Medizin auf dem Mars: Wie man die Gesundheit auf dem Roten Planeten erhält

Von allen Herausforderungen, die es mit sich bringt, Menschen zum Mars zu bringen, hat die, von der wir vielleicht am weitesten entfernt sind, nichts mit Raketen, Lebensräumen oder komplexen Wasserfiltersystemen zu tun. Das große Problem, dem wir uns stellen müssen, sind die Grenzen des menschlichen Körpers.

Unser Körper ist unglaublich anpassungsfähig an die verschiedenen Umgebungen hier auf der Erde, aber nicht so sehr, wenn es um die Umwelt auf anderen Planeten geht.

Wir haben mit zwei Experten für Weltraummedizin gesprochen, um zu erfahren, wie man kranke oder verletzte Patienten im Weltraum behandelt und welche Eine der großen offenen Fragen betrifft die Gesundheit der Astronauten, die wir ins Sonnensystem schicken wollen.

Dieser Artikel ist Teil von Leben auf dem Mars, eine 10-teilige Serie, die sich mit der neuesten Wissenschaft und Technologie befasst, die es Menschen ermöglichen wird, den Mars zu besetzen

Der Körper im Raum

Wir wissen bereits viel darüber wie der menschliche Körper auf Weltraummissionen reagiert dank mehr als zwei Jahrzehnten Studien zur Internationalen Raumstation (ISS). Die Mikrogravitationsumgebung dort führt zu einer Reihe von Veränderungen im Körper, darunter Knochenschwund, Muskelschwund und die Umverteilung von Flüssigkeiten (Wenn es keine Schwerkraft gibt, um Flüssigkeiten nach unten zu ziehen, sammeln sie sich im oberen Teil des Körpers) sowie andere damit verbundene Probleme wie Beeinträchtigungen Vision. Diese Symptome treten bei den typischen Touren von Astronauten auf der ISS von sechs Monaten bis zu einem Jahr auf, was in etwa mit der Zeitspanne vergleichbar ist, die eine Mission für die Reise zum Mars benötigen würde.

Die gute Nachricht ist, dass Forscher viele Möglichkeiten gefunden haben, diesen Auswirkungen entgegenzuwirken, wie zum Beispiel die Bedeutung mehrerer Stunden täglicher Bewegung, um Muskelschwund vorzubeugen.

Filippo Castrucci, Flugchirurg bei der Europäischen Weltraumorganisation, sagte gegenüber Digital Trends, dass a Ein längerfristiger Raumflug wie eine Mission zum Mars wäre medizinisch in vielerlei Hinsicht einem Aufenthalt ähnlich auf der ISS. Und das bedeutet, dass wir einigermaßen sicher sein können, dass Astronauten zum Mars reisen könnten, ohne dass ein gesundheitlicher Notfall eintritt.

„In den 20 Jahren, in denen die Raumstation dauerhaft auf der ISS stationiert war, sind im Orbit bisher keine gesundheitlichen Probleme aufgetreten, die eine medizinische Evakuierung erforderlich machten“, sagte er und fügte hinzu Unterstützt wurde dies durch die sorgfältige Auswahl von Astronauten, die sich auf dem Höhepunkt ihrer Gesundheit befinden und mindestens zwei Jahre lang überwacht werden, bevor sie auf einen Flug geschickt werden Mission. „Daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer Marsmission ein medizinisches Ereignis eintritt, zwar möglich, aber gering, wie die aktuellen Erkenntnisse auf der ISS zeigen.“

Ärzte an Bord

Eine geringe Wahrscheinlichkeit eines medizinischen Notfalls ist jedoch nicht dasselbe wie keine Wahrscheinlichkeit eines Notfalls. Eine Mars-Missionsbesatzung müsste auf alles vorbereitet sein, von alltäglichen weltraumbezogenen Beschwerden über Unfallverletzungen bis hin zu unerwarteten Krankheiten.

Jeder Astronaut wird in grundlegenden medizinischen Fertigkeiten geschult, und innerhalb jeder Besatzung gibt es in der Regel mindestens zwei Mitglieder, die eine zusätzliche medizinische Ausbildung erhalten, um Crew Medical Officers (CMOs) zu werden. CMOs sind ähnlich wie Sanitäter ausgebildet und in der Lage, medizinische Versorgung zu nutzen, Medikamente zu verteilen und einen Defibrillator zu verwenden.

