Următoarea provocare pentru a ajunge pe Marte: corpul uman

De la NASA Programul Lună pe Marte la planul ambițios al lui Elon Musk de a trimite un milion de oameni pe Marte până în 2050, cursa pentru a pune picioarele omului pe planeta roșie este pornită. Cu rachete și robotică din ce în ce mai sofisticate, provocările tehnologice care stau în calea acestui obiectiv sunt rapid erodate.

Dar ar putea exista o problemă diferită care împiedică planurile de a scoate oamenii de pe planetă și de a-i trimite să exploreze restul sistemului solar. Corpului uman se întâmplă lucruri ciudate în spațiu și va trebui să găsim modalități de a aborda aceste probleme medicale dacă vrem să putem trimite astronauți în misiuni de lungă durată, cum ar fi câțiva ani în care o misiune pe Marte ar putea cere.

Digital Trends a vorbit cu cardiologul University College London, Dr. Rohin Francis, care a efectuat studii în medicina spațială, despre modul în care corpurile umane răspund la locuirea pe termen lung a mediului spațial și ce ar putea însemna aceasta pentru misiunile cu echipaj Marte.

Ce știm despre corpul uman în spațiu

Când vine vorba de misiunile spațiale, există doi factori principali care influențează corpul uman: microgravitația și radiațiile ionizante.

Așa cum stau lucrurile, avem o mulțime de cercetări despre efectele gravitației zero asupra organismului din anii de studiu asupra Stația Spațială Internațională (ISS) și știm că starea în microgravitație timp de luni sau ani duce la o serie de acțiuni medicale efecte secundare.

Aceste constatări sunt susținute de ceea ce se numesc studii analogice, în care mediile cu gravitație scăzută sunt simulate pe Pământ. „Majoritatea cercetărilor privind microgravitația utilizează analogi de microgravitație”, explică Francis. „Aceștia sunt oameni care sunt plătiți să stea în pat săptămâni sau luni la un moment dat. Acesta este cel mai bun mod pe care îl avem de a simula microgravitația pe Pământ.”

Programe precum Programul Agenției Spațiale Europene de odihnă la pat permite cercetătorilor să studieze efectele microgravitației ținând voluntarii într-un pat înclinat spre capătul capului, care creează efecte similare cu microgravitația sângelui și fluidelor care se repetă la cap și pierderea mușchilor departe.

Ce se întâmplă cu corpurile cu gravitație scăzută?

Unul dintre cele mai problematice efecte ale expunerii pe termen lung la microgravitație este atrofia musculară, deoarece mușchii nu trebuie să exercite nicio forță pentru a contracara gravitația și a rămâne în poziție verticală. De-a lungul timpului, mușchii din întregul corp se ofilesc, provocând probleme majore atunci când astronauții se întorc în mediul cu gravitație completă de pe Pământ. Acesta este motivul pentru care astronauții de la bordul ISS exercită timp de două ore în fiecare zi, pentru a-și menține mușchii să lucreze cât mai mult posibil.

Alte probleme cauzate de microgravitație includ pierderea densității osoase - estimările efectelor potențiale ale unei misiuni pe Marte spun că astronauții ar putea pierde până la jumătate din masa lor scheletică, Francis. a spus, deși a subliniat că aceste estimări sunt pur speculative - precum și pierderea capacității cardiovasculare, problemele sinusurilor și reducerea vederii din cauza modificărilor formei globul ocular.

Acestea sunt doar câteva dintre simptomele găsite de NASA în studiul său de referință pe gemeni, în care astronautul Scott Kelly a petrecut un an în spațiu înainte de a avea fiziologia sa în comparație cu cea a fratelui său geamăn identic, Mark Kelly.

„Aveți o redistribuire a lichidului, astfel încât să obțineți această parte superioară foarte umflată a corpului și capul umflat. Anterior, se credea că presiunea în cap crește și aceasta se împinge pe partea din spate a globului ocular. S-a observat că astronauții au o reducere a aportului de sânge și o atrofie a nervului optic, care s-ar putea datora unei creșteri a presiunii intracraniene”, a spus Francis. Cu toate acestea, date recente au sugerat că presiunea din cap nu este cauza principală a reducerii vederii. Este posibil ca un alt mecanism, încă necunoscut, să cauzeze aceste probleme.

