화성 탐사를 위한 다음 과제: 인체

NASA에서 달에서 화성으로 가는 프로그램 Elon Musk의 야심 찬 계획에 100만 명 화성으로 2050년에는 붉은 행성에 인간의 발을 디디기 위한 경주가 시작됩니다. 와 함께 점점 더 정교해지는 로켓과 로봇공학, 이 목표를 가로막는 기술적 과제가 빠르게 침식되고 있습니다.

그러나 사람들을 행성 밖으로 데려가 태양계의 나머지 부분을 탐험하도록 보내는 계획을 방해하는 다른 문제가 있을 수 있습니다. 우주에서는 인체에 ​​이상한 일이 일어나고 있으며, 우리는 이러한 의학적 문제를 해결할 방법을 찾아야 합니다. 화성 임무가 수행할 수 있는 몇 년과 같은 장기 임무에 우주 비행사를 보낼 수 있기를 원한다면 필요하다.

Digital Trends는 우주 의학 연구를 수행한 University College London 심장 전문의 Rohin Francis 박사와 이야기를 나눴습니다. 우주 환경의 장기간 거주에 인체가 어떻게 반응하는지, 그리고 이것이 유인 임무에 어떤 의미를 가질 수 있는지에 대해 설명합니다. 화성.

우주에 있는 인체에 ​​대해 우리가 알고 있는 것

우주 임무에 있어서 인체에 영향을 미치는 두 가지 주요 요소는 미세 중력과 전리 방사선입니다.

현재로서는 우리는 무중력이 신체에 미치는 영향에 대해 수년간의 연구를 통해 무중력이 신체에 미치는 영향에 대해 많은 연구를 진행해 왔습니다. 국제 우주 정거장(ISS)과 우리는 몇 달 또는 몇 년 동안 미세 중력 상태에 있으면 다양한 의료 문제가 발생한다는 것을 알고 있습니다. 부작용.

이러한 발견은 지구에서 저중력 환경을 시뮬레이션하는 아날로그 연구에 의해 뒷받침됩니다. “미세중력에 대한 대부분의 연구는 미세중력 유사체를 사용합니다.”라고 Francis는 설명합니다. “이들은 한 번에 몇 주 또는 몇 달 동안 침대에 누워서 돈을 받는 사람들입니다. 이것이 지구상의 미세 중력을 시뮬레이션하는 가장 좋은 방법입니다.”

다음과 같은 프로그램 유럽 ​​우주국(European Space Agency)의 침상 안정 프로그램 연구자들은 지원자를 머리 끝쪽으로 기울인 침대에 눕혀 미세 중력의 영향을 연구할 수 있습니다. 이는 머리로 돌진하는 혈액과 체액의 미세 중력과 근육이 소모되는 것과 유사한 효과를 생성합니다. 떨어져 있는.

중력이 낮은 신체는 어떻게 되나요?

미세중력에 장기간 노출될 때 발생하는 가장 문제가 되는 효과 중 하나는 근육 위축입니다. 근육은 중력에 대항하고 직립 상태를 유지하기 위해 어떤 힘도 행사할 필요가 없기 때문입니다. 시간이 지남에 따라 몸 전체의 근육이 쇠퇴하여 우주비행사가 지구 전체 중력 환경으로 돌아갈 때 큰 문제를 일으킵니다. 이것이 바로 ISS에 탑승한 우주비행사들이 근육을 최대한 활용하기 위해 매일 2시간 동안 운동을 하는 이유입니다.

미세 중력으로 인한 다른 문제로는 골밀도 손실이 있습니다. 화성 임무의 잠재적 영향에 대한 추정에 따르면 우주비행사는 골격 질량의 최대 절반을 잃을 수 있다고 Francis는 말했습니다. 그러나 그는 이러한 추정치가 순전히 추측일 뿐 아니라 심혈관 용량 손실, 부비강 문제, 코 모양 변화로 인한 시력 감소 등을 지적했습니다. 눈알.

이는 다음과 같은 증상 중 일부에 불과합니다. NASA의 획기적인 쌍둥이 연구, 우주 비행사 Scott Kelly가 일란성 쌍둥이 형제 Mark Kelly의 생리와 비교되기 전에 우주에서 1년을 보냈습니다.

“체액이 재분배되어 몸의 윗부분이 매우 부풀어 오르고 머리도 부풀어오르게 됩니다. 이전에는 머리의 압력이 상승해 안구 뒤쪽을 밀어낸다고 생각했습니다. 우주 비행사들은 혈액 공급 감소와 시신경 위축을 겪는 것으로 나타났는데, 이는 두개내압 상승으로 인해 발생할 수 있습니다.”라고 Francis는 말했습니다. 그러나 최근 데이터에 따르면 머리에 가해지는 압력이 시력 저하의 주요 원인은 아닌 것으로 나타났습니다. 아직 알려지지 않은 다른 메커니즘이 이러한 문제를 일으킬 수 있습니다.

