Další výzva, jak se dostat na Mars: Lidské tělo

Od NASA Program z Měsíce na Mars k ambicióznímu plánu Elona Muska poslat milion lidí na Mars do roku 2050 bude závod o to, kdo dostane lidské nohy na rudou planetu. S stále sofistikovanější rakety a robotika, technologické výzvy stojící v cestě tomuto cíli rychle zanikají.

Ale může to být jiný problém, který brání plánům vzít lidi z planety a poslat je prozkoumat zbytek sluneční soustavy. S lidským tělem ve vesmíru se dějí zvláštní věci a my budeme muset najít způsoby, jak tyto zdravotní problémy řešit pokud chceme být schopni vysílat astronauty na dlouhodobé mise, jako je několik let, kdy by mohla mise na Mars vyžadovat.

Společnost Digital Trends hovořila s kardiologem z University College London Dr. Rohinem Francisem, který prováděl studie vesmírné medicíny, o tom, jak lidská těla reagují na dlouhodobé osídlení vesmírného prostředí a co to může znamenat pro pilotované mise Mars.

Co víme o lidském těle ve vesmíru

Pokud jde o vesmírné mise, existují dva primární faktory, které ovlivňují lidské tělo: mikrogravitace a ionizující záření.

V současné době máme spoustu výzkumů o účincích nulové gravitace na tělo z let studií na Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) a my víme, že pobyt v mikrogravitaci měsíce nebo roky vede k řadě lékařských opatření vedlejší efekty.

Tato zjištění jsou podpořena tím, čemu se říká analogové studie, ve kterých jsou na Zemi simulována prostředí s nízkou gravitací. "Většina výzkumu mikrogravitace používá analogy mikrogravitace," vysvětluje Francis. „Jsou to lidé, kteří jsou placeni za to, aby leželi v posteli týdny nebo měsíce v kuse. To je nejlepší způsob, jak můžeme simulovat mikrogravitaci na Zemi.“

Programy jako Program připoutání lůžka Evropské vesmírné agentury umožňuje výzkumníkům studovat účinky mikrogravitace tím, že drží dobrovolníky v posteli nakloněnou směrem k hlavě, což vytváří podobné účinky jako mikrogravitace krve a tekutin proudících do hlavy a chřadnutí svalů pryč.

Co se stane s tělesy v nízké gravitaci?

Jedním z nejproblematičtějších účinků dlouhodobého vystavení mikrogravitaci je svalová atrofie, protože svaly nemusí vyvíjet žádnou sílu, aby působily proti gravitaci a zůstaly vzpřímené. Postupem času svaly v celém těle chřadnou, což způsobuje velké problémy, když se astronauti vrátí do prostředí plné gravitace na Zemi. To je důvod, proč astronauti na palubě ISS každý den dvě hodiny cvičí, aby jejich svaly co nejvíce pracovaly.

Mezi další problémy způsobené mikrogravitací patří ztráta hustoty kostí – odhady potenciálních účinků mise na Mars říkají, že astronauti by mohli ztratit až polovinu své kosterní hmoty, Francis řekl, ačkoli poukázal na to, že tyto odhady jsou čistě spekulativní – stejně jako ztráta kardiovaskulární kapacity, problémy s dutinami a snížený zrak v důsledku změn tvaru oční bulva.

To jsou jen některé příznaky nalezené NASA ve své přelomové studii dvojčat, ve kterém astronaut Scott Kelly strávil rok ve vesmíru, než se jeho fyziologie srovnala s fyziologií jeho identického dvojčete Marka Kellyho.

„Dostanete redistribuci tekutin, takže máte velmi nafouklou horní část těla a nafouklou hlavu. Dříve se předpokládalo, že tlak v hlavě stoupá a tlačí na zadní část oční bulvy. Bylo zaznamenáno, že astronauti mají snížený přívod krve a atrofii zrakového nervu, což může být způsobeno zvýšením intrakraniálního tlaku,“ řekl Francis. Nedávné údaje však naznačují, že tlak v hlavě není hlavní příčinou sníženého zraku. Je možné, že tyto problémy způsobuje nějaký jiný, dosud neznámý mechanismus.

