Lääketiede Marsilla: Kuinka ylläpitää terveyttä punaisella planeetalla

Kaikista haasteista, jotka liittyvät ihmisten saamiseen Marsiin, sillä, jonka ratkaisemisesta saatamme olla kauimpana, ei ole mitään tekemistä rakettien, elinympäristöjen tai monimutkaisten vedensuodatusjärjestelmien kanssa. Suuri ongelma, johon meidän on kohdattava, ovat ihmiskehon rajoitukset.

Kehomme sopeutuu uskomattoman hyvin erilaisiin ympäristöihin täällä maan päällä, mutta ei niin paljon, kun on kyse muiden planeettojen ympäristöstä.

Keskustelimme kahden avaruuslääketieteen asiantuntijan kanssa oppiaksemme siitä, kuinka hoidat sairaita tai loukkaantuneita potilaita avaruudessa ja mitä muuta Suurista avoimista kysymyksistä on kysymys niiden astronautien terveydestä, jotka aiomme lähettää aurinkokuntaan.

Tämä artikkeli on osa Elämä Marsissa

10-osainen sarja, joka tutkii huipputiedettä ja teknologiaa, jonka avulla ihmiset voivat miehittää Marsin

Keho avaruudessa

Tiedämme jo paljon kuinka ihmiskeho reagoi avaruustehtäviin yli kaksi vuosikymmentä kestäneiden Kansainvälistä avaruusasemaa (ISS) koskevien tutkimusten ansiosta. Siellä oleva mikrogravitaatioympäristö johtaa lukuisiin muutoksiin kehossa, mukaan lukien luukatoa, lihasten surkastumista ja nesteiden uudelleenjakautumista (kun painovoima ei vedä nesteitä alas, ne päätyvät kerääntymään kehon yläosaan), sekä muut asiaan liittyvät ongelmat, kuten heikentynyt näkemys. Nämä oireet ilmenevät tyypillisillä kuuden kuukauden - vuoden pituisilla matkoilla, joita astronautit suorittavat ISS: llä, mikä on suunnilleen verrattavissa siihen aikaan, joka matkalla Marsiin kestäisi.

Hyvä uutinen on, että tutkijat ovat löytäneet monia tapoja torjua näitä vaikutuksia, kuten useiden tuntien päivittäisen harjoittelun tärkeyden, jotta lihakset eivät häviä.

Euroopan avaruusjärjestön lentokirurgi Filippo Castrucci kertoi Digital Trendsille, että a pitkäaikainen avaruuslento, kuten Mars-lento, olisi monella tapaa lääketieteellisesti samanlainen kuin oleskelu ISS: llä. Ja tämä tarkoittaa, että voimme olla melko varmoja siitä, että astronautit voisivat matkustaa Marsiin ilman terveydellistä hätätilannetta.

"20 vuoden pysyvän ISS-asumisen aikana kiertoradalla ei ole toistaiseksi esiintynyt lääketieteellistä evakuointia vaativia terveysongelmia", hän sanoi ja lisäsi, että on auttanut huolellinen valinta astronautit, jotka ovat terveydenhuipussaan ja joita seurataan vähintään kaksi vuotta ennen kuin heidät lähetetään tehtävä. "Siksi todennäköisyys, että lääketieteellinen tapahtuma sattuisi Mars-lennolla, vaikka se on mahdollista, on alhainen, kuten ISS: n nykyiset todisteet osoittavat."

Lääkärit kyydissä

Alhainen mahdollisuus saada lääketieteellinen hätätilanne ei kuitenkaan ole sama asia kuin hätätilanteen puuttuminen. Mars-matkan miehistön olisi oltava valmis käsittelemään mitä tahansa tavallisista avaruuteen liittyvistä valituksista tapaturmiin ja odottamattomiin sairauksiin.

Jokainen astronautti on koulutettu lääketieteellisiin perustaidoihin, ja jokaisessa miehistössä on tyypillisesti vähintään kaksi jäsentä, joille annetaan ylimääräistä lääketieteellistä koulutusta tullakseen miehistön lääketieteellisiksi virkamiehiksi (Crew Medical Officers). CMO: t on koulutettu vastaavalla tasolla kuin ensihoitajat, ja he voivat käyttää lääketieteellisiä tarvikkeita, jakaa lääkkeitä ja käyttää defibrillaattoria.

