От НАСА Програма от Луната до Марс към амбициозния план на Илон Мъск за изпращане милион души на Марс до 2050 г. започва надпреварата за стъпване на човешки крака на червената планета. с все по-сложни ракети и роботика, технологичните предизвикателства, които пречат на тази цел, бързо изчезват.
Но може да има друг проблем, който възпрепятства плановете за извеждане на хора извън планетата и изпращането им да изследват останалата част от слънчевата система. Странни неща се случват с човешкото тяло в космоса и ще трябва да намерим начини да се справим с тези медицински проблеми ако искаме да можем да изпращаме астронавти на дълготрайни мисии като няколко години, които една мисия на Марс може изискват.
Препоръчани видеоклипове
Digital Trends разговаря с кардиолога на Лондонския университетски колеж д-р Рохин Франсис, който е извършил проучвания в космическата медицина, за това как човешките тела реагират на дългосрочно обитаване на космическата среда и какво може да означава това за пилотираните мисии Марс.
Свързани
- Астронавтите на SpaceX Crew-4 се подготвят за мисията на МКС следващия месец
- Ето как изглежда една вечеря на космическата станция
- Хеликоптерът Mars Ingenuity завършва своя най-предизвикателен полет досега
Какво знаем за човешкото тяло в космоса
Когато става въпрос за космически мисии, има два основни фактора, които влияят на човешкото тяло: микрогравитация и йонизиращо лъчение.
В сегашния си вид имаме много изследвания за ефектите на нулевата гравитация върху тялото от години на изследване на Международната космическа станция (МКС) и знаем, че престоят в микрогравитация в продължение на месеци или години води до редица медицински странични ефекти.
Тези констатации се подкрепят от така наречените аналогови изследвания, при които на Земята се симулират среди с ниска гравитация. „По-голямата част от изследванията на микрогравитацията използват аналози на микрогравитацията“, обяснява Франсис. „Това са хора, на които им се плаща да лежат в леглото седмици или месеци. Това е най-добрият начин да симулираме микрогравитацията на Земята.”
Програми като Програмата на Европейската космическа агенция за спално бельо позволява на изследователите да изучават ефектите от микрогравитацията, като държат доброволци в легло, наклонено към края на главата, което създава ефекти, подобни на микрогравитацията на кръвта и течностите, които се втурват към главата и мускулите губят далеч.
Какво се случва с телата при ниска гравитация?
Един от най-проблемните ефекти от дългосрочното излагане на микрогравитация е мускулната атрофия, тъй като мускулите не трябва да упражняват сила, за да противодействат на гравитацията и да останат изправени. С течение на времето мускулите на цялото тяло изсъхват, причинявайки големи проблеми, когато астронавтите се върнат в околната среда на пълна гравитация на Земята. Ето защо астронавтите на борда на МКС тренират по два часа всеки ден, за да поддържат мускулите си работещи колкото е възможно повече.
Други проблеми, причинени от микрогравитацията, включват загуба на костна плътност - оценките за потенциалните ефекти от мисия на Марс казват, че астронавтите могат да загубят до половината от скелетната си маса, Франсис каза, въпреки че той посочи, че тези оценки са чисто спекулативни - както и загуба на сърдечно-съдов капацитет, проблеми със синусите и намалено зрение поради промени във формата на очна ябълка.
Това са само част от симптомите, установени от НАСА в своето забележително проучване на близнаци, в който астронавтът Скот Кели прекарва една година в космоса, преди физиологията му да бъде сравнена с тази на неговия еднояйчен брат близнак Марк Кели.
„Получавате преразпределение на течността, така че да получите тази много подпухнала горна част на тялото и подпухнала глава. Преди това се смяташе, че налягането в главата се повишава и това натиска задната част на очната ябълка. Забелязано е, че астронавтите имат намалено кръвоснабдяване и атрофия на оптичния нерв, което може да се дължи на повишаване на вътречерепното налягане“, каза Франсис. Въпреки това, последните данни показват, че натискът в главата не е водещата причина за намалено зрение. Възможно е някакъв друг, все още неизвестен механизъм да причинява тези проблеми.
