Η επόμενη πρόκληση για να φτάσουμε στον Άρη: Το ανθρώπινο σώμα

Από τη NASA Το πρόγραμμα από τη Σελήνη στον Άρη στο φιλόδοξο σχέδιο του Έλον Μασκ να στείλει ένα εκατομμύριο άνθρωποι στον Άρη μέχρι το 2050, ο αγώνας για να μπουν ανθρώπινα πόδια στον κόκκινο πλανήτη. Με ολοένα και πιο εξελιγμένους πυραύλους και ρομποτική, οι τεχνολογικές προκλήσεις που στέκονται εμπόδιο σε αυτόν τον στόχο διαβρώνονται γρήγορα.

Αλλά μπορεί να υπάρχει ένα διαφορετικό ζήτημα που εμποδίζει τα σχέδια να απομακρυνθούν οι άνθρωποι από τον πλανήτη και να τους στείλουν για να εξερευνήσουν το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα. Παράξενα πράγματα συμβαίνουν στο ανθρώπινο σώμα στο διάστημα και θα χρειαστεί να βρούμε τρόπους για να αντιμετωπίσουμε αυτά τα ιατρικά ζητήματα αν θέλουμε να είμαστε σε θέση να στείλουμε αστροναύτες σε αποστολές μεγάλης διάρκειας όπως τα πολλά χρόνια που μπορεί να κάνει μια αποστολή στον Άρη απαιτώ.

Το Digital Trends μίλησε με τον καρδιολόγο του University College του Λονδίνου, Dr. Rohin Francis, ο οποίος έχει πραγματοποιήσει μελέτες στη διαστημική ιατρική, για το πώς ανταποκρίνονται τα ανθρώπινα σώματα στη μακροχρόνια κατοίκηση του διαστημικού περιβάλλοντος και τι μπορεί να σημαίνει αυτό για επανδρωμένες αποστολές Αρης.

Τι γνωρίζουμε για το ανθρώπινο σώμα στο διάστημα

Όσον αφορά τις διαστημικές αποστολές, υπάρχουν δύο κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα: η μικροβαρύτητα και η ιοντίζουσα ακτινοβολία.

Ως έχει, έχουμε πολλές έρευνες σχετικά με τις επιπτώσεις της μηδενικής βαρύτητας στο σώμα από χρόνια μελέτης για το Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS), και γνωρίζουμε ότι η μικροβαρύτητα για μήνες ή χρόνια οδηγεί σε μια σειρά ιατρικών παρενέργειες.

Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζονται από τις λεγόμενες αναλογικές μελέτες, στις οποίες προσομοιώνονται περιβάλλοντα χαμηλής βαρύτητας στη Γη. «Η πλειοψηφία της έρευνας για τη μικροβαρύτητα χρησιμοποιεί ανάλογα μικροβαρύτητας», εξηγεί ο Francis. «Πρόκειται για άτομα που πληρώνονται για να ξαπλώνουν στο κρεβάτι για εβδομάδες ή μήνες κάθε φορά. Αυτός είναι ο καλύτερος τρόπος που έχουμε για να προσομοιώσουμε τη μικροβαρύτητα στη Γη».

Προγράμματα όπως το Πρόγραμμα ξαπλώστρας του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν τις επιπτώσεις της μικροβαρύτητας κρατώντας τους εθελοντές σε ένα κρεβάτι με κλίση προς το άκρο του κεφαλιού, η οποία δημιουργεί παρόμοια αποτελέσματα με τη μικροβαρύτητα του αίματος και των υγρών που ορμούν στο κεφάλι και οι μύες καταστρέφονται Μακριά.

Τι συμβαίνει στα σώματα σε χαμηλή βαρύτητα;

Ένα από τα πιο προβληματικά αποτελέσματα της μακροχρόνιας έκθεσης στη μικροβαρύτητα είναι η μυϊκή ατροφία, καθώς οι μύες δεν χρειάζεται να ασκήσουν καμία δύναμη για να εξουδετερώσουν τη βαρύτητα και να παραμείνουν όρθιοι. Με την πάροδο του χρόνου, οι μύες σε όλο το σώμα μαραίνονται, προκαλώντας μεγάλα προβλήματα όταν οι αστροναύτες επιστρέφουν στο περιβάλλον πλήρους βαρύτητας της Γης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστροναύτες στο ISS ασκούνται για δύο ώρες κάθε μέρα, για να διατηρήσουν τους μύες τους να λειτουργούν όσο το δυνατόν περισσότερο.

