Medicin på Mars: Sådan opretholdes sundhed på den røde planet

Af alle udfordringerne ved at få mennesker til Mars, har den, vi måske er længst fra at løse, intet at gøre med raketter, levesteder eller komplekse vandfiltreringssystemer. Det store problem, vi skal se i øjnene, er menneskekroppens begrænsninger.

Vores kroppe er utroligt adaptive til forskellige miljøer her på Jorden, men ikke så meget, når det kommer til miljøet på andre planeter.

Vi talte med to eksperter i rummedicin for at lære om, hvordan du behandler syge eller sårede patienter i rummet, og hvad nogle af de store åbne spørgsmål er, når det kommer til helbredet for de astronauter, vi planlægger at sende ud i solsystemet.

Denne artikel er en del af Livet på Mars, en serie i 10 dele, der udforsker den banebrydende videnskab og teknologi, der vil give mennesker mulighed for at indtage Mars

Kroppen i rummet

Vi ved allerede meget om hvordan menneskekroppen reagerer på rummissioner takket være mere end to årtiers undersøgelser af den internationale rumstation (ISS). Mikrogravitationsmiljøet der fører til en række ændringer i kroppen, herunder knogletab, muskelatrofi og omfordeling af væsker (når der ikke er nogen tyngdekraft til at trække væsker ned, ender de med at samle sig i den øvre del af kroppen), såvel som andre relaterede problemer som svækket vision. Disse symptomer opstår i de typiske ture på seks måneder til et år, som astronauter udfører på ISS, hvilket stort set kan sammenlignes med den tid, en mission ville tage at rejse til Mars.

Den gode nyhed er, at forskere har fundet mange måder at modvirke disse effekter på, såsom vigtigheden af ​​flere timers daglig motion for at forhindre, at musklerne spildes væk.

Filippo Castrucci, flyvekirurg ved European Space Agency, fortalte Digital Trends, at en langvarig rumflyvning såsom en mission til Mars ville på mange måder medicinsk set ligne et ophold på ISS. Og det betyder, at vi kan være rimeligt sikre på, at astronauter ville være i stand til at rejse til Mars, uden at der opstår en sundhedsmæssig nødsituation.

"I de 20 år med permanent ISS-beboelse har der hidtil ikke været nogen sundhedstilstande, der kræver medicinsk evakuering i kredsløb," sagde han og tilføjede, at dette er blevet hjulpet af den omhyggelige udvælgelse af astronauter, der er på toppen af ​​helbredet, og som overvåges i mindst to år, før de sendes på en mission. "Derfor er sandsynligheden for, at en medicinsk hændelse finder sted på en Mars-mission, selvom det er muligt, lav, som de nuværende beviser på ISS viser."

Læger om bord

En lav chance for en medicinsk nødsituation er dog ikke det samme som ingen chance for en nødsituation. En Mars-missionsbesætning skulle være klar til at håndtere alt fra almindelige rumrelaterede klager til utilsigtede skader til uventede sygdomme.

Hver astronaut er uddannet i grundlæggende medicinske færdigheder, og inden for hver besætning er der typisk mindst to medlemmer, som får ekstra medicinsk uddannelse for at blive Crew Medical Officers (CMO'er). CMO'er er uddannet til et niveau svarende til paramedicinere og er i stand til at bruge medicinske forsyninger, distribuere medicin og bruge en defibrillator.

Castrucci siger dog, at selv veltrænede CMO'er måske ikke er tilstrækkelig medicinsk støtte til en Mars-mission, så en længere rummission ville sandsynligvis kræve uddannede læger til at rejse som en del af besætningen.

"På rejse til Mars uden mulighed for evakuering, kan enhver nødsituation, der overstiger de nuværende CMO-kapaciteter, reducere patientens chancer for overlevelse betydeligt. Derfor er en kapacitet på lægeniveau et krav på en forlænget mission væk fra [lav kredsløb om Jorden],« sagde han. "To akutlæger, for at sikre redundans, med kirurgiske og interne medicinske færdigheder bør være en del af besætningen."

Behandling af en medicinsk nødsituation i rummet

En af udfordringerne ved behandling på en potentiel Mars-mission er kommunikationsforsinkelsen mellem besætningen og Jorden. Når astronauter er på ISS, kan læger på jorden yde medicinsk støtte i realtid. Men efterhånden som et rumfartøj kommer længere væk fra Jorden, forsinkes kommunikationen mere og mere, med en forsinkelse på op til 20 minutter mellem Jorden og Mars. Det betyder, at en Mars-besætning skal operere mere autonomt i tilfælde af en nødsituation, så støtte fra jorden vil for det meste komme i form af forberedelser og instruktioner.

