Medicína na Marsu: Jak si udržet zdraví na rudé planetě

Ze všech výzev, jak dostat lidi na Mars, ta, kterou bychom mohli být nejdále od řešení, nemá nic společného s raketami, stanovišti nebo složitými systémy filtrace vody. Velkým problémem, kterému musíme čelit, jsou omezení lidského těla.

Naše těla se neuvěřitelně přizpůsobují různým prostředím zde na Zemi, ale ne tolik, pokud jde o prostředí na jiných planetách.

Mluvili jsme se dvěma odborníky na vesmírnou medicínu, abychom se dozvěděli, jak léčíte nemocné nebo zraněné pacienty ve vesmíru a jaké z velkých otevřených otázek jsou otázky týkající se zdraví astronautů, které plánujeme vyslat do sluneční soustavy.

Tento článek je součástí Život na Marsu, 10dílný seriál, který zkoumá špičkovou vědu a technologii, která lidem umožní okupovat Mars

Tělo ve vesmíru

Už toho víme hodně

jak lidské tělo reaguje na vesmírné mise díky více než dvěma desetiletím studií na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Prostředí mikrogravitace tam vede k řadě změn v těle, včetně úbytku kostní hmoty, svalové atrofie a redistribuce tekutin. (když není gravitace, která by stahovala tekutiny dolů, nakonec se shromažďují v horní části těla), stejně jako další související problémy, jako je vidění. Tyto příznaky se objevují v typických túrách, které astronauti na ISS provádějí v délce šesti měsíců až jednoho roku, což je zhruba srovnatelné s dobou, kterou by mise zabrala cesta na Mars.

Dobrou zprávou je, že vědci našli mnoho způsobů, jak těmto účinkům čelit, jako je důležitost několikahodinového každodenního cvičení, aby se zabránilo chřadnutí svalů.

Filippo Castrucci, letecký chirurg Evropské kosmické agentury, řekl Digital Trends, že a dlouhodobý vesmírný let, jako je mise na Mars, by se v mnoha ohledech lékařsky podobal pobytu na ISS. A to znamená, že si můžeme být přiměřeně jisti, že astronauti by byli schopni cestovat na Mars, aniž by došlo k nějaké zdravotní nouzi.

„Za 20 let trvalého osídlení ISS se dosud na oběžné dráze nevyskytl žádný zdravotní stav vyžadující lékařskou evakuaci,“ řekl a dodal, že pomohl pečlivým výběrem astronautů, kteří jsou na vrcholu zdraví a kteří jsou před odesláním na mise. "Proto je pravděpodobnost výskytu lékařské události při misi na Mars, i když možná, nízká, jak ukazují současné důkazy na ISS."

Lékaři na palubě

Nízká pravděpodobnost lékařské pohotovosti však není totéž jako žádná šance na mimořádnou událost. Posádka mise na Marsu by musela být připravena vypořádat se s čímkoli, od běžných stížností souvisejících s vesmírem přes náhodná zranění až po neočekávané nemoci.

Každý astronaut je trénován v základních lékařských dovednostech a v každé posádce jsou obvykle alespoň dva členové, kteří absolvují zvláštní lékařský výcvik, aby se z nich stali důstojníci posádky (CMO). CMO jsou vyškoleni na úrovni podobné záchranářům a jsou schopni používat zdravotnický materiál, distribuovat léky a používat defibrilátor.

Castrucci však říká, že ani dobře vyškolení CMO nemusí být dostatečnou lékařskou podporou pro misi na Mars, takže delší vesmírná mise by pravděpodobně potřebovala vyškolené lékaře, kteří by cestovali jako součást posádky.

„Při cestě na Mars bez možné evakuace může jakákoli nouzová situace přesahující současné možnosti CMO výrazně snížit šance pacienta na přežití. Proto je schopnost na úrovni lékaře požadavkem na prodlouženou misi mimo [nízkou oběžnou dráhu Země],“ řekl. "Součástí posádky by měli být dva lékaři pohotovostní péče, aby byla zajištěna redundance, s chirurgickými a interními schopnostmi."

Ošetření lékařské pohotovosti ve vesmíru

Jednou z výzev při léčbě potenciální mise na Mars je komunikační zpoždění mezi posádkou a Zemí. Když jsou astronauti na ISS, lékařskou podporu mohou v reálném čase poskytovat lékaři na zemi. Ale jak se kosmická loď vzdaluje od Země, komunikace se stále více zpožďuje, se zpožděním mezi Zemí a Marsem až 20 minut. To znamená, že posádka Marsu by musela v případě nouze fungovat autonomněji, takže podpora ze země bude většinou ve formě příprav a instrukcí.