Castrucci kuitenkin sanoo, että edes hyvin koulutetut CMO: t eivät välttämättä riitä lääketieteelliseen tukeen Mars-tehtävälle, joten pidempi avaruustehtävä tarvitsee todennäköisesti koulutettuja lääkäreitä matkustamaan osana miehistöä.

"Matkattaessa Marsiin ilman evakuointia mahdolliset hätätilanteet, jotka ylittävät nykyiset yhteisen markkinajärjestelyn mahdollisuudet, voivat heikentää merkittävästi potilaiden mahdollisuuksia selviytyä. Siksi lääkäritason kyky on edellytys pidennetylle tehtävälle pois [Matalan kiertoradalta]", hän sanoi. "Miehistöön pitäisi kuulua kaksi päivystyslääkäriä redundanssin varmistamiseksi, joilla on kirurgiset ja sisätautitaidot."

Lääketieteellisen hätätilan hoito avaruudessa

Yksi hoidon haasteista mahdollisella Mars-lennolla on miehistön ja Maan välinen viestintäviive. Kun astronautit ovat ISS: llä, paikan päällä olevat lääkärit voivat tarjota lääketieteellistä tukea reaaliajassa. Mutta kun avaruusalus etenee maasta, viestintä viivästyy yhä enemmän, ja Maan ja Marsin välinen viive on jopa 20 minuuttia. Tämä tarkoittaa, että Marsin miehistön pitäisi toimia itsenäisemmin hätätilanteessa, joten tuki maalta tulee enimmäkseen valmistelujen ja ohjeiden muodossa.

Menettelyongelmia syntyy myös yritettäessä käyttää tiettyjä hoitoja avaruudessa, joten koulutus on räätälöitävä mikrogravitaatioympäristöön.

Castrucci antoi esimerkin kardiopulmonaalisista elvytysliikkeistä, jotka maan päällä sisältävät potilas on kovalla alustalla kuvapuoli ylöspäin, jotta pelastaja voi puristaa kehon painollaan rinnassa. Se ei kuitenkaan toimi mikrogravitaatiossa.

Avaruudessa veneessä on oltava erityiset tasaiset pinnat, jotka on kiinnitetty runkoon ja joihin loukkaantunut miehistön jäsen voidaan kiinnittää. Pelastajan on myös kiinnitettävä itsensä runkoon, jotta he voivat puristaa rintakehää ilman, että he työntyvät pois. Ja heidän täytyy työntää kovemmin, koska he eivät voi käyttää kehon painoaan rintakehän puristuksiin.

Kaikki tämä tekee elvyttämisestä hitaampaa ja vaikeampaa suorittaa avaruudessa kuin maassa, ja tämä on vain yksi esimerkki siitä, kuinka hankalaa avaruuslääketiede voi olla.

Marsin haasteet

Tällaisia ​​haasteita tulee vastaan ​​hoidettaessa lääketieteellistä ongelmaa avaruudessa, ja ne liittyvät enimmäkseen mikrogravitaatiossa elämiseen. Kun astronautit saavuttavat Marsin, he saavat jonkin verran painovoimaa takaisin – Marsin painovoima on noin 40 prosenttia Maan painovoimasta –, mutta planeetta asettaa uusia haasteitaan.

Mars on erittäin pölyinen ympäristö ja tämä voi aiheuttaa ihottumaa ja silmä-ärsytystä sekä hengitysteiden ärsytystä ja tukkoisuutta. Puhumattakaan väsymyksestä, stressistä ja huonosta unesta, joita voidaan odottaa erittäin stressaavalta tehtävältä, sekä psykologian ja fyysisen terveyden vuorovaikutus.

