Zdravotní problémy, které by mohly ukončit průzkum hlubokého vesmíru

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Pokud ano, pak vám doporučujeme seznámit se s výběrem 20 nejpravděpodobnějších zdravotních problémů, kterým budou muset čelit průkopníci éry kolonizace lidského vesmíru (pokud je do této chvíle nevyřešíme).

Problémy se srdcem

Západní lékařský výzkum a pozorování 12 astronautů ukázaly, že při dlouhodobém vystavení mikrogravitaci se lidské srdce stává sférickým o 9,4 procenta silnějším, což zase může způsobit různé problémy s jeho prací. Tento problém se může stát obzvláště naléhavým během dlouhých vesmírných cest, například na Mars.

"Srdce ve vesmíru funguje jiným způsobem než v podmínkách zemské gravitace, což zase může vést ke ztrátě svalové hmoty," - říká Dr. James Thomas z NASA.

"To vše bude mít po návratu na Zemi vážné následky, takže v současné době hledáme možné způsoby, jak se tomuto úbytku svalové hmoty vyhnout nebo ho alespoň omezit."

Odborníci podotýkají, že po návratu na Zemi získává srdce svůj původní tvar, ale nikdo neví, jak se bude jeden z nejdůležitějších orgánů našeho těla chovat po dlouhých letech. Lékaři už znají případy, kdy vracející se astronauti pociťovali závratě a dezorientaci. V některých případech dochází k prudké změně krevního tlaku (dochází k prudkému poklesu), zvláště když se člověk snaží vstát. Někteří astronauti navíc během misí zažívají arytmie (abnormální srdeční rytmy).

Výzkumníci upozorňují na potřebu vyvinout metody a pravidla, která umožní cestovatelům v hlubokém vesmíru vyhnout se těmto typům problémů. Jak bylo uvedeno, takové metody a pravidla by mohly být užitečné nejen pro astronauty, ale také pro obyčejné lidi na Zemi - ty, kteří mají problémy se srdcem, i ty, kteří mají předepsaný klid na lůžku.

V tuto chvíli začal pětiletý výzkumný program, jehož úkolem bude zjistit míru vlivu vesmíru na urychlení rozvoje aterosklerózy (onemocnění cév) u astronautů.

Opilost a duševní poruchy

Přestože anonymní průzkum, který provedla NASA, vyvrátil podezření z časté konzumace alkoholu kosmonauty, v roce 2007 došlo ke dvěma případům, kdy skutečně opilí astronauti NASA mohli letět uvnitř ruské kosmické lodi Sojuz. Lidé přitom směli létat i poté, co lékaři, kteří tyto astronauty na let připravovali, ale i další členové mise řekli svým nadřízeným o velmi horkém stavu svých kolegů.

Podle tehdejší bezpečnostní politiky mluvila NASA o oficiálním zákazu konzumace alkoholu kosmonauty 12 hodin před tréninkovými lety. Fungování tohoto pravidla bylo také mlčky předpokládáno po dobu vesmírných letů. Po výše uvedeném incidentu však byla NASA pobouřena takovou neopatrností astronautů, že se agentura rozhodla toto pravidlo ohledně cestování do vesmíru zoficiálnit.

Bývalý astronaut Mike Mallane kdysi řekl, že astronauti před letem pili alkohol, aby odvodnili tělo (alkohol dehydratuje), aby v konečném důsledku snížili zátěž močového měchýře a najednou nechtěli použít toaletu v době startu.

Své místo mezi nebezpečími ve vesmírných misích měl i psychologický aspekt. Během vesmírné mise Skylab 4 byli astronauti natolik „unavení“komunikací s řídícím střediskem kosmických letů, že téměř na den vypnuli rádiovou komunikaci a ignorovali zprávy od NASA. Po tomto incidentu se vědci snaží identifikovat a řešit potenciální negativní psychologické účinky, které by mohly vzniknout ze stresujících a zdlouhavých misí na Mars.

Nedostatek spánku a užívání prášků na spaní

Desetiletá studie ukázala, že astronauti v posledních týdnech před startem a během startů vesmírných misí zjevně nemají dostatek spánku. Mezi respondenty tři ze čtyř přiznali, že užívali léky, které jim pomohly spát, i když použití takových léků může být nebezpečné při létání s kosmickou lodí a při práci s jiným zařízením. Nejnebezpečnější by v tomto případě mohla být situace, kdy astronauti užívali stejný lék ve stejnou dobu. V takovém případě by v době mimořádné události, která vyžaduje urgentní řešení, mohli jen zaspat.