Procedurální problémy také vznikají při pokusu o použití určitých léčebných postupů ve vesmíru, takže trénink musí být přizpůsoben prostředí mikrogravitace.

Castrucci uvedl příklad manévrů kardiopulmonální resuscitace (KPR), které na Zemi zahrnují pacient leží lícem nahoru na tvrdém povrchu, takže zachránce může použít váhu svého těla ke stlačení hruď. To však v mikrogravitaci nefunguje.

Ve vesmíru musí být plavidlo vybaveno speciálními plochými plochami, které jsou připevněny k rámu a ke kterým lze zajistit zraněného člena posádky. Zachránci se také musí zajistit k rámu, aby mohli stlačit hrudník, aniž by byli odstrčeni. A musí tlačit tvrději, protože nemohou využít svou tělesnou váhu ke stlačování hrudníku.

To vše způsobuje, že KPR je pomalejší a hůře se provádí ve vesmíru než na zemi, a to je jen jeden příklad toho, jak složitá může být vesmírná medicína.

Výzvy Marsu

To jsou druhy problémů, které se objevují při léčbě zdravotního problému ve vesmíru a většinou souvisí s životem v mikrogravitaci. Jakmile astronauti dosáhnou Marsu, získají zpět část gravitace – gravitace Marsu je asi 40 % gravitace Země – ale planeta bude představovat nové vlastní výzvy.

Mars je extrémně prašné prostředí a to by mohlo způsobit kožní vyrážky a podráždění očí, stejně jako podráždění dýchacích cest a přetížení. Nemluvě o únavě, stresu a špatném spánku, které lze očekávat od vysoce stresující mise, stejně jako souhra mezi psychologií a fyzickým zdravím.

Ale opravdu velký problém na Marsu je něco, co je pouhým okem neviditelné: záření. Tady na Zemi má naše planeta magnetosféru, která nás chrání před zářením z kosmického záření a slunečního větru, ale na Marsu nic takového není. Problém zhoršuje řídká atmosféra Marsu, která má pouze asi 1 % hustoty zemské atmosféry.

Předchozí mise na Mars, stejně jako kosmická loď Mars Odyssey, zjistily úrovně radiace 2,5krát vyšší než na ISS. A byly časy, kdy radiace prorostla (pravděpodobně souvisí se sluneční aktivitou) na mnohem vyšší úrovně.

Jak tedy chránit astronauty před touto neviditelnou hrozbou?

Neviditelné nebezpečí radiace

Víme, že vystavení radiaci vystavuje lidi vyššímu riziku rakoviny a degenerativních onemocnění a že může poškodit nervový systém. Může také přispět k rozvoji zdravotních stavů, jako je šedý zákal nebo sterilita. Zrovna nedávno lékaři jako Manon Meerman, specialistka na kardiovaskulární systém zkoumající zdraví účinky záření z dlouhodobých vesmírných misí, zjistili, že srdce a kardiovaskulární systém může být citlivé i na kosmické záření.

Meerman nám řekl, že jednou ze znepokojivých věcí ohledně vystavení radiaci ve vesmíru je, že nevíme dost na to, abychom s jistotou předpověděli, jaké budou zdravotní účinky. Je nepravděpodobné, že by astronauti onemocněli nebo na to zemřeli během mise na Mars, ale z dlouhodobého hlediska by byli vystaveni vyššímu riziku život ohrožujících zdravotních stavů, jako je rakovina.

Informace, které máme o radiaci ve vesmíru mimo nízkou oběžnou dráhu Země, pocházejí z malého vzorku: Jen velmi málo lidí navštívilo Měsíc, který neposkytuje dostatek údajů k tomu, aby bylo možné obsáhnout závěry. Můžeme získat více informací ze srovnatelných zdrojů, jako jsou pacienti, kteří byli léčeni radioterapie nebo lidé, kteří byli vystaveni radiaci při jaderných haváriích, jako je katastrofa v Černobylu v roce 1986. Ty však mohou poskytnout pouze omezené srovnání.

