Медицина на Марсу: Како одржати здравље на Црвеној планети

Од свих изазова одвођења људи на Марс, онај од кога смо можда најдаље од решавања нема никакве везе са ракетама, стаништима или сложеним системима за филтрирање воде. Велики проблем са којим се морамо суочити су ограничења људског тела.

Наша тела су невероватно прилагодљива различитим срединама овде на Земљи, али не толико када је у питању окружење на другим планетама.

Разговарали смо са два стручњака за свемирску медицину да сазнамо о томе како лечите болесне или повређене пацијенте у свемиру и шта од великих отворених питања су када је у питању здравље астронаута које планирамо да пошаљемо у Сунчев систем.

Овај чланак је део Живот на Марсу, серија од 10 делова која истражује најсавременију науку и технологију која ће омогућити људима да заузму Марс

Тело у свемиру

Већ знамо много о како људско тело реагује на свемирске мисије захваљујући више од две деценије студија на Међународној свемирској станици (ИСС). Микрогравитација тамо доводи до низа промена у телу, укључујући губитак костију, атрофију мишића и прерасподелу течности (када нема гравитације за повлачење течности, оне се на крају скупљају у горњем делу тела), као и друге сродне проблеме као што је оштећење визију. Ови симптоми се појављују у типичним турнејама од шест месеци до годину дана које астронаути обављају на ИСС-у, што је отприлике упоредиво са количином времена које би мисији требало да отпутује на Марс.

Добра вест је да су истраживачи пронашли много начина да се супротставе овим ефектима, као што је важност неколико сати дневног вежбања како би се спречило трошење мишића.

Филипо Кастручи, хирург лета у Европској свемирској агенцији, рекао је за Дигитал Трендс да а дугорочни лет у свемир, као што је мисија на Марс, био би на много начина медицински сличан боравку на ИСС. А то значи да можемо бити разумно уверени да би астронаути могли да путују на Марс без опасности по здравље.

„За 20 година сталног боравка на ИСС-у, до данас на орбити није било здравствених услова који би захтевали медицинску евакуацију“, рекао је он и додао да је ово је помогао пажљив одабир астронаута који су на врхунцу здравља и који се прате најмање две године пре него што буду послати на мисија. „Стога, вероватноћа да ће се медицински догађај десити у мисији на Марс, иако је могућа, је мала, као што показују тренутни докази на ИСС-у.

Доктори на броду

Међутим, мала шанса за хитну медицинску помоћ није исто што и никаква шанса за хитан случај. Посада мисије на Марс би морала да буде спремна да се носи са било чим, од уобичајених притужби у вези са свемиром до случајних повреда до неочекиваних болести.

Сваки астронаут је обучен у основним медицинским вештинама, а унутар сваке посаде обично постоје најмање два члана којима се даје додатна медицинска обука да постану медицински службеници посаде (ЦМО). ЦМО су обучени до нивоа сличног болничарима, и способни су да користе медицински материјал, дистрибуирају лекове и користе дефибрилатор.

Међутим, Кастручи каже да чак и добро обучени ЦМО можда неће бити довољна медицинска подршка за мисију на Марс, тако да би дужој свемирској мисији вероватно били потребни обучени лекари да путују као део посаде.

„На путовању на Марс без могуће евакуације, свака хитна ситуација која превазилази тренутне могућности ЦМО може значајно смањити шансе пацијената за преживљавање. Стога је способност на нивоу лекара услов за продужену мисију далеко од [ниске Земљине орбите]“, рекао је он. „Два лекара хитне помоћи, да би се обезбедио вишак, са вештинама хирургије и интерне медицине, требало би да буду део посаде.

