Seuraava haaste Marsiin pääsemiseksi: Ihmiskeho

NASA: lta Kuusta Marsiin ohjelma Elon Muskin kunnianhimoiseen lähetyssuunnitelmaan miljoona ihmistä Marsiin vuoteen 2050 mennessä kilpaillaan ihmisten jalkojen saamisesta punaiselle planeetalle. Kanssa yhä kehittyneempiä raketteja ja robotiikkaa, tämän tavoitteen tiellä olevat tekniset haasteet rapautuvat nopeasti.

Mutta voi olla erilainen ongelma, joka vaikeuttaa suunnitelmia viedä ihmiset pois planeetalta ja lähettää heidät tutkimaan aurinkokunnan muuta osaa. Ihmiskeholle tapahtuu outoja asioita avaruudessa, ja meidän on löydettävä tapoja käsitellä näitä lääketieteellisiä ongelmia jos haluamme lähettää astronautteja pitkiin tehtäviin, kuten useiden vuosien ajan, jonka Mars-lento saattaa kestää vaatia.

Digital Trends puhui University College Londonin kardiologille tohtori Rohin Francisille, joka on tehnyt avaruuslääketieteen tutkimuksia, siitä, kuinka ihmiskehot reagoivat avaruusympäristön pitkäaikaiseen asumiseen ja mitä se voisi tarkoittaa miehitetyille tehtäville Mars.

Mitä tiedämme ihmiskehosta avaruudessa

Mitä tulee avaruustehtäviin, on kaksi päätekijää, jotka vaikuttavat ihmiskehoon: mikrogravitaatio ja ionisoiva säteily.

Nykyisellään meillä on runsaasti tutkimusta nollapainovoiman vaikutuksista kehoon vuosien tutkimusten perusteella. Kansainvälinen avaruusasema (ISS), ja tiedämme, että mikrogravitaatiossa oleminen kuukausia tai vuosia johtaa monenlaisiin lääketieteellisiin sivuvaikutukset.

Näitä havaintoja tukevat niin sanotut analogiset tutkimukset, joissa simuloidaan matalan painovoiman ympäristöjä maan päällä. "Suurin osa mikrogravitaatiotutkimuksesta käyttää mikrogravitaatioanalogeja", Francis selittää. ”Nämä ovat ihmisiä, joille maksetaan sängyssä makaamisesta viikkoja tai kuukausia kerrallaan. Tämä on paras tapa simuloida mikrogravitaatiota maan päällä."

Ohjelmat, kuten Euroopan avaruusjärjestön bedrest-ohjelma antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia mikrogravitaation vaikutuksia pitämällä vapaaehtoisia sängyssä kallistettuna päätä kohti, joka saa aikaan samanlaisia ​​vaikutuksia kuin päähän syöksyvän veren ja nesteiden mikropainovoima ja lihakset tuhlaavat pois.

Mitä tapahtuu kehoille, joilla on alhainen painovoima?

Yksi pitkäaikaisen mikrogravitaatioaltistuksen ongelmallisimmista vaikutuksista on lihasten surkastuminen, koska lihasten ei tarvitse kohdistaa voimaa vastustaakseen painovoimaa ja pysyäkseen pystyssä. Ajan myötä koko kehon lihakset kuihtuvat, mikä aiheuttaa suuria ongelmia, kun astronautit palaavat Maan täyden painovoiman ympäristöön. Tästä syystä ISS: llä olevat astronautit harjoittelevat kaksi tuntia päivittäin pitääkseen lihaksensa toiminnassa mahdollisimman paljon.

Muita mikrogravitaation aiheuttamia ongelmia ovat luun tiheyden väheneminen – arvioiden Mars-lentotoiminnan mahdollisista vaikutuksista astronautit voivat menettää jopa puolet luuston massastaan, Francis sanoi, vaikka hän huomautti, että nämä arviot ovat puhtaasti spekulatiivisia - samoin kuin sydän- ja verisuonikapasiteetin menetys, poskiontelo-ongelmia ja näön heikkeneminen, jotka johtuvat muodon muutoksista. silmämuna.

Nämä ovat vain osa oireista, jotka ovat löytäneet NASA maamerkkinä kaksoistutkimuksessaan, jossa astronautti Scott Kelly vietti vuoden avaruudessa ennen kuin hänellä oli fysiologia verrattuna hänen identtisen kaksoisveljensä Mark Kellyn fysiologiaan.

"Saat nesteen uudelleen jakautumisen, niin että saat tämän erittäin turvonneen kehon yläosan ja turvonneen pään. Aikaisemmin ajateltiin, että pään paine nousee ja se painaa silmämunan takaosaa vasten. Astronautien on havaittu heikentyneen verenkiertoon ja näköhermon surkastumiseen, mikä saattaa johtua kallonsisäisen paineen noususta", Francis sanoi. Viimeaikaiset tiedot ovat kuitenkin osoittaneet, että pään paine ei ole näön heikkenemisen aiheuttaja. Saattaa olla, että jokin muu, vielä tuntematon mekanismi aiheuttaa nämä ongelmat.

