화성의 의학: 붉은 행성에서 건강을 유지하는 방법

인간을 화성으로 보내는 모든 문제 중에서 가장 해결하기 어려운 문제는 로켓, 서식지 또는 복잡한 물 여과 시스템과 관련이 없습니다. 우리가 직면해야 할 가장 큰 문제는 인체의 한계입니다.

우리 몸은 여기 지구상의 다양한 환경에 놀라울 정도로 적응력이 뛰어나지만 다른 행성의 환경에 관해서는 그렇지 않습니다.

우리는 우주에서 아프거나 부상당한 환자를 치료하는 방법과 공개된 가장 큰 질문 중 하나는 우리가 태양계로 보낼 계획인 우주비행사의 건강에 관한 것입니다.

이 글은 화성에 생명체, 인간이 화성을 점령할 수 있는 최첨단 과학 기술을 탐구하는 10부작 시리즈

우주 속의 몸

우리는 이미 많은 것을 알고 있습니다. 인체가 우주 미션에 반응하는 방식 국제우주정거장(ISS)에 대한 20년 이상의 연구 덕분입니다. 그곳의 미세 중력 환경은 뼈 손실, 근육 위축 및 체액 재분배를 포함하여 신체에 다양한 변화를 일으킵니다. (체액을 아래로 끌어당기는 중력이 없을 때 체액은 결국 상체에 고이게 됩니다.) 비전. 이러한 증상은 우주비행사가 ISS에서 수행하는 6개월에서 1년의 일반적인 투어에서 나타납니다. 이는 미션이 화성을 여행하는 데 걸리는 시간과 대략 비슷합니다.

좋은 소식은 연구원들이 근육이 소모되는 것을 방지하기 위해 매일 몇 시간씩 운동하는 것이 중요하다는 것과 같이 이러한 효과에 대응할 수 있는 많은 방법을 발견했다는 것입니다.

유럽 ​​우주국의 비행 외과 의사인 Filippo Castrucci는 Digital Trends에 다음과 같이 말했습니다. 화성 임무와 같은 장기 우주 비행은 여러 면에서 체류와 의학적으로 유사합니다. ISS에서. 이는 우주 비행사가 건강상의 비상 사태가 발생하지 않고 화성으로 여행할 수 있을 것이라고 합리적으로 확신할 수 있음을 의미합니다.

"20년 동안 영구적인 ISS 거주 기간 동안 의료 후송이 필요한 건강 상태는 현재까지 궤도에 나타나지 않았습니다."라고 그는 덧붙였습니다. 건강이 최고조에 달하고 우주 비행사로 보내지기 전에 최소 2년 동안 모니터링을 받은 우주 비행사를 신중하게 선택함으로써 도움을 받았습니다. 사명. "따라서 화성 임무에서 의료 사건이 발생할 가능성은 가능하지만 ISS의 현재 증거가 보여주는 것처럼 낮습니다."

기내 의사

그러나 의학적 응급 상황이 발생할 가능성이 낮다고 해서 응급 상황이 발생할 가능성이 없는 것과는 다릅니다. 화성 임무 승무원은 일반적인 우주 관련 불만부터 우발적 부상, 예상치 못한 질병에 이르기까지 모든 것을 처리할 준비가 되어 있어야 합니다.

모든 우주비행사는 기본 의료 기술에 대한 교육을 받으며 각 승무원에는 일반적으로 CMO(Crew Medical Officers)가 되기 위해 추가 의료 교육을 받는 구성원이 최소 두 명 있습니다. CMO는 구급대원과 유사한 수준의 교육을 받았으며 의약품 사용, 약물 분배, 제세동기 사용이 가능합니다.

그러나 Castrucci는 잘 훈련된 CMO조차도 화성 임무에 대한 의료 지원이 충분하지 않을 수 있으므로 더 긴 우주 임무에는 훈련된 의사가 승무원의 일부로 여행해야 할 것이라고 말합니다.

“피난이 불가능한 화성으로 여행하는 동안 현재 CMO의 능력을 초과하는 모든 비상 사태는 환자의 생존 가능성을 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 [저궤도]에서 멀리 떨어진 확장 임무에는 의사 수준의 능력이 필요하다”고 말했다. " 중복성을 보장하기 위해 외과 및 내과 기술을 갖춘 두 명의 응급 치료 의사가 승무원의 일부가 되어야 합니다."

우주에서 의료 응급 상황 치료

잠재적인 화성 임무에서 치료의 어려움 중 하나는 승무원과 지구 간의 통신 지연입니다. 우주비행사가 ISS에 있으면 지상에 있는 의사가 실시간으로 의료 지원을 제공할 수 있습니다. 그러나 우주선이 지구에서 멀어질수록 통신은 점점 더 지연되어 지구와 화성 사이의 통신이 최대 20분 지연됩니다. 즉, 화성 승무원은 비상 시 더 자율적으로 작동해야 하므로 지상의 지원은 대부분 준비 및 지침의 형태로 제공됩니다.