Mutta todella suuri ongelma Marsissa on jotain, joka ei näy paljaalla silmällä: säteily. Maapallolla planeetallamme on magnetosfääri, joka suojaa meitä kosmisten säteiden ja aurinkotuulen säteilyltä, mutta sellaista ei ole Marsissa. Ongelmaa pahentaa Marsin ohut ilmakehä, jonka tiheys on vain noin 1 % Maan ilmakehän tiheydestä.

Aiemmilla Mars-lennoilla, kuten Mars Odyssey -avaruusaluksella, on havaittu 2,5 kertaa korkeammat säteilytasot kuin ISS: llä. Ja oli aikoja, jolloin säteily nousi (liittyy todennäköisesti auringon aktiivisuuteen) paljon korkeammalle tasolle.

Joten kuinka suojelet astronautit tältä näkymättömältä uhalta?

Säteilyn näkymätön vaara

Tiedämme, että säteilylle altistuminen lisää ihmisten riskiä sairastua syöpään ja rappeuttaviin sairauksiin ja että se voi vahingoittaa hermostoa. Se voi myös edistää sairauksien, kuten esim kaihi tai steriiliys. Äskettäin lääkärit, kuten Manon Meerman, sydän- ja verisuoniasiantuntija, joka tutkii terveyttä pitkäaikaisten avaruuslentojen säteilyn vaikutuksia, ovat havainneet, että sydän ja sydän- ja verisuonijärjestelmä voi olla herkkä myös avaruussäteilylle.

Meerman kertoi meille, että yksi avaruuden säteilyaltistuksen huolestuttavista asioista on se, että emme tiedä tarpeeksi ennustaaksemme varmuudella, mitä terveysvaikutukset olisivat. On epätodennäköistä, että astronautit sairastuisivat tai kuolisivat siihen Mars-matkan aikana, mutta pitkällä aikavälillä heillä olisi suurempi riski saada hengenvaarallisia sairauksia, kuten syöpä.

Tieto, joka meillä on säteilystä avaruudessa Maan kiertoradan ulkopuolella, on peräisin pienestä näytteestä: Hyvin harvat ihmiset, jotka ovat vierailleet kuussa, mikä ei tarjoa tarpeeksi tietoa laajan piirtämiseen johtopäätöksiä. Voimme kerätä lisää tietoa vertailukelpoisista lähteistä, kuten potilaista, joita on hoidettu sädehoitoa tai ihmisiä, jotka ovat altistuneet säteilylle ydinonnettomuuksissa, kuten Tšernobylin katastrofissa vuonna 1986. Mutta nämä voivat tarjota vain rajoitetun vertailun.

Tämä johtuu siitä, että Mars-lentomatkalla on harkittava kahden tyyppistä säteilyä: Ensinnäkin on galaktisia kosmisia säteitä, jotka johtavat jatkuvaan altistumiseen tunkeutuville ioneille. Toiseksi auringonpurkausten aiheuttamia säteilypiikkejä on myös satunnaisia ​​ja erittäin voimakkaita. Mitä tulee siihen, miten kukin säteilytyyppi vaikuttaa terveyteen pitkällä aikavälillä, emme yksinkertaisesti tiedä paljon.

"Jos haluamme lopulta laajentaa avaruusmatkailua kuuhun tai Marsiin, meidän on todella sukeltaa syvemmälle tämän tyyppisen säteilyn vaikutuksiin ihmiskehoon", Meerman sanoi.

Uusia tutkimusmenetelmiä

Koska säteily on niin merkittävä ongelma avaruusmatkailussa, se on aihe, jonka tutkimus on kasvanut valtavasti viime vuosina. Perinteisten tutkimusmenetelmien, kuten eläintutkimusten, lisäksi yksi lähestymistapa, jota Meerman ja muut työskentelevät, on "elimet sirulla" -tutkimus. Tämä sisältää laboratoriossa luotuja soluja sisältävän sirun rakentamisen, joka simuloi todellisen ihmiselimen vasteita. Tätä voidaan käyttää tutkimukseen, jossa selvitetään, mitkä tutkimukset olisivat vaarallisia tai mahdottomia suorittaa elävälle henkilölle.

