Від NASA Програма «Місяць – Марс». до амбітного плану Ілона Маска мільйон людей на Марс до 2050 року почнеться гонка за те, щоб люди потрапили на червону планету. с все більш досконалі ракети та робототехнікатехнологічні проблеми, які стоять на шляху до цієї мети, швидко зникають.
Але може бути інша проблема, яка перешкоджає планам забрати людей з планети та відправити їх досліджувати решту Сонячної системи. Дивні речі відбуваються з людським тілом у космосі, і нам потрібно буде знайти способи вирішення цих медичних проблем якщо ми хочемо мати можливість відправляти астронавтів у довготривалі місії, як-от кілька років, які може провести місія на Марс вимагати.
Рекомендовані відео
Digital Trends поспілкувався з кардіологом Університетського коледжу Лондона доктором Рохіном Френсісом, який проводив дослідження космічної медицини, про те, як людські тіла реагують на тривале перебування в космічному середовищі та що це може означати для пілотованих місій Марс.
Пов'язані
- Астронавти SpaceX Crew-4 готуються до місії на МКС наступного місяця
- Ось так виглядає званий обід на космічній станції
- Гелікоптер Mars Ingenuity завершує свій найскладніший політ
Що ми знаємо про тіло людини в космосі
Коли справа доходить до космічних місій, існує два основні фактори, які впливають на організм людини: мікрогравітація та іонізуюче випромінювання.
На сьогоднішній день у нас є багато досліджень про вплив невагомості на організм за роки досліджень Міжнародна космічна станція (МКС), і ми знаємо, що перебування в умовах мікрогравітації протягом місяців або років призводить до ряду медичних побічні ефекти.
Ці висновки підтверджуються так званими аналоговими дослідженнями, в яких симулюються середовища низької гравітації на Землі. «Більшість досліджень мікрогравітації використовують аналоги мікрогравітації», — пояснює Френсіс. «Це люди, яким платять лежати в ліжку тижнями або місяцями. Це найкращий спосіб імітувати мікрогравітацію на Землі».
Такі програми, як Програма Європейського космічного агентства з припинення сну дозволяє дослідникам вивчати вплив мікрогравітації, тримаючи добровольців у ліжку, нахиленому до голови, що створює ефекти, подібні до мікрогравітації крові та рідини, що припливає до голови та виснаження м’язів геть.
Що відбувається з тілами в умовах низької гравітації?
Одним із найбільш проблематичних ефектів тривалого впливу мікрогравітації є атрофія м’язів, оскільки м’язам не потрібно докладати жодних зусиль, щоб протидіяти гравітації та залишатися у вертикальному положенні. З часом м’язи всього тіла відмирають, що спричиняє серйозні проблеми, коли астронавти повертаються до середовища повної гравітації Землі. Ось чому астронавти на борту МКС займаються вправами по дві години щодня, щоб якомога більше підтримувати м’язи в роботі.
Інші проблеми, спричинені мікрогравітацією, включають втрату щільності кісток — оцінки потенційних наслідків місії на Марс свідчать, що астронавти можуть втратити до половини своєї скелетної маси, Френсіс сказав, хоча він зазначив, що ці оцінки є суто спекулятивними, а також втрата серцево-судинної системи, проблеми з пазухами та погіршення зору через зміни форми очне яблуко.
Це лише деякі симптоми, які виявляє NASA у своєму знаковому дослідженні близнюків, у якому астронавт Скотт Келлі провів рік у космосі, перш ніж порівняти його фізіологію з фізіологією його однояйцевого брата-близнюка Марка Келлі.
«Ви отримуєте перерозподіл рідини, так що ви отримуєте цю дуже одутлу верхню частину тіла та одутлу голову. Раніше вважалося, що тиск в голові підвищується, і це тисне на задню частину очного яблука. У астронавтів було відмічено зниження кровопостачання та атрофію зорового нерва, що могло бути пов’язано з підвищенням внутрішньочерепного тиску», – сказав Френсіс. Однак останні дані свідчать про те, що тиск у голові не є основною причиною зниження зору. Можливо, ці проблеми спричиняє якийсь інший, поки що невідомий механізм.
