Zdravotné problémy, ktoré by mohli ukončiť prieskum hlbokého vesmíru

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Ak áno, potom vám odporúčame, aby ste sa oboznámili s výberom 20 najpravdepodobnejších zdravotných problémov, ktorým budú musieť čeliť priekopníci éry kolonizácie ľudského vesmíru (ak ich nevyriešime do tohto momentu).

Problémy so srdcom

Západný lekársky výskum a pozorovanie 12 astronautov ukázali, že pri dlhšom vystavení mikrogravitácii sa ľudské srdce stáva sférickým o 9,4 percenta silnejšie, čo môže následne spôsobiť rôzne problémy s jeho prácou. Tento problém môže byť obzvlášť naliehavý počas dlhých vesmírnych ciest, napríklad na Mars.

"Srdce vo vesmíre funguje iným spôsobom ako v podmienkach zemskej gravitácie, čo zase môže viesť k strate svalovej hmoty," - hovorí Dr James Thomas z NASA.

"Toto všetko bude mať po návrate na Zem vážne následky, preto v súčasnosti hľadáme možné spôsoby, ako sa vyhnúť alebo aspoň znížiť túto stratu svalovej hmoty."

Odborníci poznamenávajú, že po návrate na Zem srdce nadobudne svoj pôvodný tvar, no nikto nevie, ako sa jeden z najdôležitejších orgánov nášho tela bude správať po dlhých letoch. Lekári už poznajú prípady, keď vracajúci sa astronauti pociťovali závraty a dezorientáciu. V niektorých prípadoch dochádza k prudkej zmene krvného tlaku (dochádza k prudkému poklesu), najmä keď sa človek snaží postaviť. Niektorí astronauti navyše počas misií pociťujú arytmie (abnormálne srdcové rytmy).

Výskumníci poznamenávajú, že je potrebné vyvinúť metódy a pravidlá, ktoré umožnia cestujúcim v hlbokom vesmíre vyhnúť sa týmto typom problémov. Ako už bolo uvedené, takéto metódy a pravidlá by mohli byť užitočné nielen pre astronautov, ale aj pre obyčajných ľudí na Zemi - tých, ktorí majú problémy so srdcom, ako aj tých, ktorí majú predpísaný odpočinok na lôžku.

Momentálne sa začal päťročný výskumný program, ktorého úlohou bude zistiť mieru vplyvu vesmíru na akceleráciu rozvoja aterosklerózy (ochorenie ciev) u astronautov.

Opitosť a duševné poruchy

Hoci anonymný prieskum, ktorý uskutočnila NASA, vyvrátil podozrenia z častej konzumácie alkoholu astronautmi, v roku 2007 sa vyskytli dva prípady, kedy skutočne opití astronauti NASA mohli lietať vo vnútri ruskej kozmickej lode Sojuz. Ľuďom bolo zároveň umožnené lietať aj po tom, čo lekári, ktorí týchto astronautov na let pripravovali, ako aj ďalší členovia misie povedali svojim nadriadeným o veľmi horúcom stave svojich kolegov.

Podľa vtedajšej bezpečnostnej politiky NASA hovorila o oficiálnom zákaze konzumácie alkoholu astronautmi 12 hodín pred tréningovými letmi. Fungovanie tohto pravidla sa mlčky predpokladalo aj počas trvania vesmírnych letov. Po vyššie uvedenom incidente však NASA pobúrila taká neopatrnosť astronautov, že sa agentúra rozhodla toto pravidlo ohľadom cestovania do vesmíru zoficiálniť.

Bývalý astronaut Mike Mallane raz povedal, že astronauti pred letom pili alkohol, aby dehydrovali telo (alkohol dehydruje), aby v konečnom dôsledku znížili záťaž močového mechúra a zrazu nechceli použiť toaletu v čase štartu.