Когато става дума за прекарване на още по-дълго време в космоса, по отношение на десетилетия или животи, има още по-голям медицински проблем: възпроизводството. „Не сме сигурни колко успешен би бил процесът на оплождане в микрогравитация“, каза Франсис. В проучвания е установено, че човешката сперма плува по-малко ефективно в микрогравитация, отколкото на Земята, така че „дори спермата, която достига до яйцеклетката, може да бъде значително засегнати.“ Скорошни изследвания на възпроизводството сред мишки в условия на нулева гравитация установиха, че те могат успешно да заченат, но скоро спонтанен аборт.
Може дори да не е възможно хората да бъдат заченати далеч от Земята, което пречи на перспективата за изграждане на дългосрочна колония извън света.
Какво ще кажете за гравитацията на Марс?
Въпрос, който все още предстои да бъде разгледан, е как точно се правят изследвания от среда с нулева гравитация МКС ще се приложи към околната среда с ниска гравитация на Марс, където гравитацията е около 38% от тази на Земята. Възможно е да има праг на гравитационна сила, под който телата започват да изпитват медицински проблеми. Или това може да е линейна връзка, така че ефектите върху астронавтите на Марс биха били по-малки от ефектите върху астронавтите на МКС. Докато нямаме повече данни за тази връзка, няма начин да знаем със сигурност.
„Марсианската гравитация всъщност може да е достатъчно силна, за да предотврати много от тези проблеми“, каза Франсис. „Ако имате известна гравитация, въпреки че е по-малка, отколкото на Земята, и комбинирате това с контрамерки като упражнения, това може да е добре. Пътуването дотам се смята за основното предизвикателство.“
Престоят на повърхността на Марс може да поддържа състоянието на астронавтите или те дори биха могли да си възвърнат част от мускулната и скелетната маса, загубена по време на пътуването. „Оценките досега се основават на това, че астронавтите изпитват микрогравитация през цялото време, защото не сме сигурни как да вземем предвид шестте месеца, които може да прекарат на повърхността.“
Слонът в стаята: Йонизиращо лъчение
Благодарение на дългогодишния опит с микрогравитационни среди, космическите агенции са разработили стратегии за смекчаване и справяне с повечето медицински проблеми, причинени от тях. Но има съвсем различен проблем, който възниква, след като хората започнат да изследват космоса отвъд защитното магнитно поле на Земята. Извън това безопасно убежище всичко, което се движи в космоса, е бомбардирано с опасни космически лъчи. Единствените пилотирани мисии, които са излезли извън това сигурно убежище, са мисиите на Луната, но те включват само излагане на радиация за периоди от седмици, а не месеци или години.
Знаем, че космическите лъчи могат да повредят деликатната електроника, така че космическите кораби, които са проектирани да пътуват извън магнитосферата на Земята, имат екранировка, за да предпазят своите компоненти. Но същите тези лъчи са потенциално смъртоносни за хората и ние едва сега започваме да разбираме как могат да повлияят на човешкото тяло. Например, изследване при мишки установи, че излагането на радиация може да повлияе не само тялото, но и мозъка, и дори може да доведе до промени в поведението, като например повишени нива на тревожност.
Излагането на радиация не е нещо, чиито ефекти могат да бъдат облекчени по същия начин, както мускулната атрофия. Единственият начин да се предпазят астронавтите от радиация е да се изградят физически структури, които да ги предпазят от нея. „Радиацията вероятно ще бъде основната пречка“, каза Франсис. „Няма нищо, което можете да направите от биологична гледна точка, за да се предпазите от радиация. Това наистина ще се свежда до дизайна и инженерството на кораба, а не до биологията или медицината.
Препоръки на редакторите
- Частният екипаж на Ax-1 на НАСА получава допълнително време в космоса
- Това готино видео за космическа станция ще предизвика усмивка на лицето ви
- НАСА разкрива дата за следващото изстрелване на астронавти от SpaceX
- Снимки, подобни на Марс, показват драматичен изглед на нашата планета
- Хеликоптерът на НАСА за Марс се стреми към нов рекорд при следващия полет
Надградете начина си на животDigital Trends помага на читателите да следят забързания свят на технологиите с всички най-нови новини, забавни ревюта на продукти, проницателни редакционни статии и единствени по рода си кратки погледи.
