Probleme medicale care ar putea pune capăt explorării spațiului adânc

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Dacă da, atunci vă sugerăm să vă familiarizați cu o selecție dintre cele mai probabile 20 de probleme de sănătate cu care se vor confrunta pionierii erei colonizării umane a spațiului (dacă nu le rezolvăm înainte de acest moment).

Probleme cu inima

Cercetările medicale occidentale și observarea a 12 astronauți au arătat că, odată cu expunerea prelungită la microgravitație, inima umană devine sferică cu 9,4% mai puternică, ceea ce, la rândul său, poate cauza o varietate de probleme în activitatea sa. Această problemă poate deveni deosebit de urgentă în timpul călătoriilor spațiale lungi, de exemplu, spre Marte.

„Inima din spațiu funcționează într-un mod diferit decât în condițiile gravitației Pământului, care, la rândul său, poate duce la pierderea masei musculare”, – spune dr. James Thomas de la NASA.

„Toate acestea vor avea consecințe grave după întoarcerea pe Pământ, așa că în prezent căutăm posibile modalități de a evita sau cel puțin de a reduce această pierdere de masă musculară”.

Experții notează că, după întoarcerea pe Pământ, inima își recapătă forma inițială, dar nimeni nu știe cum se va comporta unul dintre cele mai importante organe ale corpului nostru după zboruri lungi. Medicii sunt deja conștienți de cazuri în care astronauții care se întorceau au experimentat amețeli și dezorientare. În unele cazuri, există o schimbare bruscă a tensiunii arteriale (există o scădere bruscă), mai ales atunci când o persoană încearcă să se ridice. În plus, unii astronauți se confruntă cu aritmii (ritmuri cardiace anormale) în timpul misiunilor.

Cercetătorii notează necesitatea de a dezvolta metode și reguli care să permită călătorilor în spațiul adânc să evite aceste tipuri de probleme. După cum sa menționat, astfel de metode și reguli ar putea fi utile nu numai pentru astronauți, ci și pentru oamenii obișnuiți de pe Pământ - cei care se confruntă cu probleme cardiace, precum și cei cărora li se prescrie repaus la pat.

În prezent, a început un program de cercetare de cinci ani, a cărui sarcină va fi de a determina nivelul impactului spațiului asupra accelerației dezvoltării aterosclerozei (o boală a vaselor de sânge) la astronauți.

Beție și tulburări psihice

Deși un sondaj anonim realizat de NASA a clarificat suspiciunile privind consumul frecvent de alcool de către astronauți, în 2007 au existat două cazuri în care astronauților NASA, efectiv beți, li s-a permis să zboare în interiorul navei spațiale rusești Soyuz. Totodată, oamenii au avut voie să zboare chiar și după ce medicii care pregăteau acești astronauți pentru zbor, precum și alți membri ai misiunii, le-au spus superiorilor despre starea foarte caldă a colegilor.

Conform politicii de securitate a vremii, NASA a vorbit despre o interdicție oficială a consumului de alcool de către astronauți cu 12 ore înainte de zborurile de antrenament. Funcționarea acestei reguli a fost asumată în mod tacit și pe durata zborurilor spațiale. Cu toate acestea, după incidentul de mai sus, NASA a fost revoltată de o asemenea nepăsare a astronauților, încât agenția a decis să oficializeze această regulă privind călătoriile în spațiu.

Fostul astronaut Mike Mallane a spus odată că astronauții au băut alcool înainte de zbor pentru a deshidrata organismul (alcoolul se deshidratează), pentru a reduce în cele din urmă sarcina asupra vezicii urinare și brusc să nu mai folosească toaleta în momentul lansării.

Aspectul psihologic și-a avut locul și printre pericolele din misiunile spațiale. În timpul misiunii spațiale Skylab 4, astronauții au fost atât de „obosiți” să comunice cu centrul de control al zborului spațial, încât au oprit comunicațiile radio timp de aproape o zi și au ignorat mesajele NASA. În urma acestui incident, oamenii de știință încearcă să identifice și să abordeze potențialele efecte psihologice negative care ar putea apărea din misiuni mai stresante și mai lungi pe Marte.

Lipsa somnului și consumul de somnifere

Un studiu de zece ani a arătat că astronauții nu dorm suficient în ultimele săptămâni înainte de lansare și în timpul începerii misiunilor spațiale. Dintre respondenți, trei din patru au recunoscut că au folosit medicamente care i-au ajutat să doarmă, chiar dacă utilizarea unor astfel de medicamente ar putea fi periculoasă în timpul zborului cu nava spațială și când lucrează cu alte echipamente. Cea mai periculoasă situație în acest caz ar putea fi atunci când astronauții luau același medicament în același timp. În acest caz, în momentul unei urgențe care necesită o soluție urgentă, ei ar putea doar să o adormiți.

