Naslednji izziv za pot na Mars: človeško telo

Od Nase Program od lune do marsa ambicioznemu načrtu Elona Muska poslati milijon ljudi na Mars do leta 2050 se začne tekma, da bi človek stopil na rdeči planet. z vse bolj izpopolnjene rakete in robotika, tehnološki izzivi, ki stojijo na poti do tega cilja, hitro izginjajo.

Toda morda obstaja drugačna težava, ki ovira načrte, da bi ljudi odpeljali s planeta in jih poslali na raziskovanje preostalega sončnega sistema. S človeškim telesom v vesolju se dogajajo čudne stvari in morali bomo najti načine za reševanje teh zdravstvenih težav če želimo poslati astronavte na dolgotrajne misije, kot je nekajletna misija na Mars zahtevati.

Digital Trends se je pogovarjal s kardiologom z University College London dr. Rohinom Francisom, ki je izvajal študije vesoljske medicine, o tem, kako se človeška telesa odzivajo na dolgoročno bivanje v vesoljskem okolju in kaj bi to lahko pomenilo za misije s posadko Mars.

Kaj vemo o človeškem telesu v vesolju

Ko gre za vesoljske misije, obstajata dva glavna dejavnika, ki vplivata na človeško telo: mikrogravitacija in ionizirajoče sevanje.

V sedanjem stanju imamo veliko raziskav o učinkih ničelne gravitacije na telo iz let študija Mednarodna vesoljska postaja (ISS) in vemo, da bivanje v mikrogravitaciji mesece ali leta vodi do številnih zdravstvenih stranski učinki.

Te ugotovitve podpirajo tako imenovane analogne študije, v katerih se na Zemlji simulirajo okolja z nizko gravitacijo. »Večina raziskav mikrogravitacije uporablja analoge mikrogravitacije,« pojasnjuje Francis. »To so ljudje, ki so plačani za ležanje v postelji več tednov ali mesecev. To je najboljši način za simulacijo mikrogravitacije na Zemlji.«

Programi, kot je Program Evropske vesoljske agencije za posteljo omogoča raziskovalcem preučevanje učinkov mikrogravitacije tako, da prostovoljce pustijo v postelji, nagnjeni proti vzglavju, kar ustvarja podobne učinke kot mikrogravitacija krvi in ​​tekočine, ki drvijo v glavo in mišice zapravljajo stran.

Kaj se zgodi s telesi v nizki gravitaciji?

Eden najbolj problematičnih učinkov dolgotrajne izpostavljenosti mikrogravitaciji je mišična atrofija, saj mišicam ni treba izvajati nobene sile, da bi preprečile gravitacijo in ostale pokončne. Sčasoma mišice po celem telesu odmrejo, kar povzroča velike težave, ko se astronavti vrnejo v okolje s polno gravitacijo Zemlje. Zato astronavti na krovu ISS vsak dan dve uri telovadijo, da bi njihove mišice čim bolj delovale.

Druge težave, ki jih povzroča mikrogravitacija, vključujejo izgubo kostne gostote – ocene možnih učinkov misije na Mars pravijo, da bi lahko astronavti izgubili do polovico svoje skeletne mase, Francis je dejal, čeprav je poudaril, da so te ocene izključno špekulativne - kot tudi izguba srčno-žilne zmogljivosti, težave s sinusi in zmanjšan vid zaradi sprememb v obliki zrklo.

To je le nekaj simptomov, ki jih odkrije NASA v svoji pomembni študiji dvojčkov, v katerem je astronavt Scott Kelly eno leto preživel v vesolju, preden so njegovo fiziologijo primerjali s fiziologijo njegovega enojajčnega brata dvojčka Marka Kellyja.

»Dobiš prerazporeditev tekočine, tako da dobiš ta zelo napihnjen zgornji del telesa in napihnjeno glavo. Prej se je mislilo, da se pritisk v glavi dvigne in da pritisne na zadnji del zrkla. Opaženo je bilo, da imajo astronavti zmanjšano oskrbo s krvjo in atrofijo optičnega živca, kar bi lahko bilo posledica zvišanja intrakranialnega tlaka,« je dejal Francis. Vendar pa nedavni podatki kažejo, da pritisk v glavi ni glavni vzrok za zmanjšan vid. Lahko se zgodi, da te težave povzroča kakšen drug, še neznan mehanizem.

