Medicīna uz Marsa: kā saglabāt veselību uz Sarkanās planētas

No visām problēmām, kas saistītas ar cilvēku nokļūšanu uz Marsu, tas, kuru mēs, iespējams, esam vistālāk atrisināt, nav saistīti ar raķetēm, biotopiem vai sarežģītām ūdens filtrēšanas sistēmām. Lielā problēma, ar kuru mums jāsaskaras, ir cilvēka ķermeņa ierobežojumi.

Mūsu ķermeņi ir neticami pielāgojami dažādām vidēm šeit uz Zemes, bet ne tik daudz, ja runa ir par vidi uz citām planētām.

Mēs runājām ar diviem kosmosa medicīnas ekspertiem, lai uzzinātu par to, kā jūs kosmosā ārstējat slimus vai ievainotus pacientus un kādi ir daži Lielākie atklātie jautājumi ir par to astronautu veselību, kurus plānojam nosūtīt uz Saules sistēmu.

Šis raksts ir daļa no Dzīve uz Marsa, 10 daļu sērija, kas pēta visprogresīvākās zinātnes un tehnoloģijas, kas ļaus cilvēkiem ieņemt Marsu

Ķermenis kosmosā

Mēs jau zinām daudz par kā cilvēka ķermenis reaģē uz kosmosa misijām pateicoties vairāk nekā divu gadu desmitu pētījumiem par Starptautisko kosmosa staciju (SKS). Mikrogravitācijas vide organismā izraisa virkni izmaiņu, tostarp kaulu zudumu, muskuļu atrofiju un šķidrumu pārdali. (ja nav gravitācijas, lai novilktu šķidrumus, tie galu galā sakrājas ķermeņa augšdaļā), kā arī citas saistītas problēmas, piemēram, traucējumi redze. Šie simptomi parādās tipiskajās tūrēs no sešiem mēnešiem līdz vienam gadam, ko astronauti veic uz SKS, kas ir aptuveni salīdzināms ar laiku, kas būtu nepieciešams misijai, lai ceļotu uz Marsu.

Labā ziņa ir tā, ka pētnieki ir atraduši daudzus veidus, kā neitralizēt šīs sekas, piemēram, cik svarīgi ir vairākas stundas katru dienu vingrot, lai novērstu muskuļu izsīkumu.

Filippo Kastruči, Eiropas Kosmosa aģentūras lidojumu ķirurgs, pastāstīja Digital Trends, ka a ilgtermiņa lidojums kosmosā, piemēram, misija uz Marsu, daudzējādā ziņā būtu medicīniski līdzīgs uzturēšanās laikam uz SKS. Un tas nozīmē, ka mēs varam būt diezgan pārliecināti, ka astronauti spēs ceļot uz Marsu bez veselības avārijas.

"20 pastāvīgās SKS dzīves gados orbītā līdz šim nav bijuši veselības stāvokļi, kuru dēļ būtu nepieciešama medicīniska evakuācija," viņš sacīja, piebilstot, ka ir palīdzējusi rūpīga to astronautu atlase, kuru veselība ir visaugstākajā līmenī un kuri tiek uzraudzīti vismaz divus gadus pirms nosūtīšanas misija. "Tāpēc medicīniska notikuma iespējamība Marsa misijā, lai arī tā ir iespējama, ir zema, kā liecina pašreizējie pierādījumi par SKS."

Ārsti uz kuģa

Tomēr neliela neatliekamās medicīniskās palīdzības iespēja nav tas pats, kas ārkārtas situācijas neesamība. Marsa misijas apkalpei būtu jābūt gatavai tikt galā ar jebko, sākot no parastām sūdzībām, kas saistītas ar kosmosu, līdz nejaušām traumām un negaidītām slimībām.

Katrs astronauts ir apmācīts medicīnas pamatprasmēs, un katrā apkalpē parasti ir vismaz divi locekļi, kuriem tiek piešķirta papildu medicīniskā apmācība, lai kļūtu par apkalpes medicīnas darbiniekiem (CMO). TKO ir apmācīti līdzīgā līmenī kā feldšeri, un viņi spēj izmantot medicīniskos piederumus, izplatīt medikamentus un izmantot defibrilatoru.

