No NASA Programma no Mēness uz Marsu Īlona Maska vērienīgajam nosūtīšanas plānam miljons cilvēku uz Marsu līdz 2050. gadam notiek sacensība par cilvēka kāju uzkāpšanu uz sarkanās planētas. Ar arvien sarežģītākas raķetes un robotika, tehnoloģiskie izaicinājumi, kas kavē šī mērķa sasniegšanu, strauji tiek mazināti.
Taču var būt cita problēma, kas kavē plānus aizvest cilvēkus ārpus planētas un nosūtīt viņus izpētīt pārējo Saules sistēmu. Ar cilvēka ķermeni kosmosā notiek dīvainas lietas, un mums būs jāatrod veidi, kā risināt šīs medicīniskās problēmas ja mēs vēlamies sūtīt astronautus ilgstošās misijās, piemēram, vairākus gadus, ko varētu veikt Marsa misija pieprasīt.
Ieteiktie videoklipi
Digital Trends runāja ar Londonas Universitātes koledžas kardiologu Dr. Rohinu Frensisu, kurš ir veicis kosmosa medicīnas pētījumus, par to, kā cilvēku ķermeņi reaģē uz ilgtermiņa apdzīvošanu kosmosa vidē un ko tas varētu nozīmēt pilotējamām misijām Marss.
Saistīts
- SpaceX Crew-4 astronauti gatavojas nākamā mēneša ISS misijai
- Šādi izskatās vakariņu ballīte kosmosa stacijā
- Helikopters Mars Ingenuity pabeidz savu līdz šim sarežģītāko lidojumu
Ko mēs zinām par cilvēka ķermeni kosmosā
Runājot par kosmosa misijām, ir divi galvenie faktori, kas ietekmē cilvēka ķermeni: mikrogravitācija un jonizējošais starojums.
Pašreizējā situācijā mums ir daudz pētījumu par nulles gravitācijas ietekmi uz ķermeni, kas iegūti gadiem ilgi. Starptautiskajā kosmosa stacijā (SKS), un mēs zinām, ka atrašanās mikrogravitācijā mēnešiem vai gadiem noved pie dažādām medicīniskām blakus efekti.
Šos atklājumus apstiprina tā sauktie analogie pētījumi, kuros zemas gravitācijas vide tiek simulēta uz Zemes. "Lielākā daļa pētījumu par mikrogravitāciju izmanto mikrogravitācijas analogus," skaidro Francisks. "Tie ir cilvēki, kuriem maksā, lai viņi nedēļām vai mēnešiem ilgi guļ gultā. Tas ir labākais veids, kā mums simulēt mikrogravitāciju uz Zemes.
Programmas, piemēram, Eiropas Kosmosa aģentūras gulēšanas programma ļauj pētniekiem izpētīt mikrogravitācijas ietekmi, turot brīvprātīgos gultā, kas noliekta pret galvas galu, kas rada līdzīgus efektus asiņu un šķidrumu mikrogravitācijai, kas plūst uz galvu un muskuļus prom.
Kas notiek ar ķermeņiem zemas gravitācijas apstākļos?
Viena no problemātiskākajām ilgstošas mikrogravitācijas iedarbības sekām ir muskuļu atrofija, jo muskuļiem nav jāpieliek spēks, lai neitralizētu gravitāciju un paliktu vertikāli. Laika gaitā muskuļi visā ķermenī nokalst, radot lielas problēmas, kad astronauti atgriežas Zemes pilnas gravitācijas vidē. Tāpēc astronauti uz SKS klāja katru dienu divas stundas trenējas, lai muskuļi darbotos pēc iespējas vairāk.
Citas problēmas, ko izraisa mikrogravitācija, ietver kaulu blīvuma samazināšanos — aplēses par Marsa misijas potenciālo ietekmi liecina, ka astronauti var zaudēt līdz pat pusi no savas skeleta masas, Francis teica, lai gan viņš norādīja, ka šie aprēķini ir tikai spekulatīvi, kā arī sirds un asinsvadu kapacitātes zudums, sinusa problēmas un redzes samazināšanās sakarā ar izmaiņām ķermeņa formā. acs ābols.
Šie ir tikai daži no simptomiem, ko atklāj NASA savā nozīmīgajā dvīņu pētījumā, kurā astronauts Skots Kellijs pavadīja gadu kosmosā, pirms ieguva savu fizioloģiju salīdzinājumā ar viņa identiskā dvīņubrāļa Marka Kellija fizioloģiju.
“Jūs saņemat šķidruma pārdali tā, lai jūs iegūtu šo ļoti uzpūsto ķermeņa augšdaļu un elsojošu galvu. Iepriekš tika uzskatīts, ka spiediens galvā paaugstinās, un tas spiežas pret acs ābola aizmuguri. Ir novērots, ka astronautiem ir samazināta asins piegāde un redzes nerva atrofija, kas varētu būt saistīts ar intrakraniālā spiediena paaugstināšanos," sacīja Francisks. Tomēr jaunākie dati liecina, ka spiediens galvā nav galvenais redzes samazināšanās iemesls. Iespējams, ka šīs problēmas rada kāds cits, vēl nezināms mehānisms.