În ciuda faptului că NASA a desemnat fiecărui astronaut să doarmă cel puțin opt ore și jumătate pe zi, cei mai mulți dintre ei și-au luat doar aproximativ șase ore de odihnă în fiecare zi în timpul misiunilor. Severitatea acestei sarcini asupra corpului a fost agravată de faptul că în ultimele trei luni de antrenament înainte de zbor, oamenii au dormit mai puțin de șase ore și jumătate pe zi.

„Misiunile viitoare pe Lună, Marte și nu numai vor necesita măsuri mai eficiente pentru a aborda lipsa de somn și pentru a optimiza performanța umană în zborurile spațiale”, a spus cercetătorul principal dr. Charles Kzeiler.

„Aceste măsuri ar putea include modificări ale programului de lucru, care vor fi efectuate ținând cont de expunerea unei persoane la anumite unde luminoase, precum și modificări ale strategiei comportamentale a echipajului pentru a intra mai confortabil în starea de somn, ceea ce este imperativ pentru a restabili sănătatea, puterea și buna dispoziție a doua zi.”.

Pierderea auzului

Cercetările au arătat că încă din zilele misiunilor navetei spațiale, unii astronauți au suferit o pierdere temporară semnificativă și mai puțin semnificativă a auzului. Ele au fost observate cel mai des atunci când oamenii au fost expuși la frecvențe de sunet înalte. Membrii echipajului stației spațiale sovietice Salyut-7 și rusești Mira au avut, de asemenea, efecte minore sau foarte semnificative de pierdere a auzului după întoarcerea pe Pământ. Din nou, în toate aceste cazuri, cauza pierderii parțiale sau complete temporare a auzului a fost expunerea la frecvențe înalte de sunet.

Echipajul Stației Spațiale Internaționale trebuie să poarte dopuri pentru urechi în fiecare zi. Pentru reducerea zgomotului la bordul ISS, printre alte măsuri, s-a propus utilizarea unor garnituri speciale fonoizolante în interiorul pereților stației, precum și instalarea de ventilatoare mai silentioase.

Cu toate acestea, pe lângă fondul zgomotos, alți factori pot afecta pierderea auzului: de exemplu, starea atmosferei din interiorul stației, o creștere a presiunii intracraniene și un nivel crescut de dioxid de carbon în interiorul stației.

În 2015, NASA plănuiește, cu ajutorul echipajului ISS, să înceapă să exploreze posibile modalități de a evita efectele pierderii auzului în timpul misiunilor de un an. Oamenii de știință vor să vadă cât timp pot fi evitate aceste efecte și să afle riscul acceptabil asociat cu pierderea auzului. Sarcina cheie a experimentului va fi de a determina cum să minimizeze complet pierderea auzului, și nu doar în timpul unei misiuni spațiale specifice.

Pietre la rinichi

Unul din zece oameni de pe Pământ dezvoltă mai devreme sau mai târziu o problemă de pietre la rinichi. Cu toate acestea, această întrebare devine mult mai acută când vine vorba de astronauți, deoarece în spațiu, oasele corpului încep să piardă substanțe utile chiar mai repede decât pe Pământ. În interiorul organismului sunt secretate săruri (fosfat de calciu), care pătrund în fluxul sanguin și se acumulează în rinichi. Aceste săruri pot fi compactate și iau forma de pietre. În același timp, dimensiunea acestor pietre poate varia de la microscopică la destul de serioasă - până la dimensiunea unei nuci. Problema este că aceste pietre pot bloca vasele de sânge și alte fluxuri care hrănesc organul sau pot elimina excesul de substanțe din rinichi.

Pentru astronauți, riscul de a dezvolta pietre la rinichi este mai periculos, deoarece în condiții de microgravitație, volumul de sânge din interiorul corpului poate scădea. În plus, mulți astronauți nu beau 2 litri de lichide pe zi, care, la rândul lor, ar putea asigura o hidratare completă a corpului lor și ar putea împiedica stagnarea pietrelor la rinichi, eliminându-le particulele împreună cu urina.

Se observă că cel puțin 14 astronauți americani au dezvoltat o problemă cu pietrele la rinichi aproape imediat după finalizarea misiunilor lor spațiale. În 1982, un caz de durere acută a fost înregistrat la un membru al echipajului de la bordul stației sovietice Salyut-7. Astronautul a suferit de dureri severe timp de două zile, în timp ce însoțitorul său nu a avut de ales decât să urmărească neputincios suferința colegului său. La început, toată lumea s-a gândit la apendicita acută, dar după un timp a apărut o mică piatră la rinichi cu urina cosmonautului.