Pokud jde o strávit ještě delší dobu ve vesmíru, pokud jde o desetiletí nebo životy, existuje ještě větší lékařský problém: reprodukce. "Nejsme si jisti, jak úspěšný by byl proces oplodnění v mikrogravitaci," řekl Francis. Ve studiích bylo zjištěno, že lidské spermie plavou v mikrogravitaci méně efektivně než na Zemi, takže „dokonce i spermie, které se dostanou do vajíčka, mohou být výrazně ovlivněny." Nedávný výzkum reprodukce mezi myšmi v nulové gravitaci zjistil, že mohou úspěšně otěhotnět, ale že se jim to brzy podaří potratila.

Možná ani není možné, aby lidé byli počati mimo Zemi, což brzdí vyhlídky na vybudování dlouhodobé mimozemské kolonie.

A co gravitace na Marsu?

Otázkou, kterou je třeba ještě vyřešit, je přesně to, jak probíhá výzkum z prostředí nulové gravitace ISS se bude vztahovat na prostředí Marsu s nízkou gravitací, kde je gravitace přibližně 38 % gravitace Země. Mohlo by se stát, že existuje práh gravitační síly, pod kterým těla začínají pociťovat zdravotní problémy. Nebo to může být lineární vztah, takže účinky na astronauty na Marsu by byly menší než účinky na astronauty na ISS. Dokud nebudeme mít více údajů o tomto vztahu, neexistuje způsob, jak to vědět jistě.

"Marťanská gravitace může být ve skutečnosti dostatečně silná, aby zabránila mnoha z těchto problémů," řekl Francis. „Pokud máte nějakou gravitaci, i když je menší než na Zemi, a zkombinujete ji s protiopatřeními, jako jsou cvičení, může to být v pořádku. Právě cesta tam je považována za hlavní výzvu.“

Být na povrchu Marsu by mohl udržet kondici astronautů, nebo dokonce mohli získat zpět část svalové a kosterní hmoty ztracené během cesty. "Dosavadní odhady jsou založeny na tom, že astronauti zažívají mikrogravitaci, protože si nejsme jisti, jak započítat šest měsíců, které mohou strávit na povrchu."

Slon v místnosti: Ionizující záření

Díky dlouholetým zkušenostem s mikrogravitačním prostředím vyvinuly vesmírné agentury strategie pro zmírnění a řešení většiny lékařských problémů, které způsobují. Jakmile však lidé začnou zkoumat prostor za ochranným magnetickým polem Země, objeví se úplně jiný problém. Mimo tento bezpečný přístav je vše, co se pohybuje vesmírem, bombardováno nebezpečným kosmickým zářením. Jediné mise s lidskou posádkou, které se dostaly mimo toto bezpečné útočiště, jsou mise na Měsíc, ale ty zahrnovaly vystavení radiaci pouze po dobu týdnů, spíše než měsíců nebo let.

Víme, že kosmické záření může poškodit jemnou elektroniku, takže kosmické lodě, které jsou navrženy tak, aby cestovaly za zemskou magnetosféru, mají stínění, které chrání jejich součásti. Ale tytéž paprsky jsou pro lidi potenciálně smrtící a my teprve začínáme chápat, jak by mohly ovlivnit lidské tělo. Například výzkum na myších zjistil, že vystavení záření nemůže ovlivnit nejen tělo, ale i mozeka může dokonce vést ke změnám chování, jako je zvýšená míra úzkosti.

Vystavení záření není něco, jehož účinky lze zlepšit stejným způsobem jako svalová atrofie. Jediný způsob, jak chránit astronauty před radiací, je vybudovat fyzické struktury, které je před radiací ochrání. „Hlavní překážkou bude pravděpodobně radiace,“ řekl Francis. „Z biologického hlediska nemůžete udělat nic, abyste se ochránili před radiací. Bude to skutečně záležet spíše na designu a konstrukci lodi než na biologii nebo medicíně."

Doporučení redakce

• Soukromá posádka Ax-1 NASA dostane nějaký čas navíc ve vesmíru
• Toto skvělé video z vesmírné stanice vám vykouzlí úsměv na tváři
• NASA odhalila datum dalšího startu astronautů SpaceX
• Fotografie podobné Marsu ukazují dramatický pohled na naši vlastní planetu
• Mars vrtulník NASA míří na nový rekord v příštím letu

Upgradujte svůj životní stylDigitální trendy pomáhají čtenářům mít přehled o rychle se měnícím světě technologií se všemi nejnovějšími zprávami, zábavnými recenzemi produktů, zasvěcenými úvodníky a jedinečnými náhledy.