Tomēr Castrucci saka, ka pat labi apmācīti TKO varētu nebūt pietiekams medicīniskais atbalsts Marsa misijai, tāpēc ilgākai kosmosa misijai, visticamāk, būs nepieciešami apmācīti ārsti, kas ceļotu kā apkalpes daļa.

"Ceļojot uz Marsu bez iespējamas evakuācijas, jebkura ārkārtas situācija, kas pārsniedz pašreizējās TKO iespējas, var ievērojami samazināt pacienta izdzīvošanas iespējas. Tāpēc ārsta līmeņa spējas ir prasība ilgstošai misijai prom no [Zemes orbītas],” viņš teica. "Apkalpes sastāvā vajadzētu būt diviem neatliekamās palīdzības ārstiem, lai nodrošinātu atlaišanu ar ķirurģiskām un iekšējās medicīnas prasmēm."

Ārkārtas medicīniskās palīdzības ārstēšana kosmosā

Viens no ārstēšanas izaicinājumiem potenciālajā Marsa misijā ir sakaru kavēšanās starp apkalpi un Zemi. Kad astronauti atrodas uz SKS, ārsti uz vietas var sniegt medicīnisko atbalstu reāllaikā. Taču, kosmosa kuģim attālinoties no Zemes, sakari arvien vairāk kavējas, starp Zemi un Marsu aizkavējoties līdz pat 20 minūtēm. Tas nozīmē, ka Marsa apkalpei avārijas gadījumā būtu jādarbojas autonomāk, tāpēc atbalsts no zemes galvenokārt tiks sniegts sagatavošanās darbu un instrukciju veidā.

Procedūras problēmas rodas arī, mēģinot izmantot noteiktas ārstēšanas metodes kosmosā, tāpēc apmācība ir jāpielāgo mikrogravitācijas videi.

Kastruči minēja kardiopulmonālās atdzīvināšanas (CPR) manevru piemēru, kas uz Zemes ietver pacients atrodas ar seju uz augšu uz cietas virsmas, lai glābējs varētu izmantot ķermeņa svaru, lai saspiestos uz krūtis. Tomēr tas nedarbojas mikrogravitācijā.

Kosmosā kuģim jābūt aprīkotiem ar īpašām plakanām virsmām, kas ir piestiprinātas pie rāmja un pie kurām var piestiprināt ievainoto apkalpes locekli. Glābējam ir arī jāpiestiprina sevi pie rāmja, lai viņi varētu saspiest krūtis bez atgrūšanās. Un viņiem ir jāpiespiežas spēcīgāk, jo viņi nevar izmantot savu ķermeņa svaru krūškurvja saspiešanā.

Tas viss padara CPR lēnāku un grūtāk izpildāmu kosmosā nekā uz zemes, un tas ir tikai viens piemērs tam, cik sarežģīta var būt kosmosa medicīna.

Marsa izaicinājumi

Tie ir izaicinājumi, kas rodas, ārstējot medicīnisku problēmu kosmosā, un tie galvenokārt ir saistīti ar dzīvošanu mikrogravitācijā. Kad astronauti sasniegs Marsu, viņi atgūs zināmu gravitāciju — Marsa gravitācija ir aptuveni 40% no Zemes gravitācijas, taču planēta radīs jaunus izaicinājumus.

Marss ir ārkārtīgi putekļaina vide un tas var izraisīt ādas izsitumus un acu kairinājumu, kā arī elpceļu kairinājumu un sastrēgumus. Nemaz nerunājot par nogurumu, stresu un sliktu miegu, ko var sagaidīt no ļoti saspringtas misijas, kā arī psiholoģijas un fiziskās veselības mijiedarbība.