우주에서 특정 치료법을 사용하려고 할 때 절차상의 문제도 발생하므로 미세 중력 환경에 맞게 교육을 조정해야 합니다.

카스트루치는 심폐소생술(CPR)의 예를 들었습니다. 구조자가 체중을 사용하여 환자를 압박할 수 있도록 환자가 단단한 표면에 가슴. 하지만 미세 중력에서는 작동하지 않습니다.

우주에서 우주선은 프레임에 부착되고 부상당한 승무원을 보호할 수 있는 특수한 평면을 갖추고 있어야 합니다. 구조자도 몸을 프레임에 고정해야 밀려나지 않고 가슴을 압박할 수 있습니다. 그리고 그들은 가슴 압박에 체중을 사용할 수 없기 때문에 더 세게 밀어야 합니다.

이 모든 것이 지상에서보다 우주에서 CPR을 더 느리고 어렵게 만듭니다. 이것은 우주 의학이 얼마나 까다로울 수 있는지를 보여주는 한 가지 예일 뿐입니다.

화성의 도전

이는 우주에서 의료 문제를 치료할 때 발생하는 일종의 문제이며 대부분 미세 중력 생활과 관련이 있습니다. 우주비행사가 화성에 도착하면 중력을 어느 정도 되찾게 됩니다. 화성의 중력은 지구의 중력의 약 40%입니다.

화성은 극도로 먼지가 많은 환경입니다 이로 인해 피부 발진과 눈 자극, 호흡기 자극 및 충혈이 발생할 수 있습니다. 스트레스가 많은 미션에서 예상할 수 있는 피로, 스트레스, 수면 부족은 말할 것도 없고 심리학과 신체 건강 사이의 상호 작용.

그러나 화성의 가장 큰 문제는 육안으로 볼 수 없는 것, 바로 방사선입니다. 여기 지구에는 우주선과 태양풍으로부터 우리를 보호하는 자기권이 있지만 화성에는 그런 것이 없습니다. 문제를 악화시키는 것은 지구 대기 밀도의 약 1%에 불과한 화성의 얇은 대기입니다.

Mars Odyssey 우주선과 같은 화성에 대한 이전 임무는 ISS보다 2.5배 높은 방사선 수준을 발견했습니다. 그리고 그럴 때가 있었다. 방사선 스파이크 (태양 활동과 관련이 있을 가능성이 높음) 훨씬 더 높은 수준입니다.

그렇다면 이 보이지 않는 위협으로부터 우주 비행사를 어떻게 보호할 수 있을까요?

보이지 않는 방사선의 위험

방사선에 노출되면 암과 퇴행성 질환에 걸릴 위험이 높아지고 신경계가 손상될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 또한 다음과 같은 의학적 상태의 발전에 기여할 수 있습니다. 백내장 또는 불임. 최근에 건강을 조사하는 심혈관 전문의인 Manon Meerman과 같은 의사들은 장기 우주 임무에서 방사선의 영향, 심장 및 심장 혈관계 될 수 있다 우주 방사선에도 민감.

Meerman은 우주에서 방사선 노출에 대한 걱정스러운 점 중 하나는 건강에 미치는 영향이 무엇인지 자신 있게 예측할 만큼 충분히 알지 못한다는 것이라고 말했습니다. 우주비행사가 화성 임무 중에 병에 걸리거나 사망할 가능성은 낮지만 장기적으로는 암과 같은 생명을 위협하는 질병에 걸릴 위험이 더 높습니다.

지구 저궤도 너머 우주 공간의 방사선에 대한 정보는 아주 작은 샘플에서 나옵니다. 달을 방문한 극소수의 사람들은 넓은 범위를 그리기에 충분한 데이터를 제공하지 않습니다. 결론. 우리는 약물 치료를 받은 환자와 같은 유사한 출처에서 더 많은 정보를 수집할 수 있습니다. 방사선 요법 또는 체르노빌 재해와 같은 핵 사고로 방사선에 노출된 사람들 1986년. 그러나 이것들은 제한된 비교만을 제공할 수 있습니다.

화성 임무를 위해 고려해야 할 두 가지 유형의 방사선이 있기 때문입니다. 첫째, 침투하는 이온에 지속적으로 노출되는 은하 우주 광선이 있습니다. 두 번째로, 태양 플레어에 의해 발생하는 방사능에 이따금 매우 강력한 스파이크가 있습니다. 각 유형의 방사선이 장기적으로 건강에 미치는 영향에 관해서는 우리가 모르는 것이 많습니다.