Psychologické hľadisko malo svoje miesto aj medzi nebezpečenstvom pri vesmírnych misiách. Počas vesmírnej misie Skylab 4 boli astronauti natoľko „unavení“komunikáciou s centrom riadenia vesmírnych letov, že takmer na deň vypli rádiovú komunikáciu a ignorovali správy z NASA. Po tomto incidente sa vedci snažia identifikovať a riešiť potenciálne negatívne psychologické účinky, ktoré by mohli vyplynúť zo stresujúcejších a zdĺhavejších misií na Mars.

Nedostatok spánku a užívanie liekov na spanie

Desaťročná štúdia ukázala, že astronauti zjavne nemajú dostatok spánku v posledných týždňoch pred štartom a počas štartu vesmírnych misií. Spomedzi respondentov traja zo štyroch priznali, že užívali lieky, ktoré im pomáhali spať, aj keď užívanie takýchto liekov môže byť nebezpečné počas letu na kozmickej lodi a pri práci s inými zariadeniami. Najnebezpečnejšia by v tomto prípade mohla nastať situácia, keď astronauti užívali v rovnakom čase rovnaký liek. V tomto prípade by v čase mimoriadnej udalosti, ktorá si vyžaduje urgentné riešenie, mohli akurát prespať.

Napriek tomu, že NASA určila každému astronautovi spánok aspoň osem a pol hodiny denne, väčšina z nich si počas misií každý deň oddýchla len asi šesť hodín. K vážnosti tohto zaťaženia organizmu prispel fakt, že počas posledných troch mesiacov tréningu pred letom ľudia spali menej ako šesť a pol hodiny denne.

„Budúce misie na Mesiac, Mars a ďalej si budú vyžadovať účinnejšie opatrenia na riešenie nedostatku spánku a optimalizáciu ľudského výkonu pri letoch do vesmíru,“povedal vedúci výskumník Dr. Charles Kzeiler.

„Tieto opatrenia by mohli zahŕňať zmeny pracovného harmonogramu, ktoré sa budú vykonávať s prihliadnutím na vystavenie osoby určitým svetelným vlnám, ako aj zmeny v stratégii správania posádky, aby sa pohodlnejšie dostala do stavu spánku, ktorý je nevyhnutné obnoviť zdravie, silu a dobrú náladu na druhý deň."

Strata sluchu

Výskum ukázal, že od čias misií raketoplánov niektorí astronauti zaznamenali dočasnú významnú a menej výraznú stratu sluchu. Najčastejšie boli zaznamenané, keď boli ľudia vystavení vysokým zvukovým frekvenciám. Menšiu alebo veľmi výraznú stratu sluchu mali po návrate na Zem aj členovia posádky sovietskej vesmírnej stanice Saljut-7 a ruskej Miry. Opäť platí, že vo všetkých týchto prípadoch bolo príčinou čiastočnej alebo úplnej dočasnej straty sluchu vystavenie vysokým zvukovým frekvenciám.

Posádka Medzinárodnej vesmírnej stanice je povinná každý deň nosiť štuple do uší. Na zníženie hluku na palube ISS bolo okrem iných opatrení navrhnuté použitie špeciálnych zvukovoizolačných tesnení vo vnútri stien stanice, ako aj inštalácia tichších ventilátorov.

Okrem hlučného pozadia však môžu stratu sluchu ovplyvniť aj iné faktory: napríklad stav atmosféry vo vnútri stanice, zvýšenie vnútrolebkového tlaku a zvýšená hladina oxidu uhličitého vo vnútri stanice.

V roku 2015 plánuje NASA s pomocou posádky ISS začať skúmať možné spôsoby, ako sa vyhnúť následkom straty sluchu počas jednoročných misií. Vedci chcú zistiť, ako dlho sa dá týmto účinkom vyhnúť, a zistiť prijateľné riziko spojené so stratou sluchu. Kľúčovou úlohou experimentu bude zistiť, ako úplne minimalizovať stratu sluchu, a to nielen počas konkrétnej vesmírnej misie.