Άλλα ζητήματα που προκαλούνται από τη μικροβαρύτητα περιλαμβάνουν την απώλεια οστικής πυκνότητας — οι εκτιμήσεις των πιθανών επιπτώσεων μιας αποστολής στον Άρη λένε ότι οι αστροναύτες θα μπορούσαν να χάσουν έως και το ήμισυ της σκελετικής τους μάζας, Φράνσις είπε, αν και επεσήμανε ότι αυτές οι εκτιμήσεις είναι καθαρά κερδοσκοπικές - καθώς και απώλεια καρδιαγγειακής ικανότητας, προβλήματα κόλπων και μειωμένη όραση λόγω αλλαγών στο σχήμα του βολβός του ματιού.

Αυτά είναι μερικά μόνο από τα συμπτώματα που εντοπίστηκαν από Η NASA στη δίδυμη μελέτη ορόσημο της, στο οποίο ο αστροναύτης Scott Kelly πέρασε ένα χρόνο στο διάστημα προτού συγκριθεί η φυσιολογία του με αυτή του πανομοιότυπου δίδυμου αδερφού του, Mark Kelly.

«Παίρνετε μια ανακατανομή του υγρού, έτσι ώστε να έχετε αυτό το πολύ φουσκωμένο πάνω μέρος του σώματος και το φουσκωμένο κεφάλι. Παλαιότερα, πίστευαν ότι η πίεση στο κεφάλι αυξάνεται και ότι πιέζει το πίσω μέρος του βολβού του ματιού. Έχει σημειωθεί ότι οι αστροναύτες έχουν μείωση της παροχής αίματος και ατροφία του οπτικού νεύρου, η οποία μπορεί να οφείλεται σε αύξηση της ενδοκρανιακής πίεσης», είπε ο Francis. Ωστόσο, πρόσφατα δεδομένα έχουν δείξει ότι η πίεση στο κεφάλι δεν είναι η αιτία της μειωμένης όρασης. Θα μπορούσε να είναι ότι κάποιος άλλος, άγνωστος ακόμη μηχανισμός προκαλεί αυτά τα προβλήματα.

Όταν πρόκειται να περάσετε ακόμη περισσότερο στο διάστημα, όσον αφορά τις δεκαετίες ή τις ζωές, υπάρχει ένα ακόμη μεγαλύτερο ιατρικό ζήτημα: Η αναπαραγωγή. «Δεν είμαστε σίγουροι πόσο επιτυχημένη θα ήταν η διαδικασία της γονιμοποίησης στη μικροβαρύτητα», είπε ο Φράνσις. Σε μελέτες, το ανθρώπινο σπέρμα έχει βρεθεί ότι κολυμπά λιγότερο αποτελεσματικά στη μικροβαρύτητα από ό, τι στη Γη, επομένως «ακόμη και το σπέρμα που φτάνει στο ωάριο μπορεί να επηρεάζονται σημαντικά». Πρόσφατη έρευνα για την αναπαραγωγή σε ποντίκια με μηδενική βαρύτητα διαπίστωσε ότι μπορούσαν να συλλάβουν επιτυχώς, αλλά ότι σύντομα αποβολή.

Ίσως να μην είναι καν δυνατό για τους ανθρώπους να συλληφθούν μακριά από τη Γη, γεγονός που εμποδίζει την προοπτική οικοδόμησης μιας μακροπρόθεσμης αποικίας εκτός κόσμου.

Τι γίνεται με τη βαρύτητα στον Άρη;

Ένα ζήτημα που δεν έχει ακόμη αντιμετωπιστεί είναι πώς ακριβώς η έρευνα από το περιβάλλον μηδενικής βαρύτητας ο ISS θα εφαρμοστεί στο περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας του Άρη, όπου η βαρύτητα είναι περίπου 38% εκείνης του Γη. Θα μπορούσε να είναι ότι υπάρχει ένα κατώφλι βαρυτικής δύναμης κάτω από το οποίο τα σώματα αρχίζουν να αντιμετωπίζουν ιατρικά προβλήματα. Ή θα μπορούσε να είναι μια γραμμική σχέση, οπότε οι επιπτώσεις στους αστροναύτες στον Άρη θα ήταν μικρότερες από τις επιπτώσεις στους αστροναύτες στον ISS. Μέχρι να έχουμε περισσότερα δεδομένα για αυτήν τη σχέση, δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε με βεβαιότητα.

«Η βαρύτητα του Άρη μπορεί πραγματικά να είναι αρκετά ισχυρή για να αποτρέψει πολλά από αυτά τα προβλήματα», είπε ο Φράνσις. «Αν έχετε κάποια βαρύτητα, παρόλο που είναι μικρότερη από ό, τι στη Γη, και το συνδυάσετε με αντίμετρα όπως ασκήσεις, αυτό μπορεί να είναι εντάξει. Είναι το ταξίδι εκεί που θεωρείται η κύρια πρόκληση».

