Z NASA Program Księżyc na Marsa na ambitny plan Elona Muska dotyczący wysłania milion ludzi na Marsa do 2050 r. rozpocznie się wyścig o postawienie ludzkich stóp na Czerwonej Planecie. Z coraz bardziej wyrafinowane rakiety i robotykawyzwania technologiczne stojące na drodze do osiągnięcia tego celu szybko ulegają erozji.
Może jednak istnieć inny problem, który utrudnia plany zabrania ludzi z planety i wysłania ich w celu zbadania reszty Układu Słonecznego. Dziwne rzeczy dzieją się z ludzkim ciałem w kosmosie i będziemy musieli znaleźć sposoby rozwiązania tych problemów medycznych jeśli chcemy móc wysyłać astronautów na długoterminowe misje, takie jak kilkuletnia misja na Marsa wymagać.
Polecane filmy
Firma Digital Trends rozmawiała z kardiologiem z University College London, dr Rohinem Francisem, który prowadził badania w zakresie medycyny kosmicznej: o tym, jak organizm ludzki reaguje na długotrwałe przebywanie w środowisku kosmicznym i co może to oznaczać dla misji załogowych Mars.
Powiązany
- Astronauci SpaceX Crew-4 przygotowują się do przyszłomiesięcznej misji ISS
- Tak wygląda przyjęcie na stacji kosmicznej
- Helikopter Mars Ingenuity wykonuje swój najbardziej wymagający lot w historii
Co wiemy o ludzkim ciele w kosmosie
Jeśli chodzi o misje kosmiczne, na organizm ludzki wpływają dwa główne czynniki: mikrograwitacja i promieniowanie jonizujące.
W tej chwili mamy wiele badań na temat wpływu zerowej grawitacji na organizm, wynikających z lat badań nad Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) i wiemy, że przebywanie w mikrograwitacji przez miesiące lub lata prowadzi do szeregu problemów medycznych skutki uboczne.
Odkrycia te potwierdzają tak zwane badania analogowe, w których symulowane są środowiska o niskiej grawitacji na Ziemi. „Większość badań nad mikrograwitacją wykorzystuje analogi mikrograwitacji” – wyjaśnia Francis. „Są to ludzie, którym płaci się za leżenie w łóżku tygodniami lub miesiącami. To najlepszy sposób, w jaki możemy symulować mikrograwitację na Ziemi.
Programy takie jak Program łóżek Europejskiej Agencji Kosmicznej umożliwia naukowcom badanie skutków mikrograwitacji poprzez trzymanie ochotników w łóżku przechylonym w kierunku wezgłowia, co powoduje skutki podobne do mikrograwitacji krwi i płynów pędzących do głowy i zaniku mięśni z dala.
Co dzieje się z ciałami przy niskiej grawitacji?
Jednym z najbardziej problematycznych skutków długotrwałego narażenia na mikrograwitację jest atrofia mięśni, ponieważ mięśnie nie muszą wywierać żadnej siły, aby przeciwdziałać grawitacji i pozostać w pozycji pionowej. Z biegiem czasu mięśnie całego ciała zanikają, powodując poważne problemy, gdy astronauci wracają do ziemskiego środowiska o pełnej grawitacji. Dlatego astronauci na pokładzie ISS ćwiczą codziennie przez dwie godziny, aby ich mięśnie pracowały jak najlepiej.
Inne problemy powodowane przez mikrograwitację obejmują utratę gęstości kości — szacunki dotyczące potencjalnych skutków misji na Marsa wskazują, że astronauci mogą stracić nawet połowę swojej masy szkieletowej, Francis powiedział, chociaż podkreślił, że szacunki te mają charakter czysto spekulacyjny – podobnie jak utrata wydolności sercowo-naczyniowej, problemy z zatokami i pogorszenie wzroku spowodowane zmianami w kształcie gałka oczna.
To tylko niektóre z objawów wykrywanych przez NASA w swoim przełomowym badaniu bliźniaków, w którym astronauta Scott Kelly spędził rok w kosmosie, zanim porównano jego fizjologię z fizjologią jego identycznego brata bliźniaka, Marka Kelly'ego.
„Dochodzi do redystrybucji płynów, w wyniku czego powstaje bardzo opuchnięta górna część ciała i opuchnięta głowa. Wcześniej sądzono, że ciśnienie w głowie wzrasta, co powoduje nacisk na tylną część gałki ocznej. Zaobserwowano, że u astronautów występuje zmniejszenie dopływu krwi i atrofia nerwu wzrokowego, co może być spowodowane wzrostem ciśnienia wewnątrzczaszkowego” – powiedział Francis. Jednak najnowsze dane sugerują, że ciśnienie w głowie nie jest główną przyczyną pogorszenia wzroku. Możliwe, że przyczyną tych problemów jest jakiś inny, jeszcze nieznany mechanizm.
