Medicína na Marse: Ako si udržať zdravie na Červenej planéte

Zo všetkých výziev dostať ľudí na Mars, tá, ktorú by sme mohli byť najďalej od riešenia, nemá nič spoločné s raketami, biotopmi alebo zložitými systémami filtrácie vody. Veľkým problémom, ktorému musíme čeliť, sú obmedzenia ľudského tela.

Naše telá sa neuveriteľne prispôsobujú rôznym prostrediam tu na Zemi, ale nie až tak, pokiaľ ide o prostredie na iných planétach.

Rozprávali sme sa s dvomi odborníkmi na vesmírnu medicínu, aby sme sa dozvedeli, ako liečite chorých alebo zranených pacientov vo vesmíre a aké z veľkých otvorených otázok sú otázky týkajúce sa zdravia astronautov, ktorých plánujeme vyslať do slnečnej sústavy.

Tento článok je súčasťou Život na Marse, 10-dielna séria, ktorá skúma špičkovú vedu a technológiu, ktorá ľuďom umožní okupovať Mars

Telo vo vesmíre

Už o tom vieme veľa ako ľudské telo reaguje na vesmírne misie vďaka viac ako dvom desaťročiam štúdií na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS). Prostredie mikrogravitácie tam vedie k rôznym zmenám v tele, vrátane úbytku kostnej hmoty, svalovej atrofie a redistribúcie tekutín. (keď neexistuje gravitácia, ktorá by stiahla tekutiny dole, skončia sa hromadením v hornej časti tela), ako aj ďalšie súvisiace problémy, ako napr. vízie. Tieto symptómy sa objavujú pri typických prehliadkach trvajúcich šesť mesiacov až jeden rok, ktoré astronauti vykonávajú na ISS, čo je zhruba porovnateľné s časom, ktorý by misia trvala na cestu na Mars.

Dobrou správou je, že vedci našli mnoho spôsobov, ako čeliť týmto účinkom, ako napríklad dôležitosť niekoľkohodinového denného cvičenia, aby sa zabránilo ochabovaniu svalov.

Filippo Castrucci, letový chirurg z Európskej vesmírnej agentúry, pre Digital Trends povedal, že a dlhodobý vesmírny let, akým je napríklad misia na Mars, by sa z lekárskeho hľadiska v mnohom podobal pobytu na ISS. A to znamená, že si môžeme byť celkom istí, že astronauti by boli schopní cestovať na Mars bez toho, aby došlo k ohrozeniu zdravia.

„Za 20 rokov trvalého osídlenia ISS sa doteraz na obežnej dráhe nevyskytli žiadne zdravotné stavy vyžadujúce lekársku evakuáciu,“ povedal a dodal, že pomohol starostlivým výberom astronautov, ktorí sú na vrchole zdravia a ktorí sú monitorovaní najmenej dva roky pred vyslaním na poslanie. "Preto je pravdepodobnosť výskytu lekárskej udalosti pri misii na Mars, hoci je možná, nízka, ako ukazujú súčasné dôkazy na ISS."

Lekári na palube

Nízka šanca na zdravotnú pohotovosť však nie je to isté ako žiadna šanca na núdzovú situáciu. Posádka misie na Marse by musela byť pripravená vysporiadať sa s čímkoľvek, od bežných sťažností súvisiacich s vesmírom cez náhodné zranenia až po neočakávané choroby.

Každý astronaut je vyškolený v základných lekárskych zručnostiach a v rámci každej posádky sú zvyčajne najmenej dvaja členovia, ktorí absolvujú dodatočný lekársky výcvik, aby sa stali dôstojníkmi posádky (CMO). CMO sú vyškolení na podobnej úrovni ako záchranári a sú schopní používať zdravotnícky materiál, distribuovať lieky a používať defibrilátor.

Castrucci však hovorí, že ani dobre vyškolení CMO nemusia byť dostatočnou lekárskou podporou pre misiu na Mars, takže dlhšia vesmírna misia by pravdepodobne potrebovala vyškolených lekárov, ktorí by cestovali ako súčasť posádky.

„Pri cestovaní na Mars bez možnosti evakuácie môže akákoľvek núdzová situácia presahujúca súčasné možnosti CMO výrazne znížiť šance pacienta na prežitie. Preto je pri dlhšej misii mimo [nízkej obežnej dráhy Zeme] požiadavkou schopnosť na úrovni lekára,“ povedal. "Súčasťou posádky by mali byť dvaja lekári pohotovostnej starostlivosti, aby sa zabezpečila nadbytočnosť, so zručnosťami v oblasti chirurgie a internej medicíny."

Ošetrenie lekárskej pohotovosti vo vesmíre

Jednou z výziev liečby na potenciálnej misii na Mars je oneskorenie komunikácie medzi posádkou a Zemou. Keď sú astronauti na ISS, lekári na zemi môžu poskytovať lekársku podporu v reálnom čase. Ale ako sa kozmická loď vzďaľuje od Zeme, komunikácia sa oneskoruje čoraz viac, s oneskorením medzi Zemou a Marsom až 20 minút. To znamená, že posádka Marsu by musela v prípade núdze fungovať autonómnejšie, takže podpora zo zeme bude väčšinou vo forme príprav a pokynov.