Navzdory skutečnosti, že NASA určila každému astronautovi spánek alespoň osm a půl hodiny denně, většina z nich si během misí každý den odpočinula jen asi šest hodin. Závažnost této zátěže na organismus byla umocněna tím, že během posledních tří měsíců tréninku před letem lidé spali méně než šest a půl hodiny denně.

"Budoucí mise na Měsíc, Mars a dále budou vyžadovat účinnější opatření k řešení nedostatku spánku a optimalizaci lidského výkonu při kosmických letech," řekl vedoucí výzkumník Dr. Charles Kzeiler.

„Tato opatření by mohla zahrnovat změny v pracovním plánu, které budou prováděny s ohledem na vystavení osoby určitým světelným vlnám, a také změny ve strategii chování posádky, aby se pohodlněji dostala do stavu spánku, který je nezbytné obnovit zdraví, sílu a dobrou náladu následující den."

Ztráta sluchu

Výzkum ukázal, že od dob misí raketoplánů někteří astronauti zaznamenali dočasnou významnou a méně významnou ztrátu sluchu. Nejčastěji byly zaznamenány, když byli lidé vystaveni vysokým zvukovým frekvencím. Členové posádky sovětské vesmírné stanice Saljut-7 a ruské Miry také měli po návratu na Zemi menší nebo velmi výrazné následky ztráty sluchu. Opět ve všech těchto případech bylo příčinou částečné nebo úplné dočasné ztráty sluchu vystavení vysokým zvukovým frekvencím.

Posádka Mezinárodní vesmírné stanice musí každý den nosit špunty do uší. Pro snížení hluku na palubě ISS bylo kromě jiných opatření navrženo použití speciálních zvukově izolačních těsnění uvnitř stěn stanice a také instalace tišších ventilátorů.

Kromě hlučného pozadí však mohou ztrátu sluchu ovlivnit i další faktory: například stav atmosféry uvnitř stanice, zvýšení intrakraniálního tlaku a zvýšená hladina oxidu uhličitého uvnitř stanice.

V roce 2015 plánuje NASA s pomocí posádky ISS začít zkoumat možné způsoby, jak se vyhnout následkům ztráty sluchu během ročních misí. Vědci chtějí zjistit, jak dlouho se lze těmto účinkům vyhnout, a zjistit přijatelné riziko spojené se ztrátou sluchu. Klíčovým úkolem experimentu bude zjistit, jak zcela minimalizovat ztrátu sluchu, a to nejen během konkrétní vesmírné mise.

Kameny v ledvinách

U jednoho z deseti lidí na Zemi se dříve nebo později objeví problém s ledvinovými kameny. Tato otázka se však stává mnohem vyhrocenější, pokud jde o astronauty, protože ve vesmíru začnou kosti těla ztrácet užitečné látky ještě rychleji než na Zemi. Uvnitř těla se vylučují soli (fosforečnan vápenatý), které pronikají do krevního oběhu a hromadí se v ledvinách. Tyto soli lze zhutnit a mít formu kamenů. Velikost těchto kamenů se přitom může lišit od mikroskopických až po docela vážné – až do velikosti vlašského ořechu. Problém je v tom, že tyto kameny mohou blokovat krevní cévy a další toky, které vyživují orgán nebo odvádějí přebytečné látky z ledvin.

Pro astronauty je riziko vzniku ledvinových kamenů nebezpečnější, protože v podmínkách mikrogravitace může dojít ke snížení objemu krve v těle. Mnoho astronautů navíc nepije 2 litry tekutin denně, což by naopak mohlo zajistit úplnou hydrataci jejich těla a zabránit stagnaci kamenů v ledvinách a jejich částečky by se odstranily spolu s močí.