Je to proto, že pro misi na Mars je třeba vzít v úvahu dva typy záření: Za prvé, existují galaktické kosmické paprsky, které mají za následek nepřetržité vystavení pronikajícím iontům. Za druhé, dochází také k občasným a velmi silným skokům v radiaci způsobené slunečními erupcemi. Pokud jde o to, jak každý typ záření ovlivní zdraví z dlouhodobého hlediska, je toho hodně, co prostě nevíme.

"Pokud nakonec chceme rozšířit cestování vesmírem na Měsíc nebo na Mars, musíme se skutečně ponořit hlouběji do toho, jaké jsou účinky tohoto typu záření na lidské tělo," řekl Meerman.

Nové výzkumné metody

Vzhledem k tomu, že radiace je tak významný problém pro cestování vesmírem, je to téma, které v posledních letech zaznamenalo obrovský růst ve výzkumu. Kromě tradičních výzkumných metod, jako jsou studie na zvířatech, je jedním z přístupů, na kterém Meerman a další pracují, výzkum „orgán na čipu“. To zahrnuje vytvoření čipu obsahujícího buňky vytvořené v laboratoři, které simulují reakce skutečného lidského orgánu. Toho lze využít pro výzkum, jehož studie by bylo nebezpečné nebo nemožné provést na živém člověku.

To je v současnosti velké téma výzkumu se provádí na ISS, s nadějí, že použití této metody nás může naučit více o tom, jak vesmírné prostředí ovlivňuje lidské orgány. V budoucnu by to mohla být slibná cesta i pro výzkum kosmického záření.

Dalším přístupem je simulace kosmického záření v laboratořích zde na Zemi. Znovuvytvoření radiačního prostředí vesmíru však není snadné, proto speciální laboratoře jako je vesmírná radiační laboratoř NASA, která k simulaci záření používá urychlovač těžkých iontů Důležité.

Jak chránit astronauty před zářením

Existují nápady a výzkumy o tom, jak chránit astronauty před kosmickým zářením. V současné době vesmírné agentury omezují celoživotní expozici astronautů na nízkou úroveň, která by neměla vytvářet nepřiměřené riziko. Ale pro misi na Mars by pomohla větší flexibilita, pokud jde o dobu, kterou astronauti stráví ve vesmíru.

Nejpraktičtějším přístupem k ochraně zdraví astronautů je použití stínění, při kterém se používají silné plechy k zastavení radiace a udržení kosmonautů v bezpečí. Stínění lze aplikovat na kosmickou loď nebo stanoviště, což umožňuje astronautům volně se pohybovat uvnitř a je zde také práce provádí se na ochranných vestách nebo oblecích, které mají vestavěné stínění, pokud by se astronaut potřeboval přesunout mimo trezor životní prostředí.

Velkou nevýhodou stínění je, že je velmi těžké, což je problém jak pro vypuštění rakety s minimální hmotností, tak pro lidi, kteří se snaží pohybovat a mají na sobě hodně váhy navíc.

Dalším přístupem je podívat se na léky, které by mohly chránit lidi před účinky radiace, i když zdaleka nemáme pilulku, která může astronauty udržet v bezpečí. Meerman vznesl problém, že i kdybychom dokázali vytvořit účinné léky na Zemi, nevíme, jak by tyto léky fungovaly ve vesmírném prostředí. Lidské tělo prochází tolika změnami v prostoru, že způsoby vstřebávání drog se mohou lišit a my prostě neví dost předvídat, jak by to mohlo vypadat.

Poslední oblastí, která by mohla potenciálně pomoci udržet astronauty zdravé, je najít způsoby, jak posílit jejich vlastní přirozený imunitní systém, například zařazením potravin bohatých na antioxidanty do jejich stravy. Toto je slibný koncept, protože je mnohem snazší implementovat než jiná řešení, i když tento výzkum je také v raných fázích.

Příliš mnoho neznámých

Velkým problémem lékařů, jako je Meerman, je, kolik neznámých existuje, pokud jde o zdraví astronautů jedoucích na Mars. Jen nemůžeme s jistotou říci, jaké by mohly být dlouhodobé zdravotní účinky vystavení radiaci, a také zatím nemáme jistý způsob, jak chránit astronauty před těmito potenciálními účinky.

Takže i když bychom mohli být technologicky připraveni vyslat lidi na Mars právě teď, je tu otázka morálky takového rozhodnutí, když je lékařský výzkum stále v plenkách. "Měli bychom si položit otázku, zda jsme ochotni cestovat na Mars, aniž bychom znali přesná rizika, kterým astronauty vystavujeme," řekla. "Je to spíše etická než vědecká otázka."