Kamene v obličkách

U jedného z desiatich ľudí na Zemi sa skôr či neskôr rozvinie problém s obličkovými kameňmi. Táto otázka sa však stáva oveľa akútnejšou, pokiaľ ide o astronautov, pretože vo vesmíre začnú kosti tela strácať užitočné látky ešte rýchlejšie ako na Zemi. Vo vnútri tela sa vylučujú soli (fosforečnan vápenatý), ktoré prenikajú do krvného obehu a hromadia sa v obličkách. Tieto soli môžu byť zhutnené a majú formu kameňov. Zároveň sa veľkosť týchto kameňov môže líšiť od mikroskopických až po celkom vážne - až do veľkosti vlašského orecha. Problém je v tom, že tieto kamene môžu blokovať krvné cievy a iné toky, ktoré vyživujú orgán alebo odstraňujú prebytočné látky z obličiek.

Pre astronautov je riziko vzniku obličkových kameňov nebezpečnejšie, pretože v podmienkach mikrogravitácie sa môže objem krvi v tele zmenšiť. Okrem toho mnohí astronauti nepijú 2 litre tekutín denne, čo by zase mohlo zabezpečiť úplnú hydratáciu ich tela a zabrániť stagnácii kameňov v obličkách, pričom by spolu s močom odvádzali aj ich čiastočky.

Je potrebné poznamenať, že najmenej 14 amerických astronautov vyvinulo problém s obličkovými kameňmi takmer okamžite po dokončení svojich vesmírnych misií. V roku 1982 bol zaznamenaný prípad akútnej bolesti u člena posádky na palube sovietskej stanice Saljut-7. Astronaut dva dni trpel silnými bolesťami, pričom jeho spoločníkovi nezostávalo nič iné, len bezmocne sledovať utrpenie svojho kolegu. Najprv všetci mysleli na akútny zápal slepého čreva, no po chvíli spolu s kozmonautovým močom vyšiel aj malý obličkový kameň.

Vedci už veľmi dlho vyvíjajú špeciálny ultrazvukový prístroj veľkosti stolného počítača, ktorý dokáže odhaliť obličkové kamene a odstrániť ich pomocou impulzov zvukových vĺn. Zdá sa, že na palube lode vedľa Marsu by sa niečo také určite mohlo hodiť …

Pľúcna choroba

Napriek tomu, že zatiaľ s istotou nevieme, aké negatívne účinky na zdravie môže spôsobiť prach z iných planét či asteroidov, vedci si stále uvedomujú niektoré veľmi nepríjemné následky, ktoré sa môžu prejaviť v dôsledku vystavenia mesačnému prachu.

Najzávažnejší účinok vdychovania prachu bude pravdepodobne na pľúca. Neuveriteľne ostré čiastočky mesačného prachu však môžu vážne poškodiť nielen pľúca, ale aj srdce a zároveň spôsobiť celý rad rôznych neduhov, od ťažkých zápalov orgánov až po rakovinu. Podobné účinky môže spôsobiť napríklad azbest.

Ostré prachové častice môžu poškodiť nielen vnútorné orgány, ale spôsobiť aj zápaly a odreniny na pokožke. Na ochranu je potrebné použiť špeciálne viacvrstvové materiály podobné kevlaru. Mesačný prach môže ľahko poškodiť očné rohovky, čo môže byť pre ľudí vo vesmíre najvážnejšia núdza.

Vedci s poľutovaním konštatujú, že nie sú schopní modelovať mesačnú pôdu a vykonať celý súbor testov potrebných na určenie účinkov lunárneho prachu na telo. Jednou z ťažkostí pri riešení tohto problému je, že na Zemi nie sú prachové častice vo vákuu a nie sú neustále vystavené žiareniu. Iba dodatočné štúdie prachu priamo na povrchu samotného Mesiaca, a nie v laboratóriu, môžu vedcom poskytnúť potrebné údaje na vývoj účinných metód ochrany pred týmito drobnými toxickými zabijakmi.