Je třeba poznamenat, že u nejméně 14 amerických astronautů se téměř okamžitě po dokončení jejich vesmírných misí objevil problém s ledvinovými kameny. V roce 1982 byl zaznamenán případ akutní bolesti u člena posádky na palubě sovětské stanice Saljut-7. Astronaut dva dny trpěl silnými bolestmi, zatímco jeho společníkovi nezbylo, než bezmocně přihlížet utrpení svého kolegy. Nejprve všichni mysleli na akutní zánět slepého střeva, ale po chvíli se s kosmonautovou močí vyloupl i malý ledvinový kamínek.

Vědci již velmi dlouho vyvíjeli speciální ultrazvukový přístroj velikosti stolního počítače, který dokáže detekovat ledvinové kameny a odstranit je pomocí pulzů zvukových vln. Zdá se, že na palubě lodi vedle Marsu by se něco takového rozhodně mohlo hodit…

Onemocnění plic

Navzdory tomu, že zatím s jistotou nevíme, jaké negativní dopady na zdraví může způsobit prach z jiných planet nebo asteroidů, vědci si stále uvědomují některé velmi nepříjemné důsledky, které se mohou projevit v důsledku vystavení měsíčnímu prachu.

Nejzávažnější účinek vdechování prachu bude pravděpodobně na plíce. Neuvěřitelně ostré částice měsíčního prachu však mohou vážně poškodit nejen plíce, ale i srdce a zároveň způsobit celou řadu různých neduhů, od těžkých zánětů orgánů až po rakovinu. Podobné účinky může způsobit například azbest.

Ostré částice prachu mohou poškodit nejen vnitřní orgány, ale také způsobit záněty a oděrky na kůži. Pro ochranu je nutné použít speciální vícevrstvé materiály podobné kevlaru. Měsíční prach může snadno poškodit oční rohovky, což může být pro lidi ve vesmíru nejvážnější nouzová situace.

Vědci s politováním konstatují, že nejsou schopni modelovat měsíční půdu a provést celou sadu testů nezbytných k určení účinků měsíčního prachu na tělo. Jednou z obtíží při řešení tohoto problému je, že na Zemi nejsou prachové částice ve vakuu a nejsou neustále vystaveny záření. Pouze dodatečné studie prachu přímo na povrchu samotného Měsíce, a nikoli v laboratoři, mohou vědcům poskytnout potřebná data k vývoji účinných metod ochrany proti těmto drobným toxickým zabijákům.

Selhání imunitního systému

Náš imunitní systém se mění a reaguje na jakékoli, i ty nejmenší změny v našem těle. Nedostatek spánku, nedostatečný příjem živin nebo i běžný stres, to vše může oslabit náš imunitní systém. Ale tohle je na Zemi. Změna imunitního systému ve vesmíru se nakonec může změnit v běžné nachlazení nebo s sebou nést potenciální nebezpečí ve vývoji mnohem vážnějších onemocnění.

Ve vesmíru se rozložení imunitních buněk v těle příliš nemění. Daleko větší ohrožení zdraví mohou způsobit změny ve fungování těchto buněk. Když se fungování buňky sníží, mohou se v lidském těle znovu probudit již potlačené viry. A to prakticky tajně, bez projevů příznaků nemoci. Když se imunitní buňky stanou aktivnějšími, imunitní systém přehnaně reaguje na podněty, což způsobuje alergické reakce a další vedlejší účinky, jako jsou kožní vyrážky.

„Věci jako záření, choroboplodné zárodky, stres, mikrogravitace, poruchy spánku a dokonce izolace mohou ovlivnit způsob, jakým fungují imunitní systémy členů posádky,“říká imunolog NASA Brian Krushin.

"Dlouhodobé vesmírné mise zvýší riziko infekcí, přecitlivělosti a autoimunitních problémů u astronautů."

K řešení problémů s imunitním systémem plánuje NASA využít nové metody protiradiační ochrany, nový přístup k vyvážené výživě a medicíně.

Radiační hrozby

Současný velmi neobvyklý a velmi dlouhotrvající nedostatek sluneční aktivity by mohl přispět k nebezpečným změnám úrovně radiace ve vesmíru. Za posledních 100 let se nic takového nestalo.

„Ačkoli takové události nejsou nutně brzdným faktorem pro dlouhé mise na Měsíc, asteroidy nebo dokonce Mars, samotné galaktické kosmické záření je faktor, který může omezit plánované načasování těchto misí,“říká Nathan Schwadron z Institutu. oceánský a vesmírný průzkum.