Oamenii de știință au dezvoltat o mașină specială cu ultrasunete de dimensiunea unui computer desktop de foarte mult timp, care poate detecta pietrele la rinichi și le poate elimina folosind impulsuri de unde sonore. Se pare că la bordul navei de lângă Marte, așa ceva ar putea fi cu siguranță util…

Boala pulmonară

În ciuda faptului că nu știm încă cu certitudine ce efecte negative asupra sănătății pot fi cauzate de praful de pe alte planete sau asteroizi, oamenii de știință sunt încă conștienți de unele consecințe foarte neplăcute care se pot manifesta ca urmare a expunerii la praful lunar.

Cel mai grav efect al inhalării de praf este probabil asupra plămânilor. Cu toate acestea, particulele incredibil de ascuțite de praf de lună pot provoca daune grave nu numai plămânilor, ci și inimii, provocând în același timp o mulțime de afecțiuni variate, de la inflamarea severă a organelor și terminând cu cancer. De exemplu, azbestul poate provoca efecte similare.

Particulele de praf ascuțite pot dăuna nu numai organelor interne, ci pot provoca și inflamații și abraziuni ale pielii. Pentru protecție, este necesar să folosiți materiale speciale cu mai multe straturi asemănătoare Kevlarului. Praful lunar poate deteriora cu ușurință corneea ochilor, care, la rândul său, poate fi cea mai gravă urgență pentru oameni din spațiu.

Oamenii de știință regretă să constate că nu sunt în măsură să modeleze solul lunar și să efectueze setul complet de teste necesare pentru a determina efectele prafului lunar asupra corpului. Una dintre dificultățile în rezolvarea acestei probleme este că, pe Pământ, particulele de praf nu sunt în vid și nu sunt expuse constant la radiații. Doar studiile suplimentare ale prafului direct pe suprafața Lunii în sine, și nu în laborator, pot oferi oamenilor de știință datele necesare pentru a dezvolta metode eficiente de protecție împotriva acestor mici ucigași toxici.

Eșecul sistemului imunitar

Sistemul nostru imunitar se schimbă și răspunde la orice, chiar și la cele mai mici, schimbări din corpul nostru. Lipsa somnului, aportul inadecvat de nutrienți sau chiar stresul normal ne pot slăbi sistemul imunitar. Dar asta este pe Pământ. O schimbare a sistemului imunitar în spațiu se poate transforma în cele din urmă într-o răceală comună sau poate duce la un potențial pericol în dezvoltarea unor boli mult mai grave.

În spațiu, distribuția celulelor imune în organism nu se schimbă prea mult. O amenințare mult mai mare pentru sănătate poate fi cauzată de schimbările în funcționarea acestor celule. Când funcționarea celulei scade, virușii deja suprimați din corpul uman pot fi treziți din nou. Și pentru a face acest lucru practic în secret, fără manifestarea simptomelor bolii. Când celulele imunitare devin mai active, sistemul imunitar reacționează exagerat la stimuli, provocând reacții alergice și alte efecte secundare, cum ar fi erupțiile cutanate.

„Lucruri precum radiațiile, germenii, stresul, microgravitația, tulburările de somn și chiar izolarea pot afecta modul în care funcționează sistemul imunitar al membrilor echipajului”, spune imunologul NASA Brian Krushin.

„Misiunile spațiale pe termen lung vor crește riscul de infecții, hipersensibilitate și probleme autoimune la astronauți”.

Pentru a rezolva problemele cu sistemul imunitar, NASA intenționează să folosească noi metode de protecție împotriva radiațiilor, o nouă abordare a alimentației echilibrate și a medicinei.

Amenințări cu radiații

Lipsa actuală foarte neobișnuită și foarte prelungită a activității solare ar putea contribui la modificări periculoase ale nivelului de radiație în spațiu. Nimic de genul acesta nu s-a întâmplat în aproape 100 de ani.

„Deși astfel de evenimente nu sunt neapărat un factor de oprire pentru misiunile lungi pe Lună, asteroizi sau chiar Marte, radiația cosmică galactică în sine este un factor care poate limita calendarul planificat pentru aceste misiuni”, spune Nathan Schwadron de la Institutul terestre, explorarea oceanică și a spațiului.