Zlyhanie imunitného systému

Náš imunitný systém sa mení a reaguje na akékoľvek, aj tie najmenšie zmeny v našom tele. Nedostatok spánku, nedostatočný príjem živín alebo aj bežný stres, to všetko môže oslabiť náš imunitný systém. Ale toto je na Zemi. Zmena imunitného systému vo vesmíre môže časom prerásť do bežného prechladnutia alebo niesť potenciálne nebezpečenstvo v rozvoji oveľa závažnejších ochorení.

Vo vesmíre sa rozloženie imunitných buniek v tele príliš nemení. Oveľa väčšiu hrozbu pre zdravie môžu spôsobiť zmeny vo fungovaní týchto buniek. Keď sa fungovanie bunky zníži, môžu sa už potlačené vírusy v ľudskom tele znovu prebudiť. A robiť to prakticky tajne, bez prejavov príznakov ochorenia. Keď sa imunitné bunky stanú aktívnejšími, imunitný systém prehnane reaguje na podnety, čo spôsobuje alergické reakcie a iné vedľajšie účinky, ako sú kožné vyrážky.

„Veci ako žiarenie, baktérie, stres, mikrogravitácia, poruchy spánku a dokonca aj izolácia môžu ovplyvniť fungovanie imunitného systému členov posádky,“hovorí imunológ NASA Brian Krushin.

"Dlhodobé vesmírne misie zvýšia riziko infekcií, precitlivenosti a autoimunitných problémov u astronautov."

Na riešenie problémov s imunitným systémom plánuje NASA využiť nové metódy protiradiačnej ochrany, nový prístup k vyváženej výžive a medicíne.

Radiačné hrozby

Súčasný veľmi nezvyčajný a veľmi dlhotrvajúci nedostatok slnečnej aktivity by mohol prispieť k nebezpečným zmenám úrovne žiarenia vo vesmíre. Za posledných 100 rokov sa nič podobné nestalo.

„Hoci takéto udalosti nie sú nevyhnutne brzdiacim faktorom pre dlhé misie na Mesiac, asteroidy alebo dokonca Mars, samotné galaktické kozmické žiarenie je faktorom, ktorý môže obmedziť plánované načasovanie týchto misií,“hovorí Nathan Schwadron z Inštitútu. oceánsky a vesmírny prieskum.

Dôsledky tohto druhu expozície môžu byť veľmi odlišné, od choroby z ožiarenia až po rozvoj rakoviny alebo poškodenie vnútorných orgánov. Nebezpečné úrovne žiarenia pozadia navyše znižujú účinnosť protiradiačnej ochrany kozmickej lode o približne 20 percent.

Len pri jednej misii na Mars môže byť astronaut vystavený 2/3 bezpečnej dávky žiarenia, ktorej môže byť v najhoršom prípade vystavený človek počas celého života. Toto žiarenie môže spôsobiť zmeny v DNA a zvýšiť riziko rakoviny.

"Pokiaľ ide o kumulatívnu dávku, je to rovnaké, ako robiť kompletné CT vyšetrenie tela každých 5-6 dní," hovorí vedec Carey Zeitlin.

Kognitívne problémy

Pri simulácii stavu bytia vo vesmíre vedci zistili, že vystavenie vysoko nabitým časticiam, dokonca aj v malých dávkach, spôsobuje, že laboratórne potkany reagujú na svoje okolie oveľa pomalšie a hlodavce sa tým stávajú podráždenejšími. Pozorovanie potkanov ukázalo aj zmenu v zložení proteínu v ich mozgu.

Vedci však rýchlo poznamenávajú, že nie všetky potkany vykazovali rovnaké účinky. Ak toto pravidlo platí pre astronautov, potom by podľa vedcov mohli identifikovať biologický marker, ktorý naznačuje a predpovedá skoré prejavy týchto účinkov u astronautov. Možno by tento marker dokonca umožnil nájsť spôsob, ako znížiť negatívne účinky vystavenia žiareniu.