Důsledky tohoto druhu expozice mohou být velmi různé, od nemoci z ozáření až po rozvoj rakoviny nebo poškození vnitřních orgánů. Nebezpečná úroveň radiace na pozadí navíc snižuje účinnost protiradiační ochrany kosmické lodi asi o 20 procent.

Jen při jedné misi na Mars může být astronaut vystaven 2/3 bezpečné dávky záření, které může být člověk vystaven v nejhorším případě za celý život. Toto záření může způsobit změny v DNA a zvýšit riziko rakoviny.

"Pokud jde o kumulativní dávku, je to stejné, jako provádět kompletní CT vyšetření těla každých 5-6 dní," říká vědec Carey Zeitlin.

Kognitivní problémy

Při simulaci stavu bytí ve vesmíru vědci zjistili, že vystavení vysoce nabitým částicím, a to i v malých dávkách, způsobuje, že laboratorní krysy reagují na své okolí mnohem pomaleji a hlodavci se tím stávají podrážděnějšími. Pozorování krys také ukázalo změnu ve složení proteinu v jejich mozcích.

Vědci si však rychle všimli, že ne všechny krysy vykazovaly stejné účinky. Pokud toto pravidlo platí pro astronauty, pak by podle vědců mohli identifikovat biologický marker, který indikuje a předpovídá brzký projev těchto účinků u astronautů. Možná by tento marker dokonce umožnil najít způsob, jak snížit negativní účinky radiační expozice.

Závažnějším problémem je Alzheimerova choroba.

„Vystavení úrovním radiace ekvivalentním těm, které zažívají lidé při letu na Mars, může přispět k rozvoji kognitivních problémů a urychlit změny ve funkci mozku, které jsou nejčastěji spojovány s Alzheimerovou chorobou,“říká neurolog Kerry O'Banion.

"Čím déle jste ve vesmíru, tím větší je riziko rozvoje nemoci."

Jedním z uklidňujících faktů je, že vědcům se již podařilo prozkoumat jeden z nejnešťastnějších scénářů vystavení radiaci. Vystavili laboratorní myši najednou úrovni radiace, která by byla charakteristická pro celou dobu mise na Mars. Lidé letící na Mars budou zase vystaveni radiaci v odměřené dávce během tří let letu. Vědci se domnívají, že lidské tělo se dokáže přizpůsobit tak malým dávkám.

Kromě toho je třeba poznamenat, že plasty a lehké materiály mohou lidem poskytnout účinnější ochranu před zářením než v současnosti používaný hliník.

Ztráta zraku

Někteří astronauti mají po pobytu ve vesmíru vážné problémy se zrakem. Čím déle vesmírná mise trvá, tím pravděpodobnější je šance na tak hrozné následky.

Mezi nejméně 300 americkými astronauty, kteří prošli lékařským vyšetřením od roku 1989, mělo 29 procent lidí, kteří byli ve vesmíru na dvoutýdenních vesmírných misích, a 60 procent lidí, kteří několik měsíců pracovali na palubě Mezinárodní vesmírné stanice, problémy se zrakem. …

Lékaři z Texaské univerzity provedli skenování mozku 27 astronautů, kteří byli ve vesmíru déle než měsíc. U 25 procent z nich byl pozorován pokles objemu předozadní osy jednoho nebo dvou očních bulbů. Tato změna vede k dalekozrakosti. Opět bylo poznamenáno, že čím déle je člověk ve vesmíru, tím pravděpodobnější je tato změna.

Vědci se domnívají, že tento negativní účinek lze vysvětlit vzestupem tekutiny do hlavy v podmínkách migrace. V tomto případě se mozkomíšní mok začíná hromadit v lebce a nitrolební tlak stoupá. Kapalina nemůže prosakovat kostí, a proto začíná vytvářet tlak na vnitřní stranu očí. Vědci si zatím nejsou jisti, zda se tento efekt zmenší u astronautů, kteří přilétají do vesmíru na více než šest měsíců. Je však zcela zřejmé, že to bude nutné zjistit ještě před okamžikem, kdy budou lidé posláni na Mars.

Pokud je problém způsoben pouze intrakraniálním tlakem, pak by jedním z možných řešení bylo vytvořit podmínky umělé gravitace, každý den po dobu osmi hodin, zatímco astronauti spí. Je však předčasné říci, zda tato metoda pomůže nebo ne.

