Medicina na Marsu: Kako održati zdravlje na Crvenom planetu

Od svih izazova dovođenja ljudi na Mars, onaj za koji smo možda najdalje od rješavanja nema nikakve veze s raketama, staništima ili složenim sustavima za filtriranje vode. Veliki problem s kojim se moramo suočiti su ograničenja ljudskog tijela.

Naša su tijela nevjerojatno prilagodljiva različitim okruženjima ovdje na Zemlji, ali ne toliko kada je u pitanju okoliš na drugim planetima.

Razgovarali smo s dva stručnjaka za svemirsku medicinu kako bismo saznali kako liječite bolesne ili ozlijeđene pacijente u svemiru i što neki jedno od velikih otvorenih pitanja je kada je u pitanju zdravlje astronauta koje planiramo poslati u Sunčev sustav.

Ovaj je članak dio Život na Marsu, serija od 10 dijelova koja istražuje vrhunsku znanost i tehnologiju koja će omogućiti ljudima da okupiraju Mars

Tijelo u prostoru

Već znamo dosta toga kako ljudsko tijelo reagira na svemirske misije zahvaljujući više od dva desetljeća proučavanja Međunarodne svemirske postaje (ISS). Mikrogravitacijsko okruženje tamo dovodi do niza promjena u tijelu, uključujući gubitak koštane mase, atrofiju mišića i preraspodjelu tekućina (kada nema gravitacije koja bi povukla tekućine prema dolje, one se nakupljaju u gornjem dijelu tijela), kao i druga povezana pitanja poput oštećenog vizija. Ovi se simptomi pojavljuju u tipičnim obilascima od šest mjeseci do godinu dana koje astronauti obavljaju na ISS-u, što je otprilike usporedivo s vremenom koje bi trebalo misiji da putuje na Mars.

Dobra vijest je da su istraživači pronašli mnoge načine za suzbijanje ovih učinaka, kao što je važnost nekoliko sati dnevne vježbe kako bi se spriječilo trošenje mišića.

Filippo Castrucci, letački kirurg u Europskoj svemirskoj agenciji, rekao je za Digital Trends da je a dugotrajni svemirski let kao što je misija na Mars bio bi na mnogo načina medicinski sličan boravku na ISS-u. A to znači da možemo biti razumno uvjereni da bi astronauti mogli putovati na Mars bez da dođe do zdravstvenih problema.

"U 20 godina stalnog boravka na ISS-u, do danas se u orbiti nisu pojavila nikakva zdravstvena stanja koja bi zahtijevala medicinsku evakuaciju", rekao je, dodajući da ovo pomogao je pažljiv odabir astronauta koji su na vrhuncu zdravlja i koji su pod nadzorom najmanje dvije godine prije slanja na misija. "Stoga je vjerojatnost da će se medicinski događaj dogoditi tijekom misije na Mars, iako moguća, mala, kao što pokazuju trenutni dokazi na ISS-u."

Doktori na brodu

Međutim, male šanse za hitan medicinski slučaj nisu isto što i nepostojanje šanse za hitan slučaj. Posada misije na Mars morala bi biti spremna nositi se sa svime, od uobičajenih pritužbi povezanih sa svemirom do slučajnih ozljeda do neočekivanih bolesti.

Svaki astronaut je obučen u osnovnim medicinskim vještinama, a unutar svake posade obično postoje najmanje dva člana koji prolaze dodatnu medicinsku obuku kako bi postali medicinski službenici posade (CMO). CMO-ovi su obučeni na razini sličnoj bolničarima i sposobni su koristiti medicinske potrepštine, distribuirati lijekove i koristiti defibrilator.

Međutim, Castrucci kaže da čak i dobro obučeni CMO-i možda neće biti dovoljna medicinska podrška za misiju na Mars, tako da bi duža svemirska misija vjerojatno trebala obučene liječnike koji bi putovali kao dio posade.

“Na putovanju na Mars bez mogućnosti evakuacije, svaka hitna situacija koja premašuje trenutne mogućnosti CMO-a može značajno smanjiti šanse pacijenta za preživljavanje. Stoga je sposobnost na razini liječnika uvjet za produženu misiju izvan [niske Zemljine orbite],” rekao je. "Dva liječnika hitne pomoći, kako bi se osigurala suvišnost, s kirurškim i internim vještinama trebala bi biti dio posade."