Castrucci sagt jedoch, dass selbst gut ausgebildete CMOs möglicherweise nicht genügend medizinische Unterstützung für eine Marsmission bieten würden, sodass eine längere Weltraummission wahrscheinlich ausgebildete Ärzte als Teil der Besatzung erfordern würde.

„Bei einer Reise zum Mars, bei der keine Evakuierung möglich ist, kann jeder Notfall, der die aktuellen CMO-Kapazitäten überschreitet, die Überlebenschancen des Patienten erheblich verringern. Daher ist eine Fähigkeit auf Arztniveau eine Voraussetzung für längere Missionen außerhalb der [erdnahen Umlaufbahn]“, sagte er. „Um die Redundanz zu gewährleisten, sollten zwei Notärzte mit chirurgischen und internistischen Kenntnissen Teil der Besatzung sein.“

Behandlung eines medizinischen Notfalls im Weltraum

Eine der Herausforderungen bei der Behandlung einer möglichen Marsmission ist die Kommunikationsverzögerung zwischen der Besatzung und der Erde. Wenn Astronauten auf der ISS sind, kann medizinische Unterstützung durch Ärzte vor Ort in Echtzeit geleistet werden. Doch je weiter sich ein Raumschiff von der Erde entfernt, desto mehr verzögert sich die Kommunikation, wobei es zwischen Erde und Mars zu Verzögerungen von bis zu 20 Minuten kommen kann. Das bedeutet, dass eine Mars-Besatzung im Notfall autonomer agieren müsste, sodass die Unterstützung vom Boden aus hauptsächlich in Form von Vorbereitungen und Anweisungen erfolgt.

Auch beim Versuch, bestimmte Behandlungen im Weltraum anzuwenden, treten Verfahrensprobleme auf, sodass das Training auf eine Mikrogravitationsumgebung zugeschnitten sein muss.

Castrucci nannte das Beispiel von Manövern zur Herz-Lungen-Wiederbelebung (HLW), die auf der Erde Folgendes beinhalten: Der Patient liegt mit dem Gesicht nach oben auf einer harten Oberfläche, sodass der Retter sein Körpergewicht nutzen kann, um darauf zu drücken Brust. Das funktioniert allerdings nicht in der Schwerelosigkeit.

Im Weltraum müssen die Raumfahrzeuge mit speziellen flachen Flächen ausgestattet sein, die am Rahmen befestigt werden und an denen ein verletztes Besatzungsmitglied gesichert werden kann. Auch der Retter muss sich am Rahmen sichern, damit er den Brustkorb komprimieren kann, ohne weggestoßen zu werden. Und sie müssen sich stärker anstrengen, da sie ihr Körpergewicht nicht für die Herzdruckmassage einsetzen können.

All dies macht die Herz-Lungen-Wiederbelebung im Weltraum langsamer und schwieriger durchzuführen als am Boden, und das ist nur ein Beispiel dafür, wie knifflig die Weltraummedizin sein kann.

Die Herausforderungen des Mars

Solche Herausforderungen treten bei der Behandlung eines medizinischen Problems im Weltraum auf und hängen meist mit dem Leben in der Schwerelosigkeit zusammen. Sobald Astronauten den Mars erreichen, erhalten sie etwas Schwerkraft zurück – die Schwerkraft des Mars beträgt etwa 40 % der Schwerkraft der Erde –, aber der Planet wird auch neue Herausforderungen mit sich bringen.

Der Mars ist eine extrem staubige Umgebung und dies könnte Hautausschläge und Augenreizungen sowie Reizungen und Verstopfungen der Atemwege verursachen. Ganz zu schweigen von der Müdigkeit, dem Stress und dem schlechten Schlaf, die bei einer äußerst stressigen Mission zu erwarten sind Zusammenspiel von Psychologie und körperlicher Gesundheit.