Alzheimerova choroba je vážnejší problém.

"Vystavenie úrovniam žiarenia ekvivalentným tej, ktorú zažívajú ľudia pri lete na Mars, môže prispieť k rozvoju kognitívnych problémov a urýchliť zmeny vo funkcii mozgu, ktoré sú najčastejšie spojené s Alzheimerovou chorobou," hovorí neurológ Kerry O'Banion.

"Čím dlhšie ste vo vesmíre, tým väčšie je riziko vzniku choroby."

Jedným z potešujúcich faktov je, že vedcom sa už podarilo preskúmať jeden z najnešťastnejších scenárov vystavenia žiareniu. Laboratórne myši vystavili naraz úrovni žiarenia, ktorá by bola charakteristická pre celý čas misie na Mars. Ľudia letiaci na Mars budú zase vystavení radiácii v odmeranej dávke počas troch rokov letu. Vedci sa domnievajú, že ľudské telo sa dokáže prispôsobiť takýmto malým dávkam.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že plasty a ľahké materiály môžu poskytnúť ľuďom účinnejšiu ochranu pred žiarením ako v súčasnosti používaný hliník.

Strata zraku

Niektorí astronauti majú po pobyte vo vesmíre vážne problémy so zrakom. Čím dlhšie bude vesmírna misia trvať, tým väčšia je pravdepodobnosť takýchto hrozných následkov.

Spomedzi najmenej 300 amerických astronautov, ktorí prešli lekárskym vyšetrením od roku 1989, malo problémy so zrakom 29 percent ľudí, ktorí boli vo vesmíre na dvojtýždňových vesmírnych misiách, a 60 percent ľudí, ktorí niekoľko mesiacov pracovali na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice. …

Lekári z Texaskej univerzity vykonali skenovanie mozgu 27 astronautov, ktorí boli vo vesmíre viac ako mesiac. U 25 percent z nich bolo pozorované zmenšenie objemu predozadnej osi jedného alebo dvoch očných bulbov. Táto zmena vedie k ďalekozrakosti. Opäť bolo poznamenané, že čím dlhšie je človek vo vesmíre, tým je táto zmena pravdepodobnejšia.

Vedci sa domnievajú, že tento negatívny účinok možno vysvetliť stúpaním tekutiny do hlavy v podmienkach migrácie. V tomto prípade sa cerebrospinálny mok začne hromadiť v lebke a intrakraniálny tlak stúpa. Kvapalina nemôže presakovať cez kosť, preto začne vytvárať tlak na vnútornú stranu očí. Výskumníci si zatiaľ nie sú istí, či sa tento efekt zníži u astronautov, ktorí prilietajú do vesmíru na viac ako šesť mesiacov. Je však celkom zrejmé, že to bude potrebné zistiť ešte pred momentom vyslania ľudí na Mars.

Ak je problém spôsobený výlučne vnútrolebečným tlakom, potom by jedným z možných riešení bolo vytvoriť podmienky umelej gravitácie každý deň počas ôsmich hodín, kým astronauti spia. Je však predčasné povedať, či táto metóda pomôže alebo nie.

„Tento problém treba riešiť, pretože inak sa môže ukázať ako hlavný dôvod nemožnosti dlhého cestovania vesmírom,“hovorí vedec Mark Shelhamer.

Nulová gravitácia zabíja mozog

Dlhý pobyt vo vesmíre v nulovej gravitácii môže spôsobiť vážne zmeny v mozgu, zistili sibírski vedci pri skúmaní stavu myší, ktoré boli na obežnej dráhe.