Liječenje hitne medicinske pomoći u svemiru

Jedan od izazova liječenja na potencijalnoj misiji na Mars je kašnjenje komunikacije između posade i Zemlje. Kada su astronauti na ISS-u, liječnici na zemlji mogu pružiti medicinsku podršku u stvarnom vremenu. Ali kako se svemirska letjelica udaljava od Zemlje, komunikacije sve više kasne, s kašnjenjem do 20 minuta između Zemlje i Marsa. To znači da bi posada na Marsu morala djelovati autonomnije u slučaju nužde, pa će podrška sa zemlje dolaziti uglavnom u obliku priprema i uputa.

Proceduralni problemi također se javljaju kada se pokušavaju koristiti određeni tretmani u svemiru, tako da obuka mora biti prilagođena okruženju mikrogravitacije.

Castrucci je naveo primjer manevara kardiopulmonalne reanimacije (CPR), koji na Zemlji uključuju pacijent se nalazi licem prema gore na tvrdoj površini kako bi spasilac mogao upotrijebiti svoju tjelesnu težinu za pritisak na prsa. No, to ne funkcionira u mikrogravitaciji.

U svemiru, plovilo mora biti opremljeno posebnim ravnim površinama koje se pričvršćuju na okvir i na koje se može učvrstiti ozlijeđeni član posade. Spasilac se također mora učvrstiti za okvir kako bi mogao stisnuti prsa bez odgurivanja. I moraju gurati jače jer ne mogu koristiti svoju tjelesnu težinu u kompresijama prsnog koša.

Sve to čini CPR sporijim i težim za izvođenje u svemiru nego na zemlji, a to je samo jedan primjer koliko svemirska medicina može biti lukava.

Izazovi Marsa

Ovo su vrste izazova koji se pojavljuju kada se liječi medicinski problem u svemiru, a uglavnom su povezani sa životom u mikrogravitaciji. Jednom kada astronauti stignu do Marsa, vratit će im se nešto gravitacije – gravitacija Marsa je oko 40% Zemljine – ali planet će predstavljati nove izazove.

Mars je izuzetno prašnjavo okruženje a to bi moglo uzrokovati osip na koži i iritaciju očiju, kao i iritaciju dišnog sustava i začepljenost. Da ne spominjemo umor, stres i loš san koji se mogu očekivati ​​od vrlo stresne misije, kao i međudjelovanje psihologije i tjelesnog zdravlja.

Ali stvarno veliki problem na Marsu je nešto nevidljivo golim okom: radijacija. Ovdje na Zemlji, naš planet ima magnetosferu koja nas štiti od zračenja kozmičkih zraka i sunčevog vjetra, ali toga nema na Marsu. Problem pogoršava tanka Marsova atmosfera, koja je samo oko 1% gustoće Zemljine atmosfere.

Prethodne misije na Mars, poput svemirske letjelice Mars Odyssey, otkrile su razine radijacije 2,5 puta više od onih na ISS-u. A bilo je vremena kada zračenje šiljato (vjerojatno povezano sa solarnom aktivnošću) na mnogo više razine koje.

Dakle, kako zaštititi astronaute od ove nevidljive prijetnje?

Neviđena opasnost od zračenja

Znamo da izlaganje zračenju izlaže ljude većem riziku od raka i degenerativnih bolesti te da može oštetiti živčani sustav. Također može doprinijeti razvoju medicinskih stanja kao što su katarakta ili sterilnost. Nedavno su liječnici poput Manon Meerman, specijalistice za kardiovaskularne bolesti istraživali zdravlje učinci zračenja iz dugotrajnih svemirskih misija, otkrili su da srce i kardiovaskularni sustav Može biti osjetljivi i na svemirsko zračenje.

Meerman nam je rekao da je jedna od zabrinjavajućih stvari u vezi s izloženošću zračenju u svemiru to što ne znamo dovoljno da bismo pouzdano predvidjeli kakvi bi bili zdravstveni učinci. Malo je vjerojatno da bi se astronauti razboljeli ili umrli od toga tijekom misije na Mars, ali dugoročno gledano, bili bi izloženi većem riziku od zdravstvenih stanja opasnih po život poput raka.

Informacije koje imamo o zračenju u svemiru izvan niske Zemljine orbite dolaze iz malog uzorka: Vrlo malo ljudi koji su posjetili Mjesec, što ne pruža dovoljno podataka za širenje zaključke. Možemo prikupiti više informacija iz usporedivih izvora kao što su pacijenti koji su bili liječeni s radioterapije ili ljudi koji su bili izloženi zračenju u nuklearnim nesrećama poput katastrofe u Černobilu 1986. godine. Ali oni mogu pružiti samo ograničenu usporedbu.