Лечење хитне медицинске помоћи у свемиру

Један од изазова лечења у потенцијалној мисији на Марс је кашњење у комуникацији између посаде и Земље. Када су астронаути на ИСС-у, лекари на земљи могу да пруже медицинску подршку у реалном времену. Али како се свемирски брод све више удаљава од Земље, комуникација се све више одлаже, са кашњењем до 20 минута између Земље и Марса. То значи да би посада Марса морала да ради аутономније у случају нужде, тако да ће подршка са земље долазити углавном у облику припрема и упутстава.

Процедурални проблеми се такође јављају када се покушавају користити одређени третмани у свемиру, тако да обука мора бити прилагођена окружењу микрогравитације.

Кастручи је навео пример маневара кардиопулмоналне реанимације (ЦПР), који на Земљи укључују пацијент лежи лицем нагоре на тврдој површини тако да спасилац може да користи његову телесну тежину да притисне груди. Међутим, то не функционише у микрогравитацији.

У свемиру, пловило мора бити опремљено посебним равним површинама које су причвршћене за оквир и за које се може причврстити повређени члан посаде. Спасилац такође мора да се причврсти за рам, тако да може стиснути грудни кош без одгуривања. И морају да гурају јаче јер не могу да искористе своју телесну тежину у компресијама грудног коша.

Све ово чини ЦПР споријим и тежим за извођење у свемиру него на земљи, а то је само један пример колико свемирска медицина може бити лукава.

Изазови Марса

Ово су врсте изазова који се јављају када се лечи медицински проблем у свемиру, а углавном се односе на живот у микрогравитацији. Када астронаути стигну до Марса, вратиће им се нешто гравитације – гравитација Марса је око 40% од Земљине – али планета ће представљати нове изазове.

Марс је изузетно прашњава средина а то може изазвати осип на кожи и иритацију очију, као и иритацију дисајних путева и загушење. То да не помињемо умор, стрес и лош сан који се могу очекивати од веома стресне мисије, као и интеракција између психологије и физичког здравља.

Али заиста велики проблем на Марсу је нешто невидљиво голим оком: зрачење. Овде на Земљи, наша планета има магнетосферу која нас штити од радијације космичких зрака и сунчевог ветра, али тога нема на Марсу. Проблем погоршава танка атмосфера Марса, која је само око 1% густине Земљине атмосфере.

Претходне мисије на Марс, попут свемирске летелице Марс Одиссеи, откриле су нивое радијације 2,5 пута веће од оних на ИСС-у. А било је тренутака када радијација нагло (вероватно у вези са соларном активношћу) на много више нивое који.

Како онда заштитити астронауте од ове невидљиве претње?

Невиђена опасност од зрачења

Знамо да изложеност зрачењу доводи људе у већи ризик од рака и дегенеративних болести и да може оштетити нервни систем. Такође може допринети развоју здравствених стања као што су катаракте или стерилитет. Недавно су доктори попут Манон Меерман, специјалисте за кардиоваскуларне болести која истражује здравље ефеката зрачења из дуготрајних свемирских мисија, открили су да срце и кардиоваскуларни систем може бити осетљива и на свемирско зрачење.

Меерман нам је рекао да је једна од забрињавајућих ствари у вези са изложеношћу зрачењу у свемиру то што не знамо довољно да са сигурношћу предвидимо какви би били здравствени ефекти. Мало је вероватно да би се астронаути разболели или умрли од тога током мисије на Марс, али дугорочно би били у већем ризику од здравствених стања опасних по живот попут рака.

Информације које имамо о зрачењу у свемиру изван ниске орбите Земље потичу из малог узорка: Врло мало људи који су посетили Месец, што не пружа довољно података за ширење закључци. Више информација можемо прикупити из упоредивих извора као што су пацијенти који су лечени радиотерапија или људи који су били изложени зрачењу у нуклеарним несрећама као што је катастрофа у Чернобиљу 1986. године. Али они могу пружити само ограничено поређење.

То је зато што постоје две врсте зрачења које треба узети у обзир за мисију на Марс: Прво, постоје галактички космички зраци, који резултирају континуираним излагањем јонима који продиру. Друго, постоје и повремени и веома снажни скокови зрачења узроковани сунчевим бакљама. Када је реч о томе како ће свака врста зрачења дугорочно утицати на здравље, постоји много тога што једноставно не знамо.