Bet patiešām lielā problēma uz Marsa ir kaut kas ar neapbruņotu aci neredzams: starojums. Šeit uz Zemes mūsu planētai ir magnetosfēra, kas pasargā mūs no kosmisko staru un saules vēja radītā starojuma, taču uz Marsa tāda nav. Problēmu saasina Marsa plānā atmosfēra, kas ir tikai aptuveni 1% no Zemes atmosfēras blīvuma.

Iepriekšējās misijās uz Marsu, piemēram, Marsa Odyssey kosmosa kuģim, radiācijas līmenis ir 2,5 reizes augstāks nekā SKS. Un bija reizes, kad radiācija pieauga (iespējams, saistīts ar saules aktivitāti) līdz daudz augstākam līmenim.

Tātad, kā aizsargāt astronautus no šiem neredzamajiem draudiem?

Neredzamās radiācijas briesmas

Mēs zinām, ka, pakļaujoties radiācijas iedarbībai, cilvēki ir pakļauti lielākam vēža un deģeneratīvu slimību riskam un ka tas var sabojāt nervu sistēmu. Tas var arī veicināt tādu slimību attīstību kā katarakta vai sterilitāte. Pavisam nesen ārsti, piemēram, Manona Mērmena, sirds un asinsvadu speciāliste, kas pēta veselību radiācijas ietekme no ilgtermiņa kosmosa misijām, ir atklājuši, ka sirds un sirds un asinsvadu sistēma var būt jutīgs arī pret kosmosa starojumu.

Mērmens mums teica, ka viena no satraucošajām lietām saistībā ar radiācijas iedarbību kosmosā ir tā, ka mēs nezinām pietiekami daudz, lai droši prognozētu, kāda būs ietekme uz veselību. Maz ticams, ka astronauti saslimtu vai nomirtu no tā Marsa misijas laikā, taču ilgtermiņā viņiem būtu lielāks dzīvībai bīstamu slimību, piemēram, vēža, risks.

Mūsu rīcībā esošā informācija par starojumu kosmosā ārpus Zemas orbītas nāk no neliela parauga: Ļoti nedaudzi cilvēki, kuri ir apmeklējuši Mēnesi, un tas nesniedz pietiekami daudz datu, lai zīmētu plašu secinājumus. Mēs varam iegūt vairāk informācijas no salīdzināmiem avotiem, piemēram, pacientiem, kuri ir ārstēti ar staru terapija vai cilvēki, kuri ir bijuši pakļauti radiācijai kodolavārijās, piemēram, Černobiļas katastrofā 1986. gadā. Bet tie var sniegt tikai ierobežotu salīdzinājumu.

Tas ir tāpēc, ka Marsa misijā ir jāņem vērā divu veidu starojums: pirmkārt, ir galaktikas kosmiskie stari, kas rada nepārtrauktu iekļūstošu jonu iedarbību. Otrkārt, ir arī neregulāri un ļoti spēcīgi radiācijas lēcieni, ko izraisa saules uzliesmojumi. Runājot par to, kā katrs starojuma veids ilgtermiņā ietekmēs veselību, ir daudz, ko mēs vienkārši nezinām.

"Ja mēs galu galā vēlamies paplašināt kosmosa ceļojumus uz Mēnesi vai Marsu, mums patiešām ir jāiedziļinās, kāda ir šāda veida starojuma ietekme uz cilvēka ķermeni," sacīja Mērmens.

Jaunas pētījumu metodes

Tā kā radiācija ir tik nozīmīga kosmosa ceļojumu problēma, tā ir tēma, kas pēdējos gados ir piedzīvojusi milzīgu pētījumu pieaugumu. Tāpat kā tradicionālās pētniecības metodes, piemēram, pētījumi ar dzīvniekiem, viena pieeja, pie kuras strādā Mērmens un citi, ir “orgānu mikroshēmā” izpēte. Tas ietver mikroshēmas izveidi, kurā ir laboratorijā izveidotas šūnas, lai simulētu reāla cilvēka orgāna reakcijas. To var izmantot, lai noskaidrotu, kādus pētījumus būtu bīstami vai neiespējami veikt dzīvam cilvēkam.

Šobrīd šī ir liela izpētes tēma tiek veikta SKS, ar cerību, ka, izmantojot šo metodi, mēs varam uzzināt vairāk par to, kā kosmosa vide ietekmē cilvēka orgānus. Nākotnē tas varētu būt daudzsološs ceļš arī kosmosa starojuma pētījumiem.

Vēl viena pieeja ir simulēt kosmosa starojumu laboratorijās šeit uz Zemes. Tomēr kosmosa radiācijas vides atjaunošana nav vienkārša, tāpēc īpašas laboratorijas piemēram, NASA Kosmosa radiācijas laboratorija, kas izmanto smago jonu paātrinātāju, lai simulētu starojumu, ir tik svarīgs.

Kā pasargāt astronautus no radiācijas

Ir idejas un pētījumi par to, kā pasargāt astronautus no kosmosa starojuma. Pašlaik kosmosa aģentūras ierobežo astronautu ekspozīciju dzīves laikā līdz zemam līmenim, kam nevajadzētu radīt pārmērīgu risku. Bet misijai uz Marsu tas palīdzētu nodrošināt lielāku elastību attiecībā uz to, cik ilgi astronauti pavada kosmosā.

Vispraktiskākā pieeja astronautu veselības aizsardzībai ir vairogu izmantošana, kurā tiek izmantotas biezas metāla loksnes, lai apturētu starojumu un nodrošinātu astronautu drošību. Ekranēšanu var pielietot kosmosa kuģim vai dzīvotnei, ļaujot astronautiem brīvi pārvietoties iekšā, un ir arī darbs tiek veikta uz aizsargvestēm vai uzvalkiem ar iebūvētu vairogu, ja astronautam vajadzētu pārvietoties ārpus seifa vidi.

Lielais ekranēšanas trūkums ir tas, ka tas ir ļoti smags, kas ir problēma gan palaižot raķeti ar minimālu masu, gan cilvēkiem, kuri mēģina pārvietoties, valkājot lielu papildu svaru.

Vēl viena pieeja ir aplūkot zāles, kas varētu pasargāt cilvēkus no radiācijas ietekmes, lai gan mums ne tuvu nav tabletes, kas varētu aizsargāt astronautus. Mērmena izvirzītā problēma ir tāda, ka pat tad, ja mēs varētu radīt efektīvas zāles uz Zemes, mēs nezinām, kā šīs zāles darbotos kosmosa vidē. Cilvēka ķermenis iziet cauri tik daudzām izmaiņām telpā, ka narkotiku uzsūkšanās veidi var atšķirties un mēs vienkārši nezina pietiekami daudz lai paredzētu, kā tas varētu izskatīties.

Vēl viena no pēdējām jomām, kas varētu palīdzēt saglabāt astronautu veselību, ir atrast veidus, kā stiprināt savu dabisko imūnsistēmu, piemēram, iekļaujot uzturā antioksidantiem bagātu pārtiku. Šī ir daudzsološa koncepcija, jo to ir daudz vieglāk ieviest nekā citus risinājumus, lai gan arī šis pētījums ir ļoti agrīnā stadijā.

Pārāk daudz nezināmo

Liela problēma ārstiem, piemēram, Mermanam, ir tas, cik daudz nezināmo ir attiecībā uz astronautu veselību, kas dodas uz Marsu. Mēs vienkārši nevaram droši pateikt, kāda varētu būt radiācijas iedarbības ilgtermiņa ietekme uz veselību, un mums vēl nav arī droša veida, kā aizsargāt astronautus no šīs iespējamās ietekmes.

Tātad, lai gan mēs šobrīd varētu būt tehnoloģiski gatavi nosūtīt cilvēkus uz Marsu, pastāv jautājums par šīs izvēles morāli, kamēr medicīniskā izpēte vēl ir sākuma stadijā. "Mums vajadzētu sev pajautāt, vai esam gatavi ceļot uz Marsu, nezinot precīzus riskus, kam pakļaujam astronautus," viņa sacīja. "Tas ir vairāk ētisks, nevis zinātnisks jautājums."