Výsledky umožnia vytvoriť systémy na predchádzanie a nápravu negatívneho vplyvu stavu beztiaže na organizmus astronautov. Najzaujímavejšie zo získaných údajov sa týka dopamínového systému. Videli sme, že expresia jeho kľúčových génov sa po mesiaci na obežnej dráhe znižuje. To naznačuje, že dopamínový systém mozgu, ktorý je normálne zodpovedný za jemnú koordináciu akcií, a vo všeobecnosti - pre kontrolu pohybov, degraduje.

Z dlhodobého hľadiska môže takáto zmena viesť k rozvoju parkinsonovského stavu. Pretože ak sa zníži vaša expresia enzýmu, ktorý syntetizuje dopamín, potom sa zníži aj hladina samotného neurotransmiteru a v konečnom dôsledku sa rozvinie motorický deficit, “- cituje slová výskumníka z Laboratória neurogenomiky správania pri Federálnom výskume. Centrum Ústav cytológie a genetiky SB RAS, Anton Tsybko, oficiálna publikácia SB RAS „Veda na Sibíri“Pozri tiež Štart pilotovaného dopravného prostriedku Sojuz TMA-17M.

Vedec navyše zaznamenal zmeny v ďalšej mimoriadne dôležitej štruktúre mozgu – hypotalame. Tu sa našli známky apoptózy (naprogramovanej bunkovej „samovraždy“), ktorú s najväčšou pravdepodobnosťou vyvoláva mikrogravitácia. Už sa to potvrdilo: ako na obežnej dráhe, tak aj na Zemi – v experimentoch simulujúcich stav beztiaže – sa zvyšuje apoptóza neurónov. "Je to spojené so všeobecným zhoršením metabolizmu a ešte oveľa viac. Vzhľadom na to, že telo je už v nulovej gravitácii pod útokom, akákoľvek zmena jeho fungovania k horšiemu môže mať dosť vážne následky," vysvetlil Tsybko.

Vedci poznamenali, že tieto zmeny našťastie nie sú smrteľné a fyzická aktivita im úplne bráni. U zvierat sa fyzická aktivita obnoví do týždňa. Mozog opäť začne hromadiť stratený čas, hladina serotonínu, dopamínu sa pomerne rýchlo vráti do normálu. Do mesiaca neurodegenerácia nestihne nastať.

Vypúšťanie myší do vesmíru na dlhší čas sa stále javí ako problematické. Telesná výchova je záchranou pre kozmonautov Štúdia bola vykonaná na laboratórnych myšiach, ktoré absolvovali 30-dňovú vesmírnu cestu na biosatelite Bion-M1. Vedci poznamenávajú, že anatómia a fyziológia myší sú v mnohom podobné ľuďom, naše genómy sa zhodujú na 99 %, takže lineárne myši sú najvhodnejšími objektmi na štúdium mechanizmov adaptácie na stav beztiaže. Je tu však podstatný rozdiel: astronauti sa na rozdiel od myší vedia vedome prinútiť k pohybu, cvičia viac ako štyri hodiny denne, čiže stimulujú motorické centrá v mozgu a minimalizujú riziko poškodenia dopamínu. systém.

Ak však zostanete na obežnej dráhe aspoň dva týždne a nevykonávate žiadne špeciálne fyzické cvičenia, potom sa po návrate na Zem stav ukáže ako veľmi ťažký a vyžaduje si dlhú rehabilitáciu. "Bion" je séria sovietskych a ruských kozmických lodí vyvinutých spoločnosťou TsSKB-Progress a určených na biologický výskum. Počas 11 letov sa na nich uskutočnili pokusy s 212 potkanmi, 12 opicami a množstvom ďalších zvierat. Satelit Bion-M1 bol vypustený 19. apríla 2013 a na Zem sa vrátil o mesiac neskôr.

Okrem myší boli na palube mongolské pieskomily, jašterice gekón, ryby, sladkovodné a hroznové slimáky, larvy tesárov, mikroorganizmy, riasy, lišajníky a niektoré vyššie rastliny. K dnešnému dňu bol dokončený experiment Bion-M1. Bion-M2 má byť uvedený na trh v najbližších rokoch.