Meerman은 "만약 우리가 결국 달이나 화성으로의 우주 여행을 확장하고 싶다면 그러한 유형의 방사선이 인체에 어떤 영향을 미치는지 더 깊이 파고들어야 합니다."라고 말했습니다.

새로운 연구 방법

방사선은 우주 여행에서 매우 중요한 문제이기 때문에 최근 몇 년 동안 연구에서 엄청난 성장을 보인 주제입니다. 동물 연구와 같은 전통적인 연구 방법뿐만 아니라 Meerman과 다른 사람들이 연구하고 있는 한 가지 접근 방식은 "장기 온 칩(organ on a chip)" 연구입니다. 여기에는 실제 인간 장기의 반응을 시뮬레이션하기 위해 실험실에서 만든 세포가 포함된 칩을 만드는 것이 포함됩니다. 이는 살아 있는 사람을 대상으로 수행하는 것이 위험하거나 불가능한 연구에 사용할 수 있습니다.

이것은 현재 연구의 큰 주제입니다 ISS에서 수행 중, 이 방법을 사용하면 우주 환경이 인간 장기에 어떤 영향을 미치는지에 대해 더 많이 배울 수 있기를 바랍니다. 미래에는 우주 방사선 연구에도 유망한 길이 될 수 있습니다.

또 다른 접근법은 여기 지구상의 실험실에서 우주 방사선을 시뮬레이션하는 것입니다. 하지만 우주의 방사선 환경을 재현하는 것은 쉽지 않습니다. 그렇기 때문에 특수 실험실이 필요합니다. Heavy Ion Collider를 사용하여 방사선을 시뮬레이션하는 NASA의 Space Radiation Lab과 같은 중요한.

방사선으로부터 우주 비행사를 보호하는 방법

우주비행사를 우주 방사선으로부터 보호하는 방법에 대한 아이디어와 연구가 있습니다. 현재 우주국은 우주비행사의 평생 노출을 과도한 위험을 초래하지 않는 낮은 수준으로 제한합니다. 그러나 화성에 대한 임무의 경우 우주비행사가 우주에서 보내는 시간 측면에서 더 많은 유연성을 갖는 데 도움이 될 것입니다.

우주비행사의 건강을 보호하는 가장 실용적인 방법은 방사선을 차단하고 우주비행사를 안전하게 보호하기 위해 두꺼운 금속판을 사용하는 차폐를 사용하는 것입니다. 차폐는 우주선이나 서식지에 적용할 수 있어 우주비행사가 내부에서 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 작업도 있다. 우주비행사가 금고 밖으로 이동해야 하는 경우 차폐 장치가 내장된 보호복 또는 보호복을 입고 수행 환경.

차폐의 가장 큰 단점은 매우 무겁다는 것입니다. 이는 최소한의 질량으로 로켓을 발사하는 것과 많은 추가 중량을 착용한 채 이동하려는 인간 모두에게 문제가 됩니다.

또 다른 접근 방식은 방사선의 영향으로부터 사람들을 보호할 수 있는 약물을 살펴보는 것입니다. 비록 우주비행사를 안전하게 지켜줄 수 있는 약은 어디에도 없지만 말입니다. Meerman이 제기한 문제는 우리가 지구에서 효과적인 약물을 만들 수 있다고 해도 이러한 약물이 우주 환경에서 어떻게 작동할지 모른다는 것입니다. 인체는 공간에서 너무 많은 변화를 겪기 때문에 약물이 흡수되는 방식이 다를 수 있으며, 충분히 알지 못한다 이것이 어떻게 보일지 예측하기 위해.

우주 비행사를 건강하게 유지하는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있는 마지막 영역은 식단에 항산화제가 풍부한 음식을 포함하는 것과 같이 자연 면역 체계를 강화하는 방법을 찾는 것입니다. 이 연구도 초기 단계에 있지만 다른 솔루션보다 구현하기가 훨씬 쉽기 때문에 유망한 개념입니다.

너무 많은 미지수

Meerman과 같은 의사의 큰 문제는 화성에 가는 우주비행사의 건강에 관해 알려지지 않은 것이 얼마나 많은가 하는 것입니다. 우리는 방사선 노출의 장기적인 건강 영향이 무엇인지 확실히 말할 수 없으며, 이러한 잠재적 영향으로부터 우주 비행사를 보호할 확실한 방법도 아직 없습니다.

따라서 우리는 기술적으로 지금 당장 사람들을 화성에 보낼 준비가 되어 있을 수 있지만, 의학 연구가 아직 초기 단계일 때 그러한 선택을 하는 것은 도덕성에 대한 질문입니다. "우리는 우주 비행사에게 노출되는 정확한 위험을 알지 못한 채 화성으로 여행할 의향이 있는지 스스로에게 물어봐야 합니다."라고 그녀는 말했습니다. "과학적 질문보다 윤리적 질문에 가깝습니다."