Mitä tulee vieläkin pidempään avaruudessa viettämiseen vuosikymmenien tai eliniän osalta, on olemassa vielä suurempi lääketieteellinen ongelma: lisääntyminen. "Emme ole varmoja, kuinka onnistunut hedelmöitysprosessi olisi mikrogravitaatiossa", Francis sanoi. Tutkimuksissa ihmisen siittiöiden on havaittu uivan vähemmän tehokkaasti mikrogravitaatiossa kuin maan päällä, joten "jopa munasoluun pääsevä siittiö voi olla vaikuttaa merkittävästi.” Hiirten lisääntymistä koskeva tutkimus nollapainovoimassa osoitti, että ne saattoivat tulla raskaaksi, mutta pian keskenmenon.

Ihmisten ei ehkä ole edes mahdollista sikiä muualla kuin maapallolla, mikä heikentää mahdollisuuksia rakentaa pitkäkestoinen maailman ulkopuolinen siirtokunta.

Entä Marsin painovoima?

Kysymys, jota ei ole vielä käsiteltävä, on tarkalleen kuinka tutkimusta nollapainovoiman ympäristöstä ISS soveltuu Marsin matalan painovoiman ympäristöön, jossa painovoima on noin 38 % Maapallo. Voi olla, että on olemassa gravitaatiovoiman kynnys, jonka alapuolella kehot alkavat kokea lääketieteellisiä ongelmia. Tai se voi olla lineaarinen suhde, joten vaikutukset astronauteihin Marsissa olisivat pienempiä kuin vaikutukset astronauteihin ISS: llä. Ennen kuin meillä on enemmän tietoa tästä suhteesta, emme voi tietää varmasti.

"Marsin painovoima voi itse asiassa olla tarpeeksi vahva estämään monet näistä ongelmista", Francis sanoi. "Jos sinulla on painovoimaa, vaikka se on pienempi kuin maan päällä, ja yhdistät sen vastatoimiin, kuten harjoituksiin, se voi olla okei. Matkaa sinne pidetään suurimmana haasteena."

Marsin pinnalla oleminen voisi säilyttää astronautien kunnon tai he voisivat jopa saada takaisin osan matkalla menetetystä lihas- ja luustomassasta. "Toistaiseksi tehdyt arviot perustuvat siihen, että astronautit ovat kokeneet mikrogravitaatiota koko ajan, koska emme ole varmoja, miten lasketaan kuusi kuukautta, jonka he saattavat viettää pinnalla."

Elefantti huoneessa: Ionisoivaa säteilyä

Vuosien kokemuksen ansiosta mikrogravitaatioympäristöistä avaruusjärjestöt ovat kehittäneet strategioita useimpien niiden aiheuttamien lääketieteellisten ongelmien lieventämiseksi ja käsittelemiseksi. Mutta on olemassa täysin erilainen ongelma, joka syntyy, kun ihmiset alkavat tutkia avaruutta Maan suojaavan magneettikentän ulkopuolella. Tämän turvasataman ulkopuolella kaikkea avaruuden halki liikkuvaa pommitetaan vaarallisilla kosmisilla säteillä. Ainoat miehitetty tehtävät, jotka ovat menneet tämän turvasataman ulkopuolelle, ovat kuumatkat, mutta niihin liittyy vain altistuminen säteilylle viikkoja, ei kuukausia tai vuosia.

Tiedämme, että kosmiset säteet voivat vahingoittaa herkkää elektroniikkaa, joten avaruusaluksissa, jotka on suunniteltu matkustamaan Maan magnetosfäärin ulkopuolelle, on suojaus, joka suojaa komponenttejaan. Mutta nämä samat säteet ovat mahdollisesti tappavia ihmisille, ja olemme vasta alkamassa ymmärtää, kuinka ne voivat vaikuttaa ihmiskehoon. Esimerkiksi hiirillä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että altistuminen säteilylle ei voi vaikuttaa vain keho, mutta myös aivotja saattaa jopa johtaa käyttäytymisen muutoksiin, kuten lisääntyneeseen ahdistuneisuuteen.

Säteilyaltistus ei ole jotain, jonka vaikutuksia voidaan lievittää samalla tavalla kuin lihasten surkastumista. Ainoa tapa suojella astronauteja säteilyltä on rakentaa fyysisiä rakenteita, jotka pitävät heidät turvassa säteilyltä. "Säteily tulee todennäköisesti olemaan suurin este", Francis sanoi. "Et voi tehdä mitään biologisesta näkökulmasta suojautuaksesi säteilyltä. Se on todellakin kiinni laivan suunnittelusta ja tekniikasta eikä biologiasta tai lääketieteestä."

Toimittajien suositukset

• NASAn yksityinen Ax-1-miehistö saa lisäaikaa avaruudessa
• Tämä upea avaruusasemavideo saa hymyn huulillesi
• NASA paljastaa SpaceX: n seuraavan astronautin laukaisun päivämäärän
• Marsin kaltaiset valokuvat näyttävät dramaattisen näkymän omasta planeetastamme
• NASAn Mars-helikopteri tavoittelee uutta ennätystä seuraavalla lennolla

Päivitä elämäntapasiDigital Trends auttaa lukijoita pysymään tekniikan nopeatempoisessa maailmassa uusimpien uutisten, hauskojen tuotearvostelujen, oivaltavien toimitusten ja ainutlaatuisten kurkistusten avulla.