Jeśli chodzi o dłuższe przebywanie w kosmosie, licząc dziesięciolecia lub całe życia, pojawia się jeszcze większy problem medyczny: reprodukcja. „Nie jesteśmy pewni, jak skuteczny byłby proces zapłodnienia w warunkach mikrograwitacji” – powiedział Francis. W badaniach stwierdzono, że ludzkie plemniki pływają w warunkach mikrograwitacji mniej skutecznie niż na Ziemi, zatem „nawet plemniki dostające się do komórki jajowej mogą być znacząco dotknięte.” Niedawne badania nad rozmnażaniem się myszy w stanie nieważkości wykazały, że mogły one pomyślnie zajść w ciążę, ale wkrótce to nastąpiło poroniłam.
Poczęcie człowieka z dala od Ziemi może nawet nie być możliwe, co utrudnia perspektywę zbudowania długoterminowej kolonii poza światem.
A co z grawitacją na Marsie?
Kwestią, którą należy jeszcze rozwiązać, jest dokładnie to, w jaki sposób badania prowadzone są w środowisku o zerowej grawitacji ISS będzie miała zastosowanie w środowisku Marsa o niskiej grawitacji, gdzie grawitacja wynosi około 38% tej Ziemia. Możliwe, że istnieje próg siły grawitacji, poniżej którego ciała zaczynają doświadczać problemów zdrowotnych. Lub może to być zależność liniowa, więc wpływ na astronautów na Marsie będzie mniejszy niż wpływ na astronautów na ISS. Dopóki nie będziemy mieli więcej danych na temat tego związku, nie możemy być tego pewni.
„Marsjańska grawitacja może w rzeczywistości być wystarczająco silna, aby zapobiec wielu z tych problemów” – powiedział Francis. „Jeśli masz trochę grawitacji, nawet jeśli jest ona mniejsza niż na Ziemi, i połączysz ją ze środkami zaradczymi, takimi jak ćwiczenia, może to być w porządku. To właśnie podróż tam jest uważana za główne wyzwanie.”
Przebywanie na powierzchni Marsa mogłoby utrzymać astronautów w dobrej kondycji, a nawet odzyskać część utraconej podczas podróży masy mięśniowej i szkieletowej. „Jak dotąd szacunki opierają się na tym, że astronauci przez cały czas doświadczali mikrograwitacji, ponieważ nie jesteśmy pewni, jak uwzględnić sześć miesięcy, które mogą spędzić na powierzchni”.
Słoń w pokoju: promieniowanie jonizujące
Dzięki wieloletniemu doświadczeniu ze środowiskami mikrograwitacyjnymi agencje kosmiczne opracowały strategie łagodzenia i rozwiązywania większości powodowanych przez nie problemów medycznych. Jednak gdy ludzie zaczynają eksplorować przestrzeń poza ochronnym polem magnetycznym Ziemi, pojawia się zupełnie inny problem. Poza tą bezpieczną przystanią wszystko, co porusza się w przestrzeni, jest bombardowane niebezpiecznymi promieniami kosmicznymi. Jedyne misje załogowe, które wyszły poza tę bezpieczną przystań, to misje na Księżyc, ale te obejmowały jedynie ekspozycję na promieniowanie przez okres tygodni, a nie miesięcy czy lat.
Wiemy, że promienie kosmiczne mogą uszkodzić delikatną elektronikę, dlatego statki kosmiczne zaprojektowane do podróżowania poza ziemską magnetosferę mają ekrany chroniące swoje elementy. Ale te same promienie są potencjalnie śmiertelne dla ludzi i dopiero zaczynamy rozumieć, w jaki sposób mogą wpływać na ludzkie ciało. Na przykład badania na myszach wykazały, że narażenie na promieniowanie może nie mieć wpływu tylko ciało, ale i mózgi może nawet prowadzić do zmian w zachowaniu, takich jak zwiększony poziom lęku.
Narażenie na promieniowanie nie jest czymś, czego skutki można złagodzić w taki sam sposób, jak atrofię mięśni. Jedynym sposobem ochrony astronautów przed promieniowaniem jest zbudowanie struktur fizycznych, które ochronią ich przed promieniowaniem. „Promieniowanie będzie prawdopodobnie główną przeszkodą” – powiedział Francis. „Z biologicznego punktu widzenia nie można nic zrobić, aby uchronić się przed promieniowaniem. To naprawdę będzie zależeć od projektu i inżynierii statku, a nie od biologii czy medycyny.
Zalecenia redaktorów
- Prywatna załoga NASA Ax-1 ma dodatkowy czas w kosmosie
- Ten fajny film o stacji kosmicznej wywoła uśmiech na Twojej twarzy
- NASA ujawnia datę kolejnego startu astronauty SpaceX
- Zdjęcia przypominające Marsa przedstawiają dramatyczny widok naszej planety
- Helikopter NASA na Marsa celuje w nowy rekord podczas następnego lotu
Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.