Der opstår også proceduremæssige problemer, når man forsøger at bruge visse behandlinger i rummet, så træning skal skræddersyes til et mikrotyngdekraftsmiljø.

Castrucci gav eksemplet med kardiopulmonal genoplivning (CPR) manøvrer, som på Jorden involverer patienten er med forsiden opad på en hård overflade, så redningsmanden kan bruge deres kropsvægt til at komprimere på bryst. Det virker dog ikke i mikrogravitation.

I rummet skal fartøjer være udstyret med specielle flade overflader, der er fastgjort til rammen, og hvortil et skadet besætningsmedlem kan fastgøres. Redningsmanden skal også sikre sig til rammen, så de kan komprimere brystet uden at blive skubbet væk. Og de skal presse hårdere, da de ikke kan bruge deres kropsvægt i brystkompressionerne.

Alt dette gør CPR langsommere og sværere at udføre i rummet end på jorden, og det er blot et eksempel på, hvor vanskelig rummedicin kan være.

Mars udfordringer

Det er den slags udfordringer, der opstår, når man behandler et medicinsk problem i rummet, og de er for det meste relateret til at leve i mikrotyngdekraft. Når astronauterne når Mars, vil de få noget tyngdekraft tilbage - Mars tyngdekraft er omkring 40 % af Jorden - men planeten vil præsentere sine egne udfordringer.

Mars er et ekstremt støvet miljø og dette kan forårsage hududslæt og øjenirritationer, såvel som luftvejsirritation og overbelastning. Det er ikke at nævne den træthed, stress og dårlige søvn, der kan forventes af en meget stressende mission, såvel som samspil mellem psykologi og fysisk sundhed.

Men det helt store problem på Mars er noget, der er usynligt for det blotte øje: Stråling. Her på Jorden har vores planet en magnetosfære, der beskytter os mod stråling fra kosmiske stråler og solvind, men sådan noget er der ikke på Mars. Det, der forværrer problemet, er Mars' tynde atmosfære, som kun er omkring 1 % af tætheden af ​​Jordens atmosfære.

Tidligere missioner til Mars, ligesom Mars Odyssey-rumfartøjet, har fundet strålingsniveauer 2,5 gange højere end dem på ISS. Og der var tidspunkter, hvor stråling steget (sandsynligvis relateret til solaktivitet) til meget højere niveauer.

Så hvordan beskytter du astronauter mod denne usynlige trussel?

Den usete fare ved stråling

Vi ved, at det at blive udsat for stråling giver mennesker en højere risiko for kræft og degenerative sygdomme, og at det kan skade nervesystemet. Det kan også bidrage til udviklingen af ​​medicinske tilstande som f.eks grå stær eller sterilitet. For nylig har læger som Manon Meerman, en hjerte-kar-specialist, der undersøger helbredet effekter af stråling fra langsigtede rummissioner, har fundet ud af, at hjertet og det kardiovaskulære system måske også følsom over for rumstråling.

Meerman fortalte os, at en af ​​de bekymrende ting ved strålingseksponering i rummet er, at vi ikke ved nok til at forudsige, hvad sundhedseffekterne ville være. Det er usandsynligt, at astronauter ville blive syge eller dø af det under en Mars-mission, men på lang sigt ville de have en højere risiko for livstruende medicinske tilstande som kræft.

De oplysninger, vi har om stråling i rummet udenfor lavt kredsløb om Jorden, kommer fra en lille prøve: De meget få mennesker, der har besøgt månen, hvilket ikke giver nok data til at tegne bredt konklusioner. Vi kan indsamle mere information fra sammenlignelige kilder såsom patienter, der er blevet behandlet med strålebehandling eller mennesker, der har været udsat for stråling i atomulykker som Tjernobyl-katastrofen i 1986. Men disse kan kun give en begrænset sammenligning.

Det skyldes, at der er to typer stråling at overveje til en Mars-mission: For det første er der galaktiske kosmiske stråler, som resulterer i kontinuerlig eksponering for gennemtrængende ioner. For det andet er der også lejlighedsvise og meget kraftige stigninger i stråling forårsaget af soludbrud. Når det kommer til, hvordan hver type stråling vil påvirke sundheden på lang sigt, er der meget, vi simpelthen ikke ved.

