Orvosi problémák, amelyek véget vethetnek a mélyűrkutatásnak

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Ha igen, akkor azt javasoljuk, hogy ismerkedjen meg azzal a 20 legvalószínűbb egészségügyi problémával, amelyekkel az emberi űrtelepülés korszakának úttörőinek szembe kell nézniük (