Procedurálne problémy vznikajú aj pri pokuse o použitie určitých ošetrení vo vesmíre, takže tréning musí byť prispôsobený prostrediu mikrogravitácie.

Castrucci uviedol príklad manévrov kardiopulmonálnej resuscitácie (KPR), ktoré na Zemi zahŕňajú pacient leží tvárou nahor na tvrdom povrchu, takže záchranca môže použiť svoju telesnú hmotnosť na stlačenie hrudník. To však v mikrogravitácii nefunguje.

Vo vesmíre musia byť plavidlá vybavené špeciálnymi plochými plochami, ktoré sú pripevnené k rámu a ku ktorým možno pripevniť zraneného člena posádky. Záchranca sa musí tiež pripevniť k rámu, aby mohol stlačiť hrudník bez toho, aby bol odstrčený. A musia tlačiť silnejšie, pretože nemôžu použiť svoju telesnú hmotnosť na stláčanie hrudníka.

To všetko spôsobuje, že KPR je pomalšia a ťažšie sa vykonáva vo vesmíre ako na zemi, a to je len jeden príklad toho, aká zložitá môže byť vesmírna medicína.

Výzvy Marsu

Toto sú druhy výziev, ktoré sa vyskytujú pri liečbe medicínskeho problému vo vesmíre a väčšinou súvisia so životom v mikrogravitácii. Keď astronauti dosiahnu Mars, získajú späť určitú gravitáciu – gravitácia Marsu je približne 40 % gravitácie Zeme – ale planéta bude predstavovať nové vlastné výzvy.

Mars je extrémne prašné prostredie a to by mohlo spôsobiť kožné vyrážky a podráždenie očí, ako aj podráždenie a upchatie dýchacích ciest. Nehovoriac o únave, strese a zlom spánku, ktoré možno očakávať od vysoko stresujúcej misie, ako aj o súhra medzi psychológiou a fyzickým zdravím.

Skutočne veľkým problémom na Marse je však niečo, čo je voľným okom neviditeľné: žiarenie. Tu na Zemi má naša planéta magnetosféru, ktorá nás chráni pred žiarením z kozmického žiarenia a slnečného vetra, ale na Marse nič také nie je. Problém zhoršuje tenká atmosféra Marsu, ktorá má len asi 1% hustoty zemskej atmosféry.

Predchádzajúce misie na Mars, podobne ako kozmická loď Mars Odyssey, našli úroveň radiácie 2,5-krát vyššiu ako na ISS. A boli časy, keď radiácia prerástla (pravdepodobne súvisí so slnečnou aktivitou) na oveľa vyššie úrovne.

Ako teda chrániť astronautov pred touto neviditeľnou hrozbou?

Neviditeľné nebezpečenstvo radiácie

Vieme, že vystavenie žiareniu vystavuje ľudí vyššiemu riziku rakoviny a degeneratívnych ochorení a že môže poškodiť nervový systém. Môže tiež prispieť k rozvoju zdravotných stavov, ako je katarakta alebo sterilita. Len nedávno lekári ako Manon Meerman, kardiovaskulárna špecialistka skúmajúca zdravie účinky žiarenia z dlhodobých vesmírnych misií, zistili, že srdce a kardiovaskulárny systém môže byť citlivé aj na vesmírne žiarenie.

Meerman nám povedal, že jednou zo znepokojujúcich vecí v súvislosti s vystavením žiareniu vo vesmíre je, že nevieme dosť na to, aby sme s istotou predpovedali, aké budú zdravotné účinky. Je nepravdepodobné, že by astronauti počas misie na Mars ochoreli alebo zomreli, ale z dlhodobého hľadiska by boli vystavení vyššiemu riziku život ohrozujúcich zdravotných stavov, ako je rakovina.

Informácie, ktoré máme o žiarení vo vesmíre za nízkou obežnou dráhou Zeme, pochádzajú z malej vzorky: Len veľmi málo ľudí navštívilo Mesiac, ktorý neposkytuje dostatok údajov na objasnenie závery. Môžeme získať viac informácií z porovnateľných zdrojov, ako sú pacienti, ktorí boli liečení rádioterapiu alebo ľudí, ktorí boli vystavení žiareniu pri jadrových haváriách, ako je katastrofa v Černobyle v roku 1986. Ale tieto môžu poskytnúť len obmedzené porovnanie.

Je to preto, že pri misii na Mars je potrebné zvážiť dva typy žiarenia: Po prvé, existujú galaktické kozmické lúče, ktoré vedú k nepretržitému vystaveniu prenikavým iónom. Po druhé, dochádza tiež k občasným a veľmi silným skokom žiarenia spôsobeným slnečnými erupciami. Pokiaľ ide o to, ako každý typ žiarenia ovplyvní zdravie z dlhodobého hľadiska, je toho veľa, čo jednoducho nevieme.