„Tento problém je třeba řešit, protože jinak se může ukázat jako hlavní důvod nemožnosti dlouhého cestování vesmírem,“říká vědec Mark Shelhamer.

Nulová gravitace zabíjí mozek

Dlouhý pobyt ve vesmíru v nulové gravitaci může způsobit vážné změny v mozku, zjistili sibiřští vědci při zkoumání stavu myší, které byly na oběžné dráze.

Výsledky umožní vytvořit systémy pro prevenci a nápravu negativního dopadu stavu beztíže na organismus astronautů. Nejzajímavější ze získaných dat se týká dopaminového systému. Viděli jsme, že exprese jeho klíčových genů se po měsíci na oběžné dráze snižuje. To naznačuje, že dopaminový systém mozku, který je normálně zodpovědný za jemnou koordinaci akcí, a obecně - pro ovládání pohybů degraduje.

Z dlouhodobého hlediska může taková změna vést k rozvoji parkinsonského stavu. Protože pokud se sníží vaše exprese enzymu, který syntetizuje dopamin, pak se sníží i hladina samotného neurotransmiteru a nakonec se rozvine motorický deficit, “- cituje slova výzkumníka z Laboratoře neurogenomiky chování při Federálním výzkumu. Centrum Ústav cytologie a genetiky SB RAS, Anton Tsybko, oficiální publikace SB RAS „Věda na Sibiři“Viz také Start pilotovaného dopravního prostředku Sojuz TMA-17M.

Kromě toho vědec zaznamenal změny v další extrémně důležité mozkové struktuře - hypotalamu. Zde byly nalezeny známky apoptózy (naprogramované buněčné „sebevraždy“), kterou s největší pravděpodobností vyvolává mikrogravitace. Už se to potvrdilo: jak na oběžné dráze, tak na Zemi – v experimentech simulujících stav beztíže – se zvyšuje apoptóza neuronů. "Je to plné celkového zhoršení metabolismu a mnoha dalších. Vzhledem k tomu, že v nulové gravitaci je tělo již pod útokem, jakákoli změna jeho fungování k horšímu může mít docela vážné následky," vysvětlil Tsybko.

Vědci poznamenali, že tyto změny naštěstí nejsou fatální a fyzická aktivita jim zcela zabraňuje. U zvířat se fyzická aktivita obnoví do týdne. Mozek začne znovu hromadit ztracený čas, hladina serotoninu, dopaminu se celkem rychle vrátí do normálu. Do měsíce nestihne neurodegenerace nastat.

Vypouštění myší do vesmíru na delší dobu se stále zdá problematické. Tělesná výchova je záchranou pro kosmonauty Studie byla provedena na laboratorních myších, které podnikly 30denní vesmírnou cestu na biosatelitu Bion-M1. Vědci poznamenávají, že anatomie a fyziologie myší jsou v mnoha ohledech podobné lidem, naše genomy se shodují z 99 %, takže lineární myši jsou nejvhodnějšími objekty pro studium mechanismů adaptace na stav beztíže. Je tu však podstatný rozdíl: astronauti se na rozdíl od myší dokážou vědomě donutit k pohybu, cvičí více než čtyři hodiny denně, což znamená, že stimulují motorická centra v mozku a minimalizují riziko poškození dopaminu. Systém.

Pokud však zůstanete na oběžné dráze alespoň dva týdny a neprovádíte žádná speciální fyzická cvičení, pak se po návratu na Zemi stav ukazuje jako velmi obtížný a je nutná dlouhá rehabilitace. „Bion“je řada sovětských a ruských kosmických lodí vyvinutých společností TsSKB-Progress a určených pro biologický výzkum. Pro 11 letů na nich byly provedeny pokusy s 212 krysami, 12 opicemi a řadou dalších zvířat. Družice Bion-M1 byla vypuštěna 19. dubna 2013 a na Zemi se vrátila o měsíc později.

Kromě myší byli na palubě mongolští pískomilové, gekoni, ryby, sladkovodní a hroznoví plži, larvy tesaře, mikroorganismy, řasy, lišejníky a některé vyšší rostliny. K dnešnímu dni byl dokončen experiment Bion-M1. Bion-M2 má být uveden na trh v příštích letech.