Consecințele acestui tip de expunere pot fi foarte diferite, variind de la radiații și terminând cu dezvoltarea cancerului sau afectarea organelor interne. În plus, nivelurile periculoase ale radiațiilor de fond reduc eficiența protecției anti-radiații a navei spațiale cu aproximativ 20 la sută.

Într-o singură misiune pe Marte, un astronaut poate fi expus la 2/3 din doza sigură de radiații la care o persoană poate fi expusă în cel mai rău caz pe parcursul întregii sale vieți. Aceste radiații pot provoca modificări ale ADN-ului și pot crește riscul de cancer.

„Când vine vorba de doza cumulată, este același lucru cu a face o scanare CT completă a corpului la fiecare 5-6 zile”, spune omul de știință Carey Zeitlin.

Probleme cognitive

Simulând starea de a fi în spațiu, oamenii de știință au descoperit că expunerea la particule foarte încărcate, chiar și în doze mici, îi face pe șobolanii de laborator să răspundă mult mai lent la mediul înconjurător și, făcând acest lucru, rozătoarele devin mai iritabile. Observarea șobolanilor a arătat, de asemenea, o schimbare în compoziția proteinei din creierul lor.

Cu toate acestea, oamenii de știință notează rapid că nu toți șobolanii au prezentat aceleași efecte. Dacă această regulă este valabilă pentru astronauți, atunci, potrivit cercetătorilor, aceștia ar putea identifica un marker biologic care să indice și să prezică manifestarea timpurie a acestor efecte la astronauți. Poate că acest marker ar permite chiar găsirea unei modalități de a reduce efectele negative ale expunerii la radiații.

Boala Alzheimer este o problemă mai gravă.

„Expunerea la niveluri de radiații echivalente cu cele experimentate de oameni într-un zbor spre Marte poate contribui la dezvoltarea problemelor cognitive și poate accelera schimbările în funcția creierului care sunt cel mai adesea asociate cu boala Alzheimer”, spune neurologul Kerry O'Banion.

„Cu cât stai mai mult în spațiu, cu atât este mai mare riscul de a dezvolta boala.”

Unul dintre faptele reconfortante este că oamenii de știință au reușit deja să investigheze unul dintre cele mai nefericite scenarii de expunere la radiații. Ei au expus la un moment dat șoarecii de laborator la un nivel de radiație care ar fi caracteristic pentru tot timpul unei misiuni pe Marte. La rândul lor, oamenii care zboară spre Marte vor fi expuși la radiații într-o doză măsurată, pe parcursul celor trei ani de zbor. Oamenii de știință cred că corpul uman se poate adapta la doze atât de mici.

În plus, se observă că materialele plastice și materialele ușoare pot oferi oamenilor o protecție mai eficientă împotriva radiațiilor decât aluminiul utilizat în prezent.

Pierderea vederii

Unii astronauți dezvoltă probleme severe de vedere după ce sunt în spațiu. Cu cât misiunea spațială durează mai mult, cu atât este mai probabilă șansa unor astfel de consecințe groaznice.

Dintre cei cel puțin 300 de astronauți americani care au fost supuși unui control medical din 1989, 29% dintre persoanele care au fost în spațiu în misiuni spațiale de două săptămâni și 60% dintre persoanele care au lucrat la bordul Stației Spațiale Internaționale de câteva luni au avut probleme de vedere. …

Medicii de la Universitatea din Texas au efectuat scanări ale creierului a 27 de astronauți care se aflau în spațiu de mai bine de o lună. La 25 la sută dintre aceștia s-a observat o scădere a volumului axei anteroposterioare a unuia sau a doi globi oculari. Această schimbare duce la hipermetropie. Din nou, sa observat că, cu cât o persoană se află mai mult în spațiu, cu atât este mai probabilă această schimbare.

Oamenii de știință cred că acest efect negativ poate fi explicat prin creșterea fluidului la cap în condiții de migrogravitație. În acest caz, lichidul cefalorahidian începe să se acumuleze în craniu, iar presiunea intracraniană crește. Lichidul nu poate pătrunde prin os, prin urmare, începe să creeze presiune în interiorul ochilor. Cercetătorii nu sunt încă siguri dacă acest efect se va diminua la astronauții care sosesc în spațiu pentru mai mult de șase luni. Cu toate acestea, este destul de evident că va fi necesar să aflăm înainte de momentul în care oamenii sunt trimiși pe Marte.

Dacă problema este cauzată exclusiv de presiunea intracraniană, atunci una dintre posibilele soluții ar fi crearea condițiilor de gravitație artificială, în fiecare zi timp de opt ore, în timp ce astronauții dorm. Cu toate acestea, este prea devreme să spunem dacă această metodă va ajuta sau nu.