Când vine vorba de a petrece și mai mult timp în spațiu, în termeni de decenii sau durate de viață, există o problemă medicală și mai mare: reproducerea. „Nu suntem siguri cât de succes ar avea procesul de fertilizare în microgravitație”, a spus Francis. În studii, s-a descoperit că sperma umană înoată mai puțin eficient în microgravitație decât pe Pământ, așa că „chiar și spermatozoizii care ajung la ovul ar putea fi afectate semnificativ.” Cercetările recente privind reproducerea în rândul șoarecilor cu gravitate zero au descoperit că aceștia ar putea concepe cu succes, dar că în curând avortat.

Este posibil să nu fie posibil ca oamenii să fie concepuți departe de Pământ, ceea ce împiedică perspectiva construirii unei colonii pe termen lung în afara lumii.

Dar gravitația de pe Marte?

O problemă care încă nu a fost abordată este exact modul în care cercetarea din mediul cu gravitate zero ISS se va aplica mediului cu gravitație scăzută de pe Marte, unde gravitația este de aproximativ 38% cea a lui Pământ. S-ar putea să existe un prag de forță gravitațională sub care corpurile încep să se confrunte cu probleme medicale. Sau ar putea fi o relație liniară, astfel încât efectele asupra astronauților de pe Marte ar fi mai mici decât efectele asupra astronauților de pe ISS. Până când vom avea mai multe date despre această relație, nu există nicio modalitate de a ști sigur.

„Gravația marțiană poate fi de fapt suficient de puternică pentru a preveni multe dintre aceste probleme”, a spus Francis. „Dacă ai ceva gravitație, chiar dacă este mai mică decât pe Pământ, și combini asta cu contramăsuri precum exerciții, poate fi în regulă. Călătoria acolo este considerată principala provocare.”

Aflarea pe suprafața lui Marte ar putea menține starea astronauților sau chiar ar putea recâștiga o parte din masa musculară și scheletică pierdută în călătorie. „Estimările de până acum se bazează pe astronauții care se confruntă cu microgravitația, pentru că nu suntem siguri cum să luăm în considerare cele șase luni pe care le-ar putea petrece la suprafață.”

Elefantul din cameră: radiații ionizante

Datorită anilor de experiență în mediile microgravitaționale, agențiile spațiale au dezvoltat strategii pentru atenuarea și abordarea majorității problemelor medicale cauzate de acestea. Dar există o problemă cu totul diferită care apare odată ce oamenii încep să exploreze spațiul dincolo de câmpul magnetic protector al Pământului. În afara acestui refugiu sigur, tot ce se mișcă prin spațiu este bombardat cu raze cosmice periculoase. Singurele misiuni cu echipaj care au ieșit în afara acestui refugiu sigur sunt misiunile pe Lună, dar acelea au implicat doar expuneri la radiații pentru perioade de săptămâni, mai degrabă decât luni sau ani.

Știm că razele cosmice pot deteriora electronicele delicate, așa că navele spațiale care sunt proiectate să călătorească dincolo de magnetosfera Pământului au ecrane pentru a-și proteja componentele. Dar aceleași raze sunt potențial mortale pentru oameni și abia începem să înțelegem cum ar putea afecta corpul uman. De exemplu, cercetările la șoareci au descoperit că expunerea la radiații nu poate afecta doar corpul, ci și creierulși poate duce chiar la schimbări de comportament, cum ar fi rate crescute de anxietate.

Expunerea la radiații nu este ceva ale cărui efecte pot fi ameliorate în același mod în care poate fi atrofia musculară. Singura modalitate de a proteja astronauții de radiații este construirea unor structuri fizice care să-i țină în siguranță. „Probabil, radiațiile vor fi principalul obstacol”, a spus Francis. „Nu poți face nimic din punct de vedere biologic pentru a te proteja de radiații. Va depinde într-adevăr de proiectarea navei și de inginerie, mai degrabă decât de biologie sau medicină.”

Recomandările editorilor

• Echipajul privat al Ax-1 al NASA are ceva timp suplimentar în spațiu
• Acest videoclip grozav al stației spațiale vă va pune zâmbetul pe buze
• NASA dezvăluie data pentru următoarea lansare a astronautului SpaceX
• Fotografiile asemănătoare lui Marte arată o vedere dramatică asupra propriei noastre planete
• Elicopterul Marte al NASA vizează un nou record la următorul zbor

Îmbunătățește-ți stilul de viațăDigital Trends îi ajută pe cititori să țină cont de lumea rapidă a tehnologiei cu toate cele mai recente știri, recenzii distractive despre produse, editoriale perspicace și anticipări unice.