To je zato što postoje dvije vrste zračenja koje treba uzeti u obzir za misiju na Mars: Prvo, postoje galaktičke kozmičke zrake, koje rezultiraju kontinuiranom izloženošću prodornim ionima. Drugo, također postoje povremeni i vrlo snažni skokovi zračenja uzrokovani sunčevim bakljama. Kada je riječ o tome kako će svaka vrsta zračenja dugoročno utjecati na zdravlje, postoji mnogo toga što jednostavno ne znamo.

"Ako eventualno želimo proširiti svemirska putovanja na Mjesec ili Mars, stvarno moramo dublje zaroniti u učinke te vrste zračenja na ljudsko tijelo", rekao je Meerman.

Nove metode istraživanja

Budući da je radijacija tako značajan problem za svemirska putovanja, to je tema koja je posljednjih godina doživjela veliki porast u istraživanju. Uz tradicionalne istraživačke metode kao što su studije na životinjama, jedan pristup na kojem rade Meerman i drugi jest istraživanje "organa na čipu". To uključuje izgradnju čipa koji sadrži laboratorijski stvorene stanice za simulaciju odgovora pravog ljudskog organa. Ovo se može koristiti za istraživanje o tome koje studije bi bilo opasno ili nemoguće izvesti na živoj osobi.

Ovo je trenutno velika tema istraživanja izvodi se na ISS-u, s nadom da korištenje ove metode može naučiti više o tome kako svemirsko okruženje utječe na ljudske organe. U budućnosti bi to također mogao biti obećavajući put za istraživanje svemirskog zračenja.

Drugi pristup je simulacija svemirskog zračenja u laboratorijima ovdje na Zemlji. Ponovno stvaranje radijacijskog okruženja svemira ipak nije lako, zbog čega postoje posebni laboratoriji poput NASA-inog Laboratorija za svemirsko zračenje, koji koristi sudarač teških iona za simulaciju zračenja, važno.

Kako zaštititi astronaute od zračenja

Postoje ideje i istraživanja o tome kako zaštititi astronaute od svemirskog zračenja. Trenutačno svemirske agencije ograničavaju životnu izloženost astronauta na niske razine koje ne bi trebale stvarati nepotreban rizik. Ali za misiju na Mars, pomoglo bi više fleksibilnosti u pogledu vremena koje astronauti provode u svemiru.

Najpraktičniji pristup zaštiti zdravlja astronauta je uporaba zaštite, u kojoj se koriste debeli metalni listovi za zaustavljanje zračenja i zaštitu astronauta. Zaštita se može primijeniti na letjelicu ili stanište, omogućujući astronautima da se slobodno kreću unutra, a ima i posla obavlja se na zaštitnim prslucima ili odijelima koja imaju ugrađenu zaštitu ako astronaut mora izaći izvan sefa okoliš.

Veliki nedostatak zaštite je što je vrlo težak, što predstavlja problem kako za lansiranje rakete s minimalnom masom, tako i za ljude koji se pokušavaju kretati dok nose puno dodatne težine.

Drugi pristup je promatranje lijekova koji bi mogli zaštititi ljude od učinaka zračenja, iako nismo ni blizu tablete koja može zaštititi astronaute. Pitanje koje je Meerman pokrenuo je da čak i kada bismo mogli stvoriti učinkovite lijekove na Zemlji, ne znamo kako bi ti lijekovi djelovali u svemirskom okruženju. Ljudsko tijelo prolazi kroz toliko promjena u prostoru da bi načini na koje se lijekovi apsorbiraju mogli biti različiti, a mi jednostavno ne znam dovoljno predvidjeti kako bi ovo moglo izgledati.

Posljednje područje koje bi potencijalno moglo pomoći u očuvanju zdravlja astronauta jest pronaći načine za jačanje vlastitog prirodnog imunološkog sustava, poput uključivanja hrane bogate antioksidansima u njihovu prehranu. Ovo je koncept koji obećava jer ga je puno lakše implementirati od drugih rješenja, iako je i ovo istraživanje također u ranoj fazi.

Previše nepoznanica

Veliko pitanje za liječnike poput Meermana je koliko ima nepoznanica kada je u pitanju zdravlje astronauta koji idu na Mars. Samo ne možemo sa sigurnošću reći kakvi bi mogli biti dugoročni zdravstveni učinci izloženosti zračenju, a također još nemamo siguran način da zaštitimo astronaute od tih potencijalnih učinaka.

Iako smo možda tehnološki spremni poslati ljude na Mars upravo sada, postavlja se pitanje moralnosti donošenja tog izbora dok su medicinska istraživanja još u povojima. "Trebali bismo se zapitati jesmo li voljni putovati na Mars, a da ne znamo točnim rizicima kojima izlažemo astronaute", rekla je. "To je više etičko nego znanstveno pitanje."