Doch das wirklich große Problem auf dem Mars ist etwas, das für das bloße Auge nicht sichtbar ist: Strahlung. Hier auf der Erde verfügt unser Planet über eine Magnetosphäre, die uns vor der Strahlung der kosmischen Strahlung und des Sonnenwinds schützt, aber auf dem Mars gibt es so etwas nicht. Verschärft wird das Problem durch die dünne Atmosphäre des Mars, die nur etwa 1 % der Dichte der Erdatmosphäre ausmacht.

Frühere Missionen zum Mars, wie die Raumsonde Mars Odyssey, haben Strahlungswerte festgestellt, die 2,5-mal höher sind als auf der ISS. Und es gab Zeiten, in denen Die Strahlung nahm zu (wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Sonnenaktivität) auf viel höhere Werte.

Wie schützt man Astronauten vor dieser unsichtbaren Bedrohung?

Die unsichtbare Gefahr der Strahlung

Wir wissen, dass Strahlenbelastung das Risiko für Krebs und degenerative Erkrankungen erhöht und das Nervensystem schädigen kann. Es kann auch zur Entwicklung von Erkrankungen wie z Katarakte oder Sterilität. Erst kürzlich untersuchten Ärzte wie Manon Meerman, eine Herz-Kreislauf-Spezialistin, die Gesundheit Auswirkungen der Strahlung von Langzeit-Weltraummissionen haben herausgefunden, dass das Herz und das Herz-Kreislauf-System beeinträchtigt werden kann sein auch empfindlich gegenüber Weltraumstrahlung.

Meerman sagte uns, dass einer der besorgniserregendsten Aspekte der Strahlenbelastung im Weltraum darin besteht, dass wir nicht genug wissen, um die gesundheitlichen Auswirkungen sicher vorhersagen zu können. Es ist unwahrscheinlich, dass Astronauten während einer Mars-Mission daran erkranken oder daran sterben, aber auf lange Sicht besteht für sie ein höheres Risiko für lebensbedrohliche Erkrankungen wie Krebs.

Die Informationen, die wir über die Strahlung im Weltraum jenseits der erdnahen Umlaufbahn haben, stammen aus einer winzigen Probe: Die sehr wenigen Menschen, die den Mond besucht haben, was nicht genügend Daten liefert, um eine umfassende Aussage zu treffen Schlussfolgerungen. Wir können mehr Informationen aus vergleichbaren Quellen sammeln, beispielsweise von Patienten, die mit behandelt wurden Strahlentherapie oder Menschen, die bei nuklearen Unfällen wie der Katastrophe von Tschernobyl Strahlung ausgesetzt waren im Jahr 1986. Diese können jedoch nur einen eingeschränkten Vergleich ermöglichen.

Denn bei einer Marsmission sind zwei Arten von Strahlung zu berücksichtigen: Zum einen die galaktische kosmische Strahlung, die zu einer ständigen Belastung durch eindringende Ionen führt. Zweitens kommt es auch gelegentlich zu sehr starken Strahlungsspitzen, die durch Sonneneruptionen verursacht werden. Wenn es darum geht, wie sich die einzelnen Strahlungsarten langfristig auf die Gesundheit auswirken, wissen wir vieles einfach nicht.

„Wenn wir die Raumfahrt schließlich zum Mond oder zum Mars ausweiten wollen, müssen wir wirklich tiefer in die Auswirkungen dieser Art von Strahlung auf den menschlichen Körper eintauchen“, sagte Meerman.

Neue Forschungsmethoden

Da Strahlung ein so wichtiges Thema für die Raumfahrt ist, ist es ein Thema, das in den letzten Jahren in der Forschung ein enormes Wachstum verzeichnet hat. Neben traditionellen Forschungsmethoden wie Tierversuchen ist ein Ansatz, an dem Meerman und andere arbeiten, die „Organ-on-a-Chip“-Forschung. Dabei wird ein Chip mit im Labor hergestellten Zellen gebaut, um die Reaktionen eines echten menschlichen Organs zu simulieren. Dies kann für Untersuchungen genutzt werden, bei denen die Durchführung von Studien an einer lebenden Person gefährlich oder unmöglich wäre.

Dies ist derzeit ein großes Forschungsthema auf der ISS durchgeführt wird, in der Hoffnung, dass wir mit dieser Methode mehr darüber erfahren können, wie sich die Weltraumumgebung auf menschliche Organe auswirkt. In Zukunft könnte es auch ein vielversprechender Weg für die Erforschung der Weltraumstrahlung sein.

Ein anderer Ansatz besteht darin, die Weltraumstrahlung in Laboren hier auf der Erde zu simulieren. Die Strahlungsumgebung des Weltraums wiederherzustellen ist jedoch nicht einfach, weshalb spezielle Labore erforderlich sind So wie das Space Radiation Lab der NASA, das einen Heavy Ion Collider zur Simulation von Strahlung verwendet, ist dies der Fall wichtig.

So schützen Sie Astronauten vor Strahlung

Es gibt Ideen und Forschungen, wie man Astronauten vor Weltraumstrahlung schützen kann. Derzeit begrenzen Raumfahrtbehörden die lebenslange Exposition von Astronauten auf niedrige Werte, die kein übermäßiges Risiko darstellen sollten. Für eine Mission zum Mars wäre es jedoch hilfreich, mehr Flexibilität hinsichtlich der Aufenthaltsdauer der Astronauten im Weltraum zu haben.

Der praktischste Ansatz zum Schutz der Gesundheit von Astronauten ist der Einsatz von Abschirmungen, bei denen dicke Metallbleche verwendet werden, um Strahlung zu stoppen und die Sicherheit der Astronauten zu gewährleisten. Eine Abschirmung kann an einem Raumschiff oder einem Habitat angebracht werden, so dass sich Astronauten im Inneren frei bewegen können, und es gibt auch Arbeit Dies erfolgt mit Schutzwesten oder -anzügen mit integrierter Abschirmung, falls sich ein Astronaut außerhalb des Safes bewegen muss Umfeld.

Der große Nachteil der Abschirmung besteht darin, dass sie sehr schwer ist, was sowohl für den Start einer Rakete mit minimaler Masse als auch für Menschen, die versuchen, sich mit viel zusätzlichem Gewicht fortzubewegen, ein Problem darstellt.

Ein anderer Ansatz besteht darin, nach Medikamenten zu suchen, die Menschen vor den Auswirkungen der Strahlung schützen könnten, obwohl wir noch lange nicht über eine Pille verfügen, die Astronauten schützen kann. Ein von Meerman angesprochenes Problem ist, dass wir selbst dann, wenn wir wirksame Medikamente auf der Erde herstellen könnten, nicht wissen, wie diese Medikamente im Weltraum wirken würden. Der menschliche Körper durchläuft so viele Veränderungen im Weltraum, dass die Art und Weise, wie Medikamente aufgenommen werden, unterschiedlich sein kann, und wir Ich weiß einfach nicht genug um vorherzusagen, wie das aussehen könnte.

Ein letzter Bereich, der möglicherweise dazu beitragen könnte, Astronauten gesund zu halten, besteht darin, Wege zu finden, ihr eigenes natürliches Immunsystem zu stärken, beispielsweise durch die Aufnahme antioxidantienreicher Lebensmittel in ihre Ernährung. Dies ist ein vielversprechendes Konzept, da es viel einfacher umzusetzen ist als andere Lösungen, obwohl sich diese Forschung ebenfalls noch in einem frühen Stadium befindet.

Zu viele Unbekannte

Das große Problem für Mediziner wie Meerman ist, wie viele Unbekannte es gibt, wenn es um die Gesundheit von Astronauten geht, die zum Mars fliegen. Wir können einfach nicht sicher sagen, welche langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen die Strahlenexposition haben könnte, und wir haben auch noch keine sichere Möglichkeit, Astronauten vor diesen potenziellen Auswirkungen zu schützen.

Während wir also technologisch vielleicht schon jetzt bereit sind, Menschen zum Mars zu schicken, stellt sich die Frage nach der Moral, diese Entscheidung zu treffen, während die medizinische Forschung noch in den Kinderschuhen steckt. „Wir sollten uns fragen, ob wir bereit sind, zum Mars zu reisen, ohne die genauen Risiken zu kennen, denen wir die Astronauten aussetzen“, sagte sie. „Es ist eher eine ethische als eine wissenschaftliche Frage.“