"Ak by sme nakoniec chceli rozšíriť vesmírne cestovanie na Mesiac alebo na Mars, musíme sa skutočne ponoriť hlbšie do toho, aké sú účinky tohto typu žiarenia na ľudské telo," povedal Meerman.

Nové výskumné metódy

Vzhľadom na to, že radiácia je taký významný problém pri cestovaní do vesmíru, je to téma, ktorá v posledných rokoch zaznamenala obrovský nárast výskumu. Okrem tradičných výskumných metód, ako sú štúdie na zvieratách, jedným z prístupov, na ktorom Meerman a ďalší pracujú, je výskum „orgánu na čipe“. To zahŕňa vytvorenie čipu obsahujúceho bunky vytvorené v laboratóriu na simuláciu reakcií skutočného ľudského orgánu. To sa dá použiť na výskum, ktorého štúdie by bolo nebezpečné alebo nemožné vykonať na živom človeku.

Toto je v súčasnosti veľká téma výskumu vykonávané na ISS, s nádejou, že pomocou tejto metódy sa môžeme dozvedieť viac o tom, ako vesmírne prostredie ovplyvňuje ľudské orgány. V budúcnosti by to mohla byť perspektívna cesta aj pre výskum vesmírneho žiarenia.

Ďalším prístupom je simulácia vesmírneho žiarenia v laboratóriách tu na Zemi. Opätovné vytvorenie radiačného prostredia vo vesmíre však nie je jednoduché, a preto špeciálne laboratóriá ako napríklad vesmírne laboratórium NASA, ktoré používa na simuláciu žiarenia ťažký iónový urýchľovač dôležité.

Ako chrániť astronautov pred žiarením

Existujú nápady a výskumy o tom, ako chrániť astronautov pred vesmírnym žiarením. V súčasnosti vesmírne agentúry obmedzujú celoživotné vystavenie astronautov na nízke úrovne, ktoré by nemali predstavovať neprimerané riziko. Ale pre misiu na Mars by pomohla väčšia flexibilita, pokiaľ ide o to, ako dlho astronauti strávia vo vesmíre.

Najpraktickejším prístupom k ochrane zdravia astronautov je použitie tienenia, pri ktorom sa na zastavenie žiarenia a udržanie bezpečnosti astronautov používajú hrubé plechy. Tienenie môže byť aplikované na kozmickú loď alebo biotop, čo umožňuje astronautom voľne sa pohybovať vo vnútri a je tu aj práca vykonáva sa na ochranných vestách alebo oblekoch, ktoré majú zabudované tienenie, ak by sa astronaut potreboval presunúť mimo trezor životné prostredie.

Veľkou nevýhodou tienenia je, že je veľmi ťažké, čo je problém tak pre vypustenie rakety s minimálnou hmotnosťou, ako aj pre ľudí, ktorí sa snažia pohybovať a majú na sebe veľkú váhu navyše.

Ďalším prístupom je pozrieť sa na lieky, ktoré by mohli chrániť ľudí pred účinkami žiarenia, aj keď ani zďaleka nemáme pilulku, ktorá môže astronautov udržať v bezpečí. Meerman nastolil problém, že aj keby sme dokázali vytvoriť účinné lieky na Zemi, nevieme, ako by tieto lieky fungovali vo vesmírnom prostredí. Ľudské telo prechádza toľkými zmenami v priestore, že spôsoby vstrebávania liekov môžu byť odlišné a my len neviem dosť predpovedať, ako by to mohlo vyzerať.

Posledná oblasť, ktorá by mohla potenciálne pomôcť udržať zdravie astronautov, je nájsť spôsoby, ako posilniť ich vlastný prirodzený imunitný systém, napríklad zahrnutím potravín bohatých na antioxidanty do ich stravy. Ide o sľubnú koncepciu, pretože je oveľa jednoduchšia na implementáciu ako iné riešenia, aj keď tento výskum je tiež veľmi v počiatočnom štádiu.

Príliš veľa neznámych

Veľkým problémom pre lekárov, ako je Meerman, je, koľko neznámych existuje, pokiaľ ide o zdravie astronautov idúcich na Mars. Len nemôžeme s istotou povedať, aké by mohli byť dlhodobé zdravotné účinky vystavenia žiareniu, a tiež ešte nemáme istý spôsob, ako chrániť astronautov pred týmito potenciálnymi účinkami.

Takže aj keď by sme mohli byť technologicky pripravení poslať ľudí na Mars práve teraz, je tu otázka morálky takejto voľby, kým je lekársky výskum stále v plienkach. „Mali by sme si položiť otázku, či sme ochotní cestovať na Mars bez toho, aby sme poznali presné riziká, ktorým vystavujeme astronautov,“ povedala. "Je to skôr etická ako vedecká otázka."