„Ако на крају желимо да проширимо свемирска путовања на Месец или на Марс, заиста морамо да заронимо дубље у то какви су ефекти те врсте зрачења на људско тело“, рекао је Мерман.

Нове методе истраживања

Пошто је зрачење тако значајно питање за свемирска путовања, то је тема која је доживела огроман раст у истраживању последњих година. Поред традиционалних истраживачких метода као што су студије на животињама, један приступ на којем Меерман и други раде је истраживање „орган на чипу“. Ово укључује изградњу чипа који садржи ћелије створене у лабораторији за симулацију одговора правог људског органа. Ово се може користити за истраживање које би студије било опасно или немогуће извести на живој особи.

Ово је тренутно велика тема истраживања који се изводи на ИСС, са надом да нас коришћење ове методе може научити више о томе како свемирско окружење утиче на људске органе. У будућности би то могао бити обећавајући пут за истраживање свемирског зрачења.

Други приступ је симулација свемирског зрачења у лабораторијама овде на Земљи. Међутим, није лако поново створити окружење радијације у свемиру, због чега постоје посебне лабораторије попут НАСА-ине лабораторије за свемирско зрачење, која користи сударач тешких јона за симулацију зрачења, важно.

Како заштитити астронауте од зрачења

Постоје идеје и истраживања о томе како заштитити астронауте од свемирског зрачења. Тренутно, свемирске агенције ограничавају животну изложеност астронаута на ниске нивое који не би требало да стварају непотребни ризик. Али за мисију на Марс, помогло би више флексибилности у погледу тога колико дуго астронаути проводе у свемиру.

Најпрактичнији приступ заштити здравља астронаута је употреба заштите, у којој се дебели лимови метала користе за заустављање зрачења и заштиту астронаута. Заштита се може применити на летелицу или станиште, омогућавајући астронаутима да се слободно крећу унутра, а има и посла се ради на заштитним прслуцима или оделима која имају уграђену заштиту ако астронаут треба да изађе ван сефа Животна средина.

Велики недостатак заштите је то што је веома тежак, што представља проблем и за лансирање ракете са минималном масом, и за људе који покушавају да се крећу док носе велику додатну тежину.

Други приступ је посматрање лекова који би могли да заштите људе од ефеката радијације, иако нисмо ни близу да имамо пилулу која може да заштити астронауте. Питање које је Меерман покренуо је да чак и када бисмо могли да створимо ефикасне лекове на Земљи, не знамо како би ови лекови функционисали у свемирском окружењу. Људско тело пролази кроз толико промена у свемиру да начини на које се лекови апсорбују могу бити различити, а ми једноставно не знам довољно да предвиди како би ово могло да изгледа.

Последња област која би потенцијално могла да помогне у одржавању здравља астронаута је проналажење начина за јачање сопственог природног имунолошког система, као што је укључивање хране богате антиоксидансима у њихову исхрану. Ово је концепт који обећава јер је много лакши за имплементацију од других решења, мада је и ово истраживање веома у раној фази.

Превише непознаница

Велики проблем за докторе медицине као што је Меерман је колико има непознаница када је у питању здравље астронаута који иду на Марс. Једноставно не можемо са сигурношћу да кажемо који би дугорочни здравствени ефекти излагања радијацији могли бити, а такође још увек немамо сигуран начин да заштитимо астронауте од ових потенцијалних ефеката.

Дакле, иако смо можда технолошки спремни да пошаљемо људе на Марс управо сада, постоји питање моралности доношења тог избора док су медицинска истраживања још у повојима. „Требало би да се запитамо да ли смо вољни да путујемо на Марс, а да не знамо тачно каквим ризицима излажемо астронауте“, рекла је она. "То је више етичко питање него научно."