우주에서 수십 년 또는 평생 동안 더 오랜 시간을 보내는 경우에는 훨씬 더 큰 의학적 문제인 번식이 발생합니다. Francis는 “미세중력 환경에서 수정 과정이 얼마나 성공적일지 확신할 수 없습니다.”라고 말했습니다. 연구에서 인간의 정자는 지구에서보다 미세중력에서 덜 효과적으로 헤엄치는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 “난자에 도달하는 정자조차도 크게 영향을 받았습니다.” 무중력 상태에서 쥐의 번식에 관한 최근 연구에 따르면 쥐는 성공적으로 임신할 수 있었지만 곧 유산.

인간이 지구에서 멀리 떨어진 곳에서 잉태되는 것은 불가능할 수도 있으며, 이는 장기적인 외부 식민지 건설 전망에 찬물을 끼얹습니다.

화성의 중력은 어떻습니까?

아직 해결되지 않은 문제는 무중력 환경에서의 연구가 정확히 어떻게 진행되는지입니다. ISS는 중력이 화성의 약 38%인 저중력 환경에 적용될 예정이다. 지구. 신체가 의학적 문제를 경험하기 시작하는 중력의 한계점이 있을 수 있습니다. 또는 선형 관계일 수도 있으므로 화성의 우주 비행사에게 미치는 영향은 ISS의 우주 비행사에게 미치는 영향보다 작습니다. 이 관계에 대한 더 많은 데이터가 확보될 때까지는 확실히 알 수 있는 방법이 없습니다.

“화성의 중력은 실제로 이러한 많은 문제를 예방할 만큼 충분히 강할 수 있습니다.”라고 Francis는 말했습니다. “지구보다 작더라도 중력이 있고, 거기에 운동 등의 대책을 병행하면 괜찮을지도 모릅니다. 그곳에서의 여정이 가장 큰 도전으로 여겨지고 있습니다.”

화성 표면에 있는 것은 우주비행사의 상태를 유지할 수도 있고, 여행 중에 잃어버린 근육과 골격의 일부를 회복할 수도 있습니다. "지금까지의 추정치는 우주비행사들이 표면에서 보낼 수 있는 6개월을 어떻게 고려해야 할지 모르기 때문에 전체적으로 미세중력을 경험하고 있는 우주비행사들을 기반으로 한 것입니다."

방 안의 코끼리: 전리 방사선

미세 중력 환경에 대한 수년간의 경험 덕분에 우주 기관은 이로 인해 발생하는 대부분의 의료 문제를 완화하고 해결하기 위한 전략을 개발했습니다. 그러나 인간이 지구의 보호 자기장 너머의 우주를 탐험하기 시작하면 완전히 다른 문제가 발생합니다. 이 안전한 피난처 밖에서는 우주를 통해 이동하는 모든 것이 위험한 우주선의 포격을 받습니다. 이 안전한 피난처를 벗어난 유일한 유인 임무는 달 임무이지만 몇 달 또는 몇 년이 아닌 몇 주 동안만 방사선에 노출되는 임무였습니다.

우리는 우주선이 섬세한 전자 장치를 손상시킬 수 있다는 것을 알고 있습니다. 따라서 지구의 자기권 너머로 여행하도록 설계된 우주선에는 구성 요소를 보호하기 위한 차폐 장치가 있습니다. 그러나 이러한 동일한 광선은 인간에게 잠재적으로 치명적이며, 우리는 이것이 인체에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 이제 막 이해하기 시작했습니다. 예를 들어, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 방사선 노출이 다음과 같은 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다. 몸뿐만 아니라 뇌도, 심지어 불안감 증가와 같은 행동 변화로 이어질 수도 있습니다.

방사선 노출은 근육 위축과 같은 방식으로 효과를 개선할 수 있는 것이 아닙니다. 우주비행사를 방사선으로부터 보호하는 유일한 방법은 우주비행사를 방사선으로부터 안전하게 지켜줄 물리적 구조물을 만드는 것입니다. “방사선이 아마도 주요 장애물이 될 것입니다.”라고 Francis는 말했습니다. “생물학적 관점에서 방사선으로부터 자신을 보호하기 위해 할 수 있는 일은 아무것도 없습니다. 생물학이나 의학보다는 선박 설계와 엔지니어링에 달려 있을 것입니다.”

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