Коли справа доходить до ще довшого перебування в космосі, з точки зору десятиліть або життя, виникає ще більша медична проблема: репродукція. «Ми не впевнені, наскільки успішним буде процес запліднення в умовах мікрогравітації», — сказав Френсіс. У дослідженнях було виявлено, що людська сперма менш ефективно плаває в умовах мікрогравітації, ніж на Землі, тому «навіть сперма, яка потрапляє до яйцеклітини, може істотно вплинули». Нещодавні дослідження репродукції серед мишей у невагомості показали, що вони можуть успішно завагітніти, але незабаром викидень.
Можливо, люди навіть не можуть бути зачаті далеко від Землі, що гальмує перспективу побудови довгострокової колонії поза межами світу.
А як щодо гравітації на Марсі?
Питання, яке ще належить вирішити, полягає в тому, як проводити дослідження в умовах невагомості МКС застосовуватиметься до середовища низької гравітації Марса, де гравітація становить приблизно 38% від гравітації земля. Можливо, існує поріг сили тяжіння, нижче якого тіла починають відчувати медичні проблеми. Або це може бути лінійна залежність, тому вплив на астронавтів на Марсі буде меншим, ніж вплив на астронавтів на МКС. Доки ми не отримаємо більше даних про цей зв’язок, неможливо знати напевно.
«Марсіанське тяжіння насправді може бути достатньо сильним, щоб запобігти багатьом із цих проблем», — сказав Френсіс. «Якщо у вас є гравітація, навіть якщо вона менша, ніж на Землі, і ви поєднуєте це з контрзаходами, такими як вправи, це може бути добре. Саме поїздка туди вважається головним викликом».
Перебування на поверхні Марса могло б підтримувати стан астронавтів або навіть відновити частину м’язової та скелетної маси, втраченої під час подорожі. «Поки що оцінки базуються на тому, що астронавти весь час відчувають мікрогравітацію, тому що ми не впевнені, як врахувати шість місяців, які вони можуть провести на поверхні».
Слон в кімнаті: Іонізуюче випромінювання
Завдяки багаторічному досвіду роботи з середовищами мікрогравітації космічні агентства розробили стратегії пом’якшення та вирішення більшості медичних проблем, спричинених ними. Але є зовсім інша проблема, яка виникає, коли люди починають досліджувати космос за межами захисного магнітного поля Землі. За межами цієї безпечної гавані все, що рухається в космосі, бомбардується небезпечними космічними променями. Єдиними пілотованими місіями, які виходили за межі цієї безпечної гавані, були місії на Місяць, але вони передбачали вплив радіації лише на кілька тижнів, а не місяців чи років.
Ми знаємо, що космічні промені можуть пошкодити делікатну електроніку, тому космічні кораблі, призначені для подорожей за межі магнітосфери Землі, мають екрани для захисту своїх компонентів. Але ці самі промені є потенційно смертельними для людей, і ми тільки починаємо розуміти, як вони можуть впливати на організм людини. Наприклад, дослідження на мишах виявили, що вплив радіації не може вплинути тільки тіло, а й мозок, і навіть може призвести до змін у поведінці, таких як підвищення рівня тривоги.
Радіаційне опромінення – це не те, наслідки якого можна пом’якшити так само, як атрофію м’язів. Єдиний спосіб захистити космонавтів від радіації — побудувати фізичні структури, які захистять їх від радіації. «Радіація, ймовірно, стане головною перешкодою», — сказав Френсіс. «З біологічної точки зору ви нічого не можете зробити, щоб захистити себе від радіації. Справді, це буде залежати від дизайну та інженерії корабля, а не від біології чи медицини».
Рекомендації редакції
- Приватний екіпаж NASA Ax-1 отримує додатковий час у космосі
- Це класне відео космічної станції викличе посмішку на вашому обличчі
- NASA назвало дату наступного запуску астронавта SpaceX
- Фотографії, схожі на Марс, показують вражаючий вигляд нашої власної планети
- Марсіанський гелікоптер НАСА прагне встановити новий рекорд у наступному польоті
Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.