„Această problemă trebuie abordată, pentru că altfel s-ar putea dovedi a fi principalul motiv al imposibilității unei călătorii lungi în spațiu”, spune omul de știință Mark Shelhamer.

Gravitația zero ucide creierul

Şederea îndelungată în spaţiu în gravitate zero poate provoca schimbări serioase în creier, au descoperit oamenii de ştiinţă siberieni examinând starea şoarecilor care au fost pe orbită.

Rezultatele vor face posibilă crearea unor sisteme de prevenire și corectare a impactului negativ al imponderabilității asupra organismului astronauților. „Cele mai interesante dintre datele obținute se referă la sistemul dopaminergic. Am văzut că expresia genelor sale cheie scade după o lună pe orbită. Acest lucru sugerează că sistemul dopaminergic al creierului, care este în mod normal responsabil de coordonarea fină a acțiunilor, și în general - pentru controlul mișcărilor, se degradează.

Pe termen lung, o astfel de schimbare poate duce la dezvoltarea unei stări de tip parkinsonian. Pentru că dacă expresia ta a unei enzime care sintetizează dopamina scade, atunci și nivelul neurotransmițătorului în sine scade și, în cele din urmă, se dezvoltă un deficit motor , citează cuvintele unui cercetător de la Laboratorul de Neurogenomică a Comportamentului de la Federal Research. Centrul Institutul de Citologie și Genetică SB RAS, Anton Tsybko, publicația oficială SB RAS „Știința în Siberia” Vezi și Lansarea vehiculului de transport cu echipaj Soyuz TMA-17M.

În plus, omul de știință a observat modificări în altă structură a creierului extrem de importantă - hipotalamusul. Aici au fost găsite semne de apoptoză („sinucidere”) celulară programată, care este cel mai probabil provocată de microgravitație. S-a confirmat deja: atât pe orbită, cât și pe Pământ - în experimente care simulează starea de imponderabilitate - crește apoptoza neuronilor. "Acest lucru este plin de o deteriorare generală a metabolismului și multe altele. Având în vedere că în gravitate zero corpul este deja atacat, orice schimbare în rău în funcționarea lui poate avea consecințe destul de grave", a explicat Tsybko.

Oamenii de știință au remarcat că, din fericire, aceste schimbări nu sunt fatale, iar activitatea fizică le împiedică complet să apară. La animale, activitatea fizică este restabilită în decurs de o săptămână. Creierul începe să acumuleze din nou timpul pierdut, nivelul de serotonină, dopamină revine la normal destul de repede. În decurs de o lună, neurodegenerarea nu are timp să apară.

Lansarea șoarecilor în spațiu pentru o perioadă mai lungă de timp pare încă problematică. Educația fizică este o salvare pentru cosmonauți Studiul a fost efectuat pe șoareci de laborator care au făcut o călătorie spațială de 30 de zile pe biosatelitul Bion-M1. Oamenii de știință notează că anatomia și fiziologia șoarecilor sunt în multe privințe similare cu oamenii, genomul nostru coincid cu 99%, așa că șoarecii liniari sunt obiectele cele mai potrivite pentru studiul mecanismelor de adaptare la imponderabilitate. Cu toate acestea, există o diferență semnificativă: astronauții, spre deosebire de șoareci, sunt capabili să se forțeze în mod conștient să se miște, fac exerciții mai mult de patru ore pe zi, ceea ce înseamnă că stimulează centrii motorii din creier și reduc la minimum riscul de deteriorare a dopaminei. sistem.

Cu toate acestea, dacă stați pe orbită cel puțin două săptămâni și nu efectuați exerciții fizice speciale, atunci la întoarcerea pe Pământ starea se dovedește a fi foarte dificilă și este necesară o reabilitare lungă. „Bion” este o serie de nave spațiale sovietice și rusești dezvoltate de TsSKB-Progress și destinate cercetării biologice. Pentru 11 zboruri, au fost efectuate experimente pe ei cu 212 șobolani, 12 maimuțe și o serie de alte animale. Satelitul Bion-M1 a fost lansat pe 19 aprilie 2013 și a revenit pe Pământ o lună mai târziu.

Pe lângă șoareci, la bord se aflau gerbili mongoli, șopârle gecko, pești, melci de apă dulce și struguri, larve de gândacul dulgher, microorganisme, alge, licheni și câteva plante superioare. Până în prezent, experimentul Bion-M1 a fost finalizat. Bion-M2 urmează să fie lansat în următorii ani.