Fra NASA Måne til Mars-programmet til Elon Musks ambisiøse plan om å sende en million mennesker til Mars innen 2050 er kappløpet i gang for å få menneskelige føtter på den røde planeten. Med stadig mer sofistikerte raketter og robotikk, de teknologiske utfordringene som står i veien for dette målet blir raskt uthulet.
Men det kan være et annet problem som hindrer planene om å ta folk bort fra planeten og sende dem ut for å utforske resten av solsystemet. Merkelige ting skjer med menneskekroppen i verdensrommet, og vi må finne måter å løse disse medisinske problemene på hvis vi ønsker å kunne sende astronauter på langvarige oppdrag som de mange årene som et Mars-oppdrag kan krever.
Anbefalte videoer
Digital Trends snakket med kardiolog Dr. Rohin Francis ved University College London, som har utført studier innen rommedisin, om hvordan menneskekropper reagerer på langvarig beboelse av rommiljøet og hva det kan bety for bemannede oppdrag for å Mars.
I slekt
- SpaceX Crew-4-astronauter forbereder seg til neste måneds ISS-oppdrag
- Slik ser et middagsselskap ut på romstasjonen
- Mars Ingenuity-helikopter fullfører sin mest utfordrende flytur hittil
Hva vi vet om menneskekroppen i verdensrommet
Når det kommer til romfart, er det to primære faktorer som påvirker menneskekroppen: Mikrogravitasjon og ioniserende stråling.
Som det står, har vi mye forskning om effekten av null tyngdekraft på kroppen fra mange års studier på International Space Station (ISS), og vi vet at det å være i mikrogravitasjon i måneder eller år fører til en rekke medisinske bivirkninger.
Disse funnene støttes av det som kalles analoge studier, der miljøer med lav tyngdekraft simuleres på jorden. "Størstedelen av forskningen på mikrogravitasjon bruker mikrogravitasjonsanaloger," forklarer Francis. «Dette er mennesker som får betalt for å ligge i sengen i uker eller måneder av gangen. Dette er den beste måten vi har for å simulere mikrogravitasjon på jorden.»
Programmer som European Space Agency sitt sengetøysprogram lar forskere studere effekten av mikrogravitasjon ved å holde frivillige i en seng vippet mot hodeenden, som skaper lignende effekter som mikrogravitasjonen av blod og væsker som strømmer til hodet og musklene tømmes borte.
Hva skjer med kropper med lav tyngdekraft?
En av de mest problematiske effektene av langvarig eksponering for mikrogravitasjon er muskelatrofi, da musklene ikke trenger å utøve noen kraft for å motvirke tyngdekraften og holde seg oppreist. Over tid visner muskler i hele kroppen, noe som forårsaker store problemer når astronauter vender tilbake til jordens miljø med full tyngdekraft. Dette er grunnen til at astronauter om bord på ISS trener i to timer hver dag, for å holde musklene i arbeid så mye som mulig.
Andre problemer forårsaket av mikrogravitasjon inkluderer tap av bentetthet - estimater av de potensielle effektene av et Mars-oppdrag sier at astronauter kan miste opptil halvparten av skjelettmassen sin, Francis sa, selv om han påpekte at disse estimatene er rent spekulative - så vel som tap av kardiovaskulær kapasitet, bihuleproblemer og redusert syn på grunn av endringer i formen på øyeeplet.
Dette er bare noen av symptomene funnet av NASA i sin landemerke tvillingstudie, der astronaut Scott Kelly tilbrakte et år i verdensrommet før han hadde sin fysiologi sammenlignet med den til sin identiske tvillingbror, Mark Kelly.
«Du får en omfordeling av væske, slik at du får denne svært hovne øvre delen av kroppen, og hovne hode. Tidligere trodde man at trykket i hodet stiger, og som presser mot baksiden av øyeeplet. Astronauter har blitt registrert å ha en reduksjon i blodtilførselen og atrofi av synsnerven, noe som kan skyldes en økning i intrakranielt trykk, sa Francis. Nyere data har imidlertid antydet at trykk i hodet ikke er den drivende årsaken til nedsatt syn. Det kan være at en annen, ennå ukjent mekanisme forårsaker disse problemene.