Tämä on tällä hetkellä iso tutkimusaihe suoritetaan ISS: llä, toivoen, että tämän menetelmän käyttö voi opettaa meille enemmän siitä, kuinka avaruusympäristö vaikuttaa ihmisen elimiin. Tulevaisuudessa se voisi olla lupaava väylä myös avaruussäteilyn tutkimukselle.

Toinen lähestymistapa on simuloida avaruussäteilyä laboratorioissa täällä maan päällä. Avaruuden säteilyympäristön uudelleen luominen ei kuitenkaan ole helppoa, minkä vuoksi erikoislaboratoriot kuten NASA: n avaruussäteilylaboratorio, joka käyttää raskasta ionitörmätintä simuloimaan säteilyä, ovat niin tärkeä.

Kuinka suojata astronautit säteilyltä

On ideoita ja tutkimusta siitä, kuinka astronautit voidaan suojella avaruussäteilyltä. Tällä hetkellä avaruusjärjestöt rajoittavat astronautien elinikäisen altistumisen alhaiselle tasolle, minkä ei pitäisi aiheuttaa kohtuutonta riskiä. Mutta Mars-tehtävässä se auttaisi lisää joustavuutta sen suhteen, kuinka kauan astronautit viettävät avaruudessa.

Käytännöllisin tapa suojella astronautien terveyttä on suojauksen käyttö, jossa paksuja metallilevyjä käytetään pysäyttämään säteily ja pitämään astronautit turvassa. Suojausta voidaan soveltaa avaruusalukseen tai elinympäristöön, jolloin astronautit voivat liikkua vapaasti sisällä, ja siellä on myös työtä tehdään suojaliiveillä tai -puvuilla, joissa on sisäänrakennettu suojaus, jos astronautin on siirryttävä kassakaapin ulkopuolelle ympäristöön.

Suojauksen suuri haittapuoli on, että se on erittäin raskas, mikä on ongelma sekä minimaalisen massan raketin laukaisulle että ihmisille, jotka yrittävät liikkua, kun hänellä on paljon ylimääräistä painoa.

Toinen lähestymistapa on tarkastella lääkkeitä, jotka voisivat suojella ihmisiä säteilyn vaikutuksilta, vaikka meillä ei ole lähelläkään pilleriä, joka voisi pitää astronautit turvassa. Meermanin esiin tuoma ongelma on se, että vaikka voisimme luoda tehokkaita lääkkeitä maan päälle, emme tiedä kuinka nämä lääkkeet toimisivat avaruusympäristössä. Ihmiskeho käy läpi niin monia muutoksia avaruudessa, että lääkkeet voivat imeytyä eri tavoin, ja mekin ei vain tiedä tarpeeksi ennustaa, miltä tämä saattaa näyttää.

Viimeinen alue, joka voisi mahdollisesti auttaa pitämään astronautit terveinä, on löytää tapoja vahvistaa omaa luonnollista immuunijärjestelmäänsä, esimerkiksi sisällyttämällä antioksidanttisia ruokia heidän ruokavalioonsa. Tämä on lupaava konsepti, koska se on paljon helpompi toteuttaa kuin muut ratkaisut, vaikka tämäkin tutkimus on hyvin alkuvaiheessa.

Liikaa tuntemattomia

Meermanin kaltaisten lääkäreiden suuri ongelma on se, kuinka paljon tuntemattomia on Marsiin matkustavien astronautien terveydestä. Emme vain voi sanoa varmasti, mitkä säteilyaltistuksen pitkän aikavälin terveysvaikutukset voivat olla, eikä meillä myöskään ole vielä varmaa tapaa suojella astronauteja näiltä mahdollisilta vaikutuksilta.

Joten vaikka saatamme olla teknisesti valmiita lähettämään ihmisiä Marsiin juuri nyt, on kysymys moraalista tehdä tämä valinta lääketieteellisen tutkimuksen ollessa vielä lapsenkengissään. "Meidän pitäisi kysyä itseltämme, olemmeko valmiita matkustamaan Marsiin tietämättä tarkkoja riskejä, joille altistamme astronautit", hän sanoi. "Se on enemmän eettinen kuin tieteellinen kysymys."