Ko gre za še daljše bivanje v vesolju, v smislu desetletij ali življenj, obstaja še večje medicinsko vprašanje: razmnoževanje. "Nismo prepričani, kako uspešen bi bil proces oploditve v mikrogravitaciji," je dejal Francis. V študijah je bilo ugotovljeno, da človeška sperma manj učinkovito plava v mikrogravitaciji kot na Zemlji, zato je lahko celo sperma, ki pride do jajčeca močno prizadeti.« Nedavne raziskave o razmnoževanju med mišmi v breztežnostnem stanju so pokazale, da lahko uspešno zanosijo, a kmalu spontani splav.

Morda sploh ne bo mogoče, da bi bili ljudje spočeti stran od Zemlje, kar zavira možnost izgradnje dolgoročne kolonije zunaj sveta.

Kaj pa gravitacija na Marsu?

Vprašanje, ki ga je treba še obravnavati, je, kako potekajo raziskave iz okolja brez gravitacije ISS bo veljal za okolje nizke gravitacije Marsa, kjer je gravitacija okoli 38 % gravitacije Zemlja. Mogoče je, da obstaja prag gravitacijske sile, pod katerim začnejo telesa doživljati zdravstvene težave. Lahko pa gre za linearno razmerje, tako da bi bili učinki na astronavte na Marsu manjši od učinkov na astronavte na ISS. Dokler ne bomo imeli več podatkov o tem razmerju, ne moremo vedeti zagotovo.

"Marsova gravitacija je lahko dejansko dovolj močna, da prepreči veliko teh težav," je dejal Francis. »Če imate nekaj gravitacije, čeprav je manjša kot na Zemlji, in to kombinirate s protiukrepi, kot so vaje, je to morda v redu. Pot tja velja za glavni izziv.«

Biti na površju Marsa bi lahko ohranilo kondicijo astronavtov ali pa bi si lahko celo povrnili nekaj mišične in skeletne mase, izgubljene na potovanju. "Dosedanje ocene temeljijo na tem, da astronavti vseskozi doživljajo mikrogravitacijo, ker nismo prepričani, kako upoštevati šest mesecev, ki bi jih lahko preživeli na površini."

Slon v sobi: Ionizirajoče sevanje

Zahvaljujoč dolgoletnim izkušnjam z mikrogravitacijskimi okolji so vesoljske agencije razvile strategije za ublažitev in reševanje večine zdravstvenih težav, ki jih povzročajo. Toda obstaja povsem drugačna težava, ki se pojavi, ko ljudje začnejo raziskovati vesolje onkraj zaščitnega magnetnega polja Zemlje. Zunaj tega varnega zavetja je vse, kar se giblje po vesolju, bombardirano z nevarnimi kozmičnimi žarki. Edine misije s posadko, ki so bile izven tega varnega zavetja, so misije na Luno, vendar so te vključevale izpostavljenost sevanju le nekaj tednov in ne mesecev ali let.

Vemo, da lahko kozmični žarki poškodujejo občutljivo elektroniko, zato imajo vesoljska plovila, ki so zasnovana za potovanje izven Zemljine magnetosfere, zaščito za zaščito svojih komponent. Toda ti isti žarki so potencialno smrtonosni za ljudi in šele začenjamo razumeti, kako lahko vplivajo na človeško telo. Na primer, raziskave na miših so pokazale, da izpostavljenost sevanju lahko vpliva na ne le telo, ampak tudi možganiin lahko celo povzroči vedenjske spremembe, kot je povečana stopnja tesnobe.

Izpostavljenost sevanju ni nekaj, česar učinke je mogoče ublažiti na enak način kot mišično atrofijo. Edini način za zaščito astronavtov pred sevanjem je izgradnja fizičnih struktur, ki jih bodo varovale pred sevanjem. "Sevanje bo verjetno glavna ovira," je dejal Francis. »Z biološkega vidika ne morete storiti ničesar, da bi se zaščitili pred sevanjem. Res bo odvisno od načrtovanja in inženiringa ladje, ne pa od biologije ali medicine.«

Priporočila urednikov

• Nasina zasebna posadka Ax-1 dobi nekaj dodatnega časa v vesolju
• Ta kul video posnetek vesoljske postaje vam bo narisal nasmeh na obraz
• NASA razkriva datum naslednje izstrelitve astronavtov SpaceX
• Fotografije, podobne Marsu, prikazujejo dramatičen pogled na naš planet
• NASA-jev helikopter za Mars cilja na nov rekord pri naslednjem poletu

Nadgradite svoj življenjski slogDigitalni trendi bralcem pomagajo slediti hitremu svetu tehnologije z vsemi najnovejšimi novicami, zabavnimi ocenami izdelkov, pronicljivimi uvodniki in enkratnimi vpogledi v vsebine.