Orvostudomány a Marson: Hogyan őrizzük meg az egészséget a Vörös bolygón

Az emberek Marsra jutásával járó kihívások közül annak, amelynek megoldásától a legtávolabb vagyunk, semmi köze a rakétákhoz, az élőhelyekhez vagy az összetett vízszűrő rendszerekhez. A nagy probléma, amellyel szembe kell néznünk, az emberi test korlátai.

Testünk hihetetlenül alkalmazkodik a különböző környezetekhez itt a Földön, de nem annyira, ha más bolygók környezetéről van szó.

Az űrgyógyászat két szakértőjével beszélgettünk, hogy megtudjuk, hogyan kezelik a beteg vagy sérült betegeket az űrben, és milyen esetekben A nagy nyitott kérdések közül az űrhajósok egészségi állapotáról van szó, akiket a Naprendszerbe küldünk.

Ez a cikk része Élet a Marson, egy 10 részes sorozat, amely azt a legmodernebb tudományt és technológiát tárja fel, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy elfoglalják a Marsot

A test a térben

Már sokat tudunk róla hogyan reagál az emberi test az űrküldetésekre a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) végzett több mint két évtizedes tanulmányoknak köszönhetően. A mikrogravitációs környezet számos változáshoz vezet a szervezetben, beleértve a csontvesztést, az izomsorvadást és a folyadékok újraeloszlását. (amikor nincs gravitáció a folyadékok lehúzására, a test felső részében gyűlnek össze), valamint egyéb kapcsolódó problémák, például károsodott látomás. Ezek a tünetek az űrhajósok által az ISS-en végzett tipikus hat hónaptól egy évig tartó utazások során jelentkeznek, ami nagyjából összemérhető azzal az idővel, ameddig egy küldetés a Marsra utazna.

A jó hír az, hogy a kutatók számos módszert találtak e hatások ellensúlyozására, például a napi több órás testmozgás fontosságát az izmok elsorvadásának megakadályozása érdekében.

Filippo Castrucci, az Európai Űrügynökség repülési sebésze a Digital Trendsnek elmondta, hogy a egy hosszú távú űrrepülés, mint például egy Mars-küldetés, orvosilag sok tekintetben hasonlítana egy tartózkodáshoz az ISS-en. És ez azt jelenti, hogy meglehetősen biztosak lehetünk abban, hogy az űrhajósok képesek lesznek eljutni a Marsra anélkül, hogy egészségügyi vészhelyzet fordulna elő.

"Az állandó ISS-lakás 20 éve alatt a mai napig nem fordult elő olyan egészségügyi állapot, amely orvosi evakuálást igényelt volna" - mondta, hozzátéve, hogy segítette azon űrhajósok gondos kiválasztását, akik egészségi állapotuk csúcsán vannak, és akiket legalább két évig megfigyelnek, mielőtt kiküldik őket. küldetés. "Ezért a Mars-küldetés során bekövetkező egészségügyi esemény valószínűsége alacsony, bár lehetséges, amint azt az ISS jelenlegi bizonyítékai mutatják."

Orvosok a fedélzeten

Az orvosi vészhelyzet alacsony esélye azonban nem ugyanaz, mint a vészhelyzet esélyének hiánya. A Mars-misszió legénységének készen kell állnia arra, hogy bármit megbirkózzon a gyakori űrrel kapcsolatos panaszoktól a véletlen sérüléseken át a váratlan betegségekig.

Minden űrhajós alapvetõ orvosi ismeretekre van kiképezve, és minden legénységen belül jellemzõen legalább két olyan tag van, akik extra orvosi képzésben részesülnek, hogy legénységi egészségügyi tisztekké váljanak. A CMO-k a mentősökhöz hasonló szintű képzésben részesülnek, és képesek orvosi kellékek használatára, gyógyszerek elosztására és defibrillátor használatára.

Castrucci azonban azt mondja, hogy még a jól képzett CMO-k sem biztos, hogy elegendő orvosi támogatást nyújtanak egy Mars-misszióhoz, így egy hosszabb űrmisszióhoz valószínűleg képzett orvosokra lenne szükség, hogy a legénység részeként utazzanak.

„A Marsra való utazás során, ahol nincs lehetőség evakuálni, a jelenlegi KPSZ-t meghaladó vészhelyzet jelentősen csökkentheti a betegek túlélési esélyeit. Ezért az orvosi szintű képesség követelmény az [alacsony földi pályáról] távoli küldetésnél” – mondta. "A redundancia biztosítása érdekében két sebészeti és belgyógyászati ​​ismeretekkel rendelkező sürgősségi orvosnak kell a legénység részét képeznie."

Orvosi vészhelyzet kezelése az űrben

A potenciális Mars-küldetés kezelésének egyik kihívása a legénység és a Föld közötti kommunikáció késése. Amikor űrhajósok tartózkodnak az ISS-en, az orvosok valós időben nyújthatnak egészségügyi támogatást a helyszínen. De ahogy egy űrhajó egyre távolabb kerül a Földtől, a kommunikáció egyre inkább késik, a Föld és a Mars között akár 20 perces késéssel is. Ez azt jelenti, hogy a Mars legénységének autonómabban kell működnie vészhelyzet esetén, így a földi támogatás többnyire előkészületek és utasítások formájában érkezik.

Eljárási problémák is felmerülnek bizonyos kezelések térben történő alkalmazásakor, ezért a képzést a mikrogravitációs környezethez kell igazítani.

Castrucci példát hozott a kardiopulmonális újraélesztés (CPR) manővereire, amelyek a Földön a beteg arccal felfelé egy kemény felületen van, így a mentő a testsúlyával összenyomkodhat mellkas. Ez azonban mikrogravitációban nem működik.

Az űrben a vízi járműveket speciális sík felületekkel kell felszerelni, amelyek a kerethez vannak rögzítve, és amelyekhez rögzíthető egy sérült személyzet. A mentőnek is rögzítenie kell magát a kerethez, így anélkül tudja összenyomni a mellkasát, hogy eltolódna. És erősebben kell nyomniuk, mivel nem tudják használni a testsúlyukat a mellkaskompressziókban.

Mindezek miatt az újraélesztés lassabb és nehezebben hajtható végre az űrben, mint a földön, és ez csak egy példa arra, hogy az űrgyógyászat milyen trükkös is lehet.

A Mars kihívásai

Ilyen kihívások merülnek fel egy orvosi probléma űrben történő kezelése során, és ezek többnyire a mikrogravitációban való élethez kapcsolódnak. Amint az űrhajósok elérik a Marsot, visszakapnak némi gravitációt – a Mars gravitációja körülbelül 40%-a a Földének –, de a bolygó új kihívások elé állítja majd magát.

A Mars rendkívül poros környezet és ez bőrkiütéseket és szemirritációt, valamint légúti irritációt és torlódást okozhat. Nem is beszélve a fáradtságról, a stresszről és a rossz alvásról, ami egy nagyon stresszes küldetésnél várható, valamint a pszichológia és a fizikai egészség kölcsönhatása.

De az igazán nagy probléma a Marson egy szabad szemmel láthatatlan dolog: a sugárzás. Itt a Földön bolygónknak van egy magnetoszférája, amely megvéd minket a kozmikus sugarak és a napszél sugárzásától, de a Marson ilyen nincs. A problémát súlyosbítja a Mars vékony légköre, amely csak körülbelül 1%-a a Föld légkörének sűrűségének.

A korábbi Mars-küldetések, mint például a Mars Odyssey űrszonda, 2,5-szer magasabb sugárzási szintet találtak, mint az ISS-en. És voltak idők, amikor megugrott a sugárzás (valószínűleg a naptevékenységhez kapcsolódik) sokkal magasabb szintre.

Tehát hogyan védheti meg az űrhajósokat ettől a láthatatlan fenyegetéstől?

A sugárzás láthatatlan veszélye

Tudjuk, hogy a sugárzásnak való kitettség nagyobb kockázatot jelent a rák és a degeneratív betegségek számára, és károsíthatja az idegrendszert. Hozzájárulhat olyan egészségügyi állapotok kialakulásához is, mint pl szürkehályog vagy sterilitás. A közelmúltban olyan orvosok, mint Manon Meerman, egy szív- és érrendszeri szakember, aki az egészséget vizsgálja a hosszú távú űrmissziókból származó sugárzás hatásai, azt találták, hogy a szív és a szív- és érrendszer lehet térsugárzásra is érzékeny.

Meerman elmondta, hogy az egyik aggasztó dolog az űrben történő sugárterheléssel kapcsolatban az, hogy nem tudunk eleget ahhoz, hogy magabiztosan megjósolhassuk, milyen egészségügyi hatásai lesznek. Nem valószínű, hogy az űrhajósok megbetegednének vagy meghalnának a Mars-küldetés során, de hosszú távon nagyobb kockázatot jelentenek az életveszélyes betegségek, például a rák kialakulására.

Az alacsony földi pályán túli űrben lévő sugárzásról rendelkezésünkre álló információ egy apró mintából származik: Az a nagyon kevés ember, aki meglátogatta a Holdat, ami nem ad elegendő adatot a széleskörű rajzoláshoz következtetéseket. Több információt gyűjthetünk össze összehasonlítható forrásokból, például azoktól a betegektől, akiket kezeltek sugárkezelés vagy olyan személyek, akik nukleáris balesetek, például a csernobili katasztrófa során sugárzásnak voltak kitéve 1986-ban. De ezek csak korlátozott összehasonlítást nyújtanak.

Ennek az az oka, hogy a Mars-küldetés során kétféle sugárzást kell figyelembe venni: Először is vannak galaktikus kozmikus sugarak, amelyek folyamatos expozíciót eredményeznek a behatoló ionoknak. Másodszor, a napkitörések által okozott sugárzás időnkénti és nagyon erős kiugrásai is vannak. Amikor arról van szó, hogy az egyes sugárzástípusok milyen hatással lesznek az egészségre hosszú távon, sok mindent egyszerűen nem tudunk.

"Ha végül ki akarjuk terjeszteni az űrutazást a Holdra vagy a Marsra, akkor valóban mélyebbre kell merülnünk abban, hogy az ilyen típusú sugárzás milyen hatással van az emberi testre" - mondta Meerman.

Új kutatási módszerek

Mivel a sugárzás olyan jelentős kérdés az űrutazásban, ez egy olyan téma, amely az elmúlt években hatalmas növekedést mutatott a kutatás terén. A hagyományos kutatási módszereken, például az állatkísérletek mellett Meerman és mások is dolgoznak, a „csipeken lévő szerv” kutatás. Ez magában foglalja a laboratóriumban létrehozott sejteket tartalmazó chip felépítését, amely szimulálja egy valódi emberi szerv reakcióit. Ezt fel lehet használni olyan kutatásokra, amelyekben élő személyen veszélyes vagy lehetetlen vizsgálatokat végezni.

Ez jelenleg egy nagy kutatási téma az ISS-en hajtják végre, abban a reményben, hogy ezzel a módszerrel többet megtudhatunk arról, hogyan hat az űrkörnyezet az emberi szervekre. A jövőben az űrsugárzás kutatásának is ígéretes útja lehet.

Egy másik megközelítés az űrsugárzás szimulálása laboratóriumokban itt a Földön. Az űr sugárzási környezetének újrateremtése azonban nem egyszerű, ezért speciális laboratóriumok mint a NASA Space Radiation Lab, amely nehézionütköztetőt használ a sugárzás szimulálására, olyan fontos.

Hogyan védjük meg az űrhajósokat a sugárzástól

Vannak ötletek és kutatások arról, hogyan lehet megvédeni az űrhajósokat az űrsugárzástól. Jelenleg az űrügynökségek alacsony szintre korlátozzák az űrhajósok élethosszig tartó kitettségét, ami nem jelenthet indokolatlan kockázatot. De egy Mars-küldetésnél nagyobb rugalmasság lenne elérhető abban, hogy mennyi időt töltenek az űrhajósok az űrben.

Az űrhajósok egészségének védelmének legpraktikusabb megközelítése az árnyékolás, amelynek során vastag fémlemezeket használnak a sugárzás megállítására és az űrhajósok biztonságának megőrzésére. Az árnyékolás alkalmazható űrrepülőgépen vagy élőhelyen, így az űrhajósok szabadon mozoghatnak benne, és van munka is beépített árnyékolással ellátott védőmellényeken vagy -ruhákon történik, ha egy űrhajósnak a széfből kell kimozdulnia környezet.

Az árnyékolás nagy hátránya, hogy nagyon nehéz, ami mind a minimális tömegű rakéta kilövésénél, mind pedig azoknak az embereknél jelent problémát, akik nagy súlyfelesleggel próbálnak mozogni.

Egy másik megközelítés az, hogy megvizsgáljuk azokat a gyógyszereket, amelyek megvédhetik az embereket a sugárzás hatásaitól, bár közel sem tartunk olyan tablettát, amely biztonságban tudja tartani az űrhajósokat. Meerman felvetette, hogy még ha hatékony gyógyszereket is létrehoznánk a Földön, nem tudjuk, hogyan hatnak ezek a gyógyszerek az űrkörnyezetben. Az emberi test annyi változáson megy keresztül a térben, hogy a gyógyszerek felszívódásának módjai eltérőek lehetnek, és mi is csak nem tudja eleget megjósolni, hogy ez hogyan fog kinézni.

Az utolsó terület, amely potenciálisan segíthet az űrhajósok egészségének megőrzésében, az, hogy megtalálják a módját saját természetes immunrendszerük erősítésének, például antioxidánsokban gazdag ételek beiktatásával az étrendjükbe. Ez egy ígéretes koncepció, mivel sokkal könnyebben megvalósítható, mint más megoldások, bár ez a kutatás is nagyon korai szakaszában van.

Túl sok az ismeretlen

Az olyan orvosok számára, mint Meerman, az a nagy kérdés, hogy mennyi ismeretlen van a Marsra utazó űrhajósok egészségével kapcsolatban. Egyszerűen nem tudjuk biztosan megmondani, hogy milyen hosszú távú egészségügyi hatásai lehetnek a sugárterhelésnek, és még nincs biztos módunk arra, hogy megvédjük az űrhajósokat ezektől a lehetséges hatásoktól.

Tehát bár technológiailag készen állunk arra, hogy embereket küldjünk a Marsra, kérdéses, hogy erkölcsös-e ezt a döntést meghozni, amíg az orvosi kutatás még gyerekcipőben jár. „Fel kell tennünk magunknak a kérdést, hogy hajlandóak vagyunk-e a Marsra utazni anélkül, hogy tudnánk, milyen kockázatoknak tesszük ki az űrhajósokat” – mondta. "Ez inkább etikai, mint tudományos kérdés."