"Hvis vi i sidste ende ønsker at udvide rumrejsen til månen eller til Mars, er vi virkelig nødt til at dykke dybere ned i, hvad virkningerne af den type stråling er på den menneskelige krop," sagde Meerman.

Nye forskningsmetoder

Da stråling er et så vigtigt problem for rumrejser, er det et emne, der har oplevet en enorm vækst i forskningen i de seneste år. Ud over traditionelle forskningsmetoder som dyreforsøg, er en tilgang Meerman og andre arbejder på "organ on a chip"-forskning. Dette involverer at bygge en chip, der indeholder laboratorieskabte celler for at simulere reaktionerne fra et rigtigt menneskeligt organ. Dette kan bruges til forskning i, hvilke undersøgelser der ville være farlige eller umulige at udføre på en levende person.

Dette er et stort forskningsemne i øjeblikket udføres på ISS, med håbet om, at brugen af ​​denne metode kan lære os mere om, hvordan rummiljøet påvirker menneskelige organer. I fremtiden kan det også være en lovende vej for forskning i rumstråling.

En anden tilgang er at simulere rumstråling i laboratorier her på Jorden. Det er dog ikke let at genskabe strålingsmiljøet i rummet, hvorfor specielle laboratorier ligesom NASAs Space Radiation Lab, der bruger en Heavy Ion Collider til at simulere stråling, er så vigtig.

Hvordan man beskytter astronauter mod stråling

Der er ideer og forskning om, hvordan man beskytter astronauter mod rumstråling. I øjeblikket begrænser rumbureauer astronauters livstidseksponering til lave niveauer, der ikke burde skabe unødig risiko. Men for en mission til Mars ville det hjælpe at have mere fleksibilitet i forhold til, hvor lang tid astronauter tilbringer i rummet.

Den mest praktiske tilgang til at beskytte astronauters sundhed er brugen af ​​afskærmning, hvor tykke metalplader bruges til at stoppe stråling og holde astronauter sikre. Afskærmning kan påføres et rumfartøj eller et habitat, så astronauterne kan bevæge sig frit indenfor, og der er også arbejde gøres på beskyttelsesveste eller dragter, der har indbygget afskærmning, hvis en astronaut skulle bevæge sig uden for pengeskabet miljø.

Den store ulempe ved afskærmning er, at den er meget tung, hvilket er et problem for både at affyre en raket med minimal masse, og for mennesker, der forsøger at bevæge sig rundt, mens de bærer en masse ekstra vægt.

En anden tilgang er at se på lægemidler, der kan beskytte folk mod virkningerne af stråling, selvom vi ikke er i nærheden af ​​at have en pille, der kan holde astronauter sikre. Et problem Meerman rejste er, at selvom vi kunne skabe effektive stoffer på Jorden, ved vi ikke, hvordan disse stoffer ville virke i rummiljøet. Den menneskelige krop gennemgår så mange ændringer i rummet, at den måde, hvorpå stoffer absorberes, kan være anderledes, og vi ved bare ikke nok at forudsige, hvordan dette kan se ud.

Et sidste område, der potentielt kan hjælpe med at holde astronauter sunde, er at finde måder at booste deres eget naturlige immunsystem, såsom ved at inkludere antioxidantrige fødevarer i deres kost. Dette er et lovende koncept, da det er meget nemmere at implementere end andre løsninger, selvom denne forskning også er meget i sin tidlige fase.

For mange ubekendte

Det store problem for læger som Meerman er, hvor mange ukendte der er, når det kommer til sundheden for astronauter, der skal til Mars. Vi kan bare ikke sige med sikkerhed, hvad de langsigtede sundhedseffekter af strålingseksponering kan være, og vi har heller ikke en sikker måde at beskytte astronauter mod disse potentielle effekter endnu.

Så selvom vi måske er teknologisk klar til at sende folk til Mars lige nu, er der et spørgsmål om moralen i at træffe det valg, mens den medicinske forskning stadig er i sin vorden. "Vi bør spørge os selv, om vi er villige til at rejse til Mars uden at kende de nøjagtige risici, vi udsætter astronauterne for," sagde hun. "Det er mere et etisk spørgsmål end et videnskabeligt."