Når det gjelder å tilbringe enda lengre tid i verdensrommet, i form av tiår eller levetid, er det et enda større medisinsk problem: Reproduksjon. "Vi er ikke sikre på hvor vellykket prosessen med befruktning ville være i mikrogravitasjon," sa Francis. I studier har menneskelige sædceller vist seg å svømme mindre effektivt i mikrogravitasjon enn det gjør på jorden, så "selv sædcellene som kommer til egget kan være betydelig påvirket." Nyere forskning på reproduksjon blant mus i null tyngdekraft fant at de kunne bli gravide, men at de snart spontanabort.
Det er kanskje ikke engang mulig for mennesker å bli unnfanget bort fra jorden, noe som legger en demper på utsiktene til å bygge en langsiktig koloni utenfor verden.
Hva med tyngdekraften på Mars?
Et problem som ennå ikke er tatt opp er nøyaktig hvordan forskning fra null-gravitasjonsmiljøet ISS vil gjelde for miljøet med lav tyngdekraft på Mars, hvor tyngdekraften er rundt 38 % av Jord. Det kan være at det er en terskel for gravitasjonskraft under hvilken kropper begynner å oppleve medisinske problemer. Eller det kan være et lineært forhold, slik at effekten på astronauter på Mars vil være mindre enn effekten på astronauter på ISS. Inntil vi har mer data om dette forholdet, er det ingen måte å vite sikkert.
"Mars gravitasjon kan faktisk være sterk nok til å forhindre mange av disse problemene," sa Francis. "Hvis du har litt tyngdekraft, selv om det er mindre enn på jorden, og du kombinerer det med mottiltak som øvelser, kan det være greit. Det er reisen dit som blir sett på som hovedutfordringen.»
Å være på overflaten av Mars kan opprettholde tilstanden til astronautene, eller de kan til og med gjenvinne noe av muskel- og skjelettmassen som gikk tapt på turen. "Estimat så langt er basert på at astronautene opplever mikrogravitasjon gjennom, fordi vi ikke er sikre på hvordan vi skal ta hensyn til de seks månedene de kan tilbringe på overflaten."
Elefanten i rommet: Ioniserende stråling
Takket være mange års erfaring med mikrogravitasjonsmiljøer, har romfartsorganisasjoner utviklet strategier for å redusere og adressere de fleste medisinske problemene forårsaket av dem. Men det er et helt annet problem som oppstår når mennesker begynner å utforske verdensrommet utenfor jordens beskyttende magnetfelt. Utenfor denne trygge havn blir alt som beveger seg gjennom verdensrommet bombardert med farlige kosmiske stråler. De eneste bemannede oppdragene som har gått utenfor denne trygge havn er måneoppdragene, men de involverte kun eksponering for stråling i perioder på uker, i stedet for måneder eller år.
Vi vet at kosmiske stråler kan skade delikat elektronikk, så romfartøyer som er designet for å reise utenfor jordens magnetosfære har skjerming for å beskytte komponentene deres. Men disse samme strålene er potensielt dødelige for mennesker, og vi begynner bare så vidt å forstå hvordan de kan påvirke menneskekroppen. For eksempel har forskning på mus funnet at eksponering for stråling kan påvirke ikke bare kroppen, men også hjernen, og kan til og med føre til atferdsendringer som økte forekomster av angst.
Stråleeksponering er ikke noe hvis virkninger kan forbedres på samme måte som muskelatrofi kan. Den eneste måten å beskytte astronauter mot stråling er å bygge fysiske strukturer som vil holde dem trygge fra det. "Stråling kommer sannsynligvis til å være hovedhindringen," sa Francis. "Det er ingenting du kan gjøre fra et biologisk synspunkt for å beskytte deg mot stråling. Det kommer egentlig til å være ned til skipsdesign og ingeniørkunst i stedet for biologi eller medisin.»
Redaktørenes anbefalinger
- NASAs private Ax-1-mannskap får litt ekstra tid i verdensrommet
- Denne kule romstasjonens video vil sette et smil på ansiktet ditt
- NASA avslører datoen for SpaceXs neste astronautoppskyting
- Mars-lignende bilder viser en dramatisk utsikt over vår egen planet
- NASAs Mars-helikopter sikter mot ny rekord på neste flyvning
Oppgrader livsstilen dinDigitale trender hjelper leserne å følge med på den fartsfylte teknologiverdenen med alle de siste nyhetene, morsomme produktanmeldelser, innsiktsfulle redaksjoner og unike sniktitter.