Runājot par vēl ilgāku laiku kosmosā, runājot par gadu desmitiem vai mūžu, pastāv vēl lielāka medicīniska problēma: vairošanās. "Mēs neesam pārliecināti, cik veiksmīgs apaugļošanas process būtu mikrogravitācijā," sacīja Francisks. Pētījumos konstatēts, ka cilvēka spermatozoīdi peld mikrogravitācijā mazāk efektīvi nekā uz Zemes, tāpēc “pat spermatozoīdi, kas nokļūst olšūnā, var būtiski ietekmēts." Nesenie pētījumi par peļu reprodukciju nulles gravitācijas apstākļos atklāja, ka tās var veiksmīgi ieņemt bērnu, bet drīzumā spontāno abortu.
Iespējams, ka cilvēkus nav iespējams ieņemt prom no Zemes, kas kavē iespēju izveidot ilgtermiņa koloniju ārpus pasaules.
Kā ar gravitāciju uz Marsa?
Jautājums, kas vēl ir jārisina, ir tas, kā tieši pētījumi no nulles gravitācijas vides ISS attieksies uz Marsa zemas gravitācijas vidi, kur gravitācija ir aptuveni 38% no Marsa gravitācijas Zeme. Iespējams, ka pastāv gravitācijas spēka slieksnis, zem kura ķermeņi sāk izjust medicīniskas problēmas. Vai arī tās varētu būt lineāras attiecības, tāpēc ietekme uz astronautiem uz Marsa būtu mazāka nekā ietekme uz astronautiem uz SKS. Kamēr mums nav vairāk datu par šīm attiecībām, to nevar droši zināt.
"Marsa gravitācija patiesībā var būt pietiekami spēcīga, lai novērstu daudzas no šīm problēmām," sacīja Francisks. "Ja jums ir zināma gravitācija, kaut arī tā ir mazāka nekā uz Zemes, un jūs to apvienojat ar pretpasākumiem, piemēram, vingrinājumiem, tas var būt labi. Ceļojums uz turieni tiek uzskatīts par galveno izaicinājumu.
Atrašanās uz Marsa virsmas varētu saglabāt astronautu stāvokli vai pat atgūt daļu no ceļojumā zaudētās muskuļu un skeleta masas. "Līdzšinējie aprēķini ir balstīti uz astronautiem, kuri visu laiku piedzīvo mikrogravitāciju, jo mēs nezinām, kā ņemt vērā sešus mēnešus, ko viņi varētu pavadīt uz virsmas."
Zilonis istabā: jonizējošais starojums
Pateicoties daudzu gadu pieredzei ar mikrogravitācijas vidi, kosmosa aģentūras ir izstrādājušas stratēģijas, lai mazinātu un risinātu lielāko daļu to izraisīto medicīnisko problēmu. Bet ir pavisam cita problēma, kas rodas, kad cilvēki sāk pētīt kosmosu ārpus Zemes aizsargājošā magnētiskā lauka. Ārpus šī drošā patvēruma viss, kas pārvietojas kosmosā, tiek bombardēts ar bīstamiem kosmiskajiem stariem. Vienīgās pilotētās misijas, kas ir notikušas ārpus šī drošā patvēruma, ir Mēness misijas, taču tās bija saistītas tikai ar starojuma iedarbību uz nedēļām, nevis mēnešiem vai gadiem.
Mēs zinām, ka kosmiskie stari var sabojāt trauslo elektroniku, tāpēc kosmosa kuģiem, kas paredzēti ceļošanai ārpus Zemes magnetosfēras, ir aizsargekrāni, lai aizsargātu to sastāvdaļas. Taču šie paši stari ir potenciāli nāvējoši cilvēkiem, un mēs tikai tagad sākam saprast, kā tie varētu ietekmēt cilvēka ķermeni. Piemēram, pētījumi ar pelēm ir atklājuši, ka starojuma iedarbība nevar ietekmēt tikai ķermenis, bet arī smadzenesun pat var izraisīt uzvedības izmaiņas, piemēram, paaugstinātu trauksmes līmeni.
Radiācijas iedarbība nav kaut kas tāds, kura ietekmi var mazināt tāpat kā muskuļu atrofiju. Vienīgais veids, kā pasargāt astronautus no radiācijas, ir veidot fiziskas struktūras, kas pasargās viņus no tā. "Radiācija, iespējams, būs galvenais šķērslis," sacīja Francisks. "No bioloģiskā viedokļa jūs neko nevarat darīt, lai pasargātu sevi no radiācijas. Tas tiešām būs atkarīgs no kuģu dizaina un inženierijas, nevis bioloģijas vai medicīnas.
Redaktoru ieteikumi
- NASA privātā Ax-1 apkalpe saņem papildu laiku kosmosā
- Šis foršais kosmosa stacijas video radīs smaidu jūsu sejā
- NASA atklāj nākamās SpaceX astronauta palaišanas datumu
- Marsam līdzīgās fotogrāfijas parāda dramatisku skatu uz mūsu pašu planētu
- NASA Marsa helikoptera mērķis ir jauns rekords nākamajā lidojumā
Uzlabojiet savu dzīvesveiduDigitālās tendences palīdz lasītājiem sekot līdzi steidzīgajai tehnoloģiju pasaulei, izmantojot visas jaunākās ziņas, jautrus produktu apskatus, ieskatu saturošus rakstus un unikālus ieskatus.