Το να βρεθούν στην επιφάνεια του Άρη θα μπορούσε να διατηρήσει την κατάσταση των αστροναυτών ή ακόμη και να ανακτήσουν μέρος της μυϊκής και σκελετικής μάζας που χάθηκαν στο ταξίδι. «Οι μέχρι στιγμής εκτιμήσεις βασίζονται στους αστροναύτες που βιώνουν τη μικροβαρύτητα καθ' όλη τη διάρκεια, επειδή δεν είμαστε σίγουροι πώς να συνυπολογίσουμε τους έξι μήνες που μπορεί να περάσουν στην επιφάνεια».

Ο ελέφαντας στο δωμάτιο: Ιονίζουσα ακτινοβολία

Χάρη στην πολυετή εμπειρία με περιβάλλοντα μικροβαρύτητας, οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν αναπτύξει στρατηγικές για τον μετριασμό και την αντιμετώπιση των περισσότερων ιατρικών ζητημάτων που προκαλούνται από αυτά. Αλλά υπάρχει ένα εντελώς διαφορετικό ζήτημα που προκύπτει όταν οι άνθρωποι αρχίσουν να εξερευνούν το διάστημα πέρα ​​από το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο της Γης. Έξω από αυτό το ασφαλές καταφύγιο, ό, τι κινείται στο διάστημα βομβαρδίζεται με επικίνδυνες κοσμικές ακτίνες. Οι μόνες επανδρωμένες αποστολές που έχουν βγει έξω από αυτό το ασφαλές καταφύγιο είναι οι αποστολές σελήνης, αλλά εκείνες που αφορούσαν μόνο έκθεση σε ακτινοβολία για περιόδους εβδομάδων, αντί για μήνες ή χρόνια.

Γνωρίζουμε ότι οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να βλάψουν τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά, έτσι τα διαστημικά σκάφη που είναι σχεδιασμένα να ταξιδεύουν πέρα ​​από τη μαγνητόσφαιρα της Γης έχουν θωράκιση για την προστασία των εξαρτημάτων τους. Αλλά αυτές οι ίδιες ακτίνες είναι δυνητικά θανατηφόρες για τους ανθρώπους και μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε πώς θα μπορούσαν να επηρεάσουν το ανθρώπινο σώμα. Για παράδειγμα, έρευνα σε ποντίκια διαπίστωσε ότι η έκθεση στην ακτινοβολία δεν μπορεί να επηρεάσει μόνο το σώμα αλλά και τον εγκέφαλο, και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε αλλαγές συμπεριφοράς, όπως αυξημένα ποσοστά άγχους.

Η έκθεση στην ακτινοβολία δεν είναι κάτι του οποίου τα αποτελέσματα μπορούν να βελτιωθούν με τον ίδιο τρόπο που μπορεί να βελτιωθεί η μυϊκή ατροφία. Ο μόνος τρόπος προστασίας των αστροναυτών από την ακτινοβολία είναι η κατασκευή φυσικών δομών που θα τους προστατεύουν από αυτήν. «Η ακτινοβολία θα είναι πιθανώς το κύριο εμπόδιο», είπε ο Φράνσις. «Δεν μπορείτε να κάνετε τίποτα από βιολογική άποψη για να προστατευτείτε από την ακτινοβολία. Πραγματικά θα εξαρτηθεί από το σχεδιασμό και τη μηχανική του πλοίου παρά στη βιολογία ή την ιατρική».

Συστάσεις των συντακτών

• Το ιδιωτικό πλήρωμα του Ax-1 της NASA έχει λίγο επιπλέον χρόνο στο διάστημα
• Αυτό το υπέροχο βίντεο του διαστημικού σταθμού θα σας χαρίσει ένα χαμόγελο
• Η NASA αποκαλύπτει την ημερομηνία για την επόμενη εκτόξευση αστροναύτη του SpaceX
• Φωτογραφίες που μοιάζουν με τον Άρη δείχνουν μια δραματική θέα του πλανήτη μας
• Το ελικόπτερο Mars της NASA στοχεύει σε νέο ρεκόρ στην επόμενη πτήση

Αναβαθμίστε τον τρόπο ζωής σαςΤο Digital Trends βοηθά τους αναγνώστες να παρακολουθούν τον γρήγορο κόσμο της τεχνολογίας με όλα τα τελευταία νέα, διασκεδαστικές κριτικές προϊόντων, διορατικά editorial και μοναδικές κρυφές ματιές.