火星に到達するための次の課題: 人体

NASAから 月から火星へのプログラム イーロン・マスクの野心的な計画に 100万人が火星へ 2050 年までに、人類が赤い惑星に足を踏み入れる競争が始まります。 と ますます洗練されるロケットとロボット工学、この目標の邪魔をする技術的課題は急速に侵食されています。

しかし、人々を地球外に連れ出し、太陽系の残りの部分を探索するために送り出すという計画を妨げる別の問題がある可能性があります。 宇宙では人体に奇妙なことが起こり、これらの医学的問題に対処する方法を見つける必要がある 火星ミッションのような数年にわたる長期ミッションに宇宙飛行士を派遣できるようにしたい場合 必要とする。

デジタル・トレンドは、宇宙医学の研究を行っているユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの心臓専門医ローヒン・フランシス博士に話を聞いた。 宇宙環境の長期居住に人体がどのように反応するか、そしてそれが宇宙への有人ミッションに何を意味するかについて。 火星。

宇宙における人体について私たちが知っていること

宇宙ミッションに関して言えば、人体に影響を与える主な要因は 2 つあります。それは、微小重力と電離放射線です。

現状では、長年にわたる無重力の研究から、無重力が人体に及ぼす影響についてはたくさんの研究があります。 国際宇宙ステーション (ISS) では、微重力環境に数か月、あるいは数年も滞在すると、さまざまな医療事故が発生することがわかっています。 副作用。

これらの発見は、地球上で低重力環境をシミュレートする、いわゆるアナログ研究によって裏付けられています。 「微小重力に関する研究の大部分は、微小重力の類似物を使用しています」とフランシスは説明します。 「これらの人々は、一度に数週間、あるいは何か月もベッドに横たわって給料をもらっています。 これは地球上の微小重力をシミュレートする最良の方法です。」

のようなプログラム 欧州宇宙機関のベッドレストプログラム 研究者はボランティアを頭側に傾けたベッドに寝かせて微小重力の影響を研究させます。 これは、微小重力によって血液や体液が頭に流れ込み、筋肉が消耗するのと同様の影響を引き起こします。 離れて。

低重力では物体はどうなるのでしょうか?

微小重力に長期間さらされた場合の最も問題となる影響の 1 つは、筋萎縮です。これは、筋肉が重力に対抗して直立状態を維持するために力を発揮する必要がないためです。 時間の経過とともに体中の筋肉が衰え、宇宙飛行士が地球の全重力環境に帰還する際に大きな問題が発生します。 ISS に滞在する宇宙飛行士が毎日 2 時間運動して、できるだけ筋肉を動かし続けるのはこのためです。

微重力によって引き起こされる他の問題には、骨密度の損失が含まれます。火星ミッションの潜在的な影響の推定では、宇宙飛行士は骨格質量の最大半分を失う可能性があるとフランシス氏は言います しかし、これらの推定値は純粋に推測であり、心臓の形状の変化による心血管能力の低下、副鼻腔の問題、視力の低下も指摘している。 眼球。

これらは、によって見つかった症状のほんの一部です。 NASA の画期的な双子研究この記事では、宇宙飛行士のスコット・ケリーが1年間宇宙で過ごした後、自分の生理機能を一卵性双生児の兄弟マーク・ケリーの生理機能と比較する実験を行っている。

「体液の再配分が行われるため、上半身が非常に腫れ上がり、頭も腫れ上がります。 以前は、頭部の圧力が上昇し、眼球の奥が圧迫されると考えられていました。 宇宙飛行士には血液供給の減少と視神経の萎縮が指摘されており、これは頭蓋内圧の上昇が原因である可能性があります」とフランシス氏は述べた。 しかし、最近のデータは、頭の圧力が視力低下の原因ではないことを示唆しています。 他のまだ知られていないメカニズムがこれらの問題を引き起こしている可能性があります。

数十年あるいは生涯という観点からさらに長く宇宙で過ごすことになると、生殖というさらに大きな医学的問題が生じます。 「微重力下で受精プロセスがどの程度成功するかはわかりません」とフランシス氏は言う。 研究によると、人間の精子は微重力下では地球上よりも効率的に泳ぐことができないことがわかっており、そのため「卵子に到達する精子さえも、 重大な影響を受けています。」 無重力環境におけるマウスの生殖に関する最近の研究では、マウスは正常に妊娠できたが、すぐに妊娠してしまうことが判明した。 流産した。

地球から離れた場所では人類が生まれることさえ不可能かもしれないため、長期的な地球外植民地建設の見通しに水を差すことになる。

火星の重力はどうなるのでしょうか？

まだ解決されていない問題は、まさに無重力環境からの研究をどのように行うかということです。 ISS は、重力が火星の約 38% である低重力環境に適用されます。 地球。 おそらく、重力の閾値があり、それを下回ると身体に医学的問題が発生し始める可能性があります。 あるいは、線形関係になるため、火星の宇宙飛行士への影響は、ISS の宇宙飛行士への影響よりも小さくなる可能性があります。 この関係についてさらに多くのデータが得られるまで、確実に知る方法はありません。

「火星の重力は実際には、こうした問題の多くを防ぐのに十分強いのかもしれない」とフランシス氏は言う。 「地球よりは小さいとはいえ、ある程度の重力があれば、それと演習などの対策を組み合わせれば大丈夫かもしれません。 そこへの旅が主な課題とみなされています。」

火星の表面に滞在すれば、宇宙飛行士の状態は維持される可能性があり、あるいは飛行中に失われた筋肉や骨格の一部を取り戻すことさえできるかもしれない。 「これまでの推定は、宇宙飛行士が微重力環境をずっと経験していることに基づいている。なぜなら、宇宙飛行士が地上で過ごす可能性のある6か月をどのように考慮に入れるかわからないからだ。」

部屋の中の象: 電離放射線

微小重力環境に関する長年の経験のおかげで、宇宙機関は微重力環境によって引き起こされる医療問題のほとんどを緩和し、対処するための戦略を開発してきました。 しかし、人間が地球の保護磁場を超えて宇宙を探索し始めると、まったく別の問題が発生します。 この安全な避難所の外では、宇宙を移動するすべてのものは危険な宇宙線にさらされます。 この安全な避難場所の外に出た唯一の有人ミッションは月ミッションですが、それらは数か月や数年ではなく、数週間の期間の放射線被ばくを伴うだけでした。

宇宙線が繊細な電子機器に損傷を与える可能性があることはわかっています。そのため、地球の磁気圏を超えて移動するように設計された宇宙船には、コンポーネントを保護するためのシールドが装備されています。 しかし、これらの同じ光線は人間にとって潜在的に致命的であり、それが人体にどのような影響を与える可能性があるかを私たちはまだ理解し始めたばかりです。 たとえば、マウスを使った研究では、放射線への曝露が影響を与える可能性があることが判明しました。 体だけでなく脳も、さらには不安の割合が増加するなどの行動の変化につながる可能性もあります。

放射線被ばくは、筋萎縮と同じように影響を改善できるものではありません。 宇宙飛行士を放射線から守る唯一の方法は、宇宙飛行士を放射線から守る物理的構造物を構築することです。 「おそらく放射線が主な障害となるだろう」とフランシス氏は語った。 「生物学的な観点から言えば、放射線から身を守るためにできることは何もありません。 それは実際には、生物学や医学ではなく、船の設計と工学にかかっています。」

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