче не е лесно, поради което са необходими специални лаборатории като Космическата радиационна лаборатория на НАСА, която използва тежък йонен колайдер за симулиране на радиация, са толкова важно.

Как да защитим астронавтите от радиация

Има идеи и изследвания за това как да се предпазят астронавтите от космическата радиация. Понастоящем космическите агенции ограничават експозицията на астронавтите през целия живот до ниски нива, които не би трябвало да създават прекомерен риск. Но за мисия до Марс би помогнало да има повече гъвкавост по отношение на това колко време астронавтите прекарват в космоса.

Най-практичният подход за защита на здравето на астронавтите е използването на екрани, при които се използват дебели метални листове, за да се спре радиацията и да се предпазят астронавтите. Екранирането може да се приложи към космически кораб или местообитание, което позволява на астронавтите да се движат свободно вътре, а също така има работа се извършва върху защитни жилетки или костюми, които имат вграден екран, ако астронавт трябва да излезе извън сейфа заобикаляща среда.

Големият недостатък на екранирането е, че е много тежко, което е проблем както за изстрелването на ракета с минимална маса, така и за хората, които се опитват да се движат, докато носят много допълнителна тежест.

Друг подход е да разгледаме лекарства, които биха могли да предпазят хората от ефектите на радиацията, въпреки че не сме близо до хапче, което може да предпази астронавтите. Въпросът, който Меерман повдигна, е, че дори и да можем да създадем ефективни лекарства на Земята, ние не знаем как тези лекарства биха действали в космическата среда. Човешкото тяло преминава през толкова много промени в пространството, че начините, по които се усвояват лекарствата, може да са различни и ние просто не знам достатъчно да предскаже как може да изглежда това.

Една последна област, която потенциално би могла да помогне за поддържането на здравето на астронавтите, е да намерят начини за стимулиране на собствената им естествена имунна система, като например включване на богати на антиоксиданти храни в диетата им. Това е обещаваща концепция, тъй като е много по-лесна за прилагане от други решения, въпреки че това изследване също е в много ранен етап.

Твърде много неизвестни

Големият проблем за лекари като Меерман е колко неизвестни има, когато става въпрос за здравето на астронавтите, които отиват на Марс. Просто не можем да кажем със сигурност какви могат да бъдат дългосрочните последици за здравето от излагането на радиация и също така все още нямаме сигурен начин да защитим астронавтите от тези потенциални ефекти.

Така че, макар че може да сме технологично готови да изпратим хора на Марс точно сега, има въпрос за морала да направим този избор, докато медицинските изследвания са все още в начален стадий. „Трябва да се запитаме дали сме готови да пътуваме до Марс, без да знаем точните рискове, на които излагаме астронавтите“, каза тя. „Това е по-скоро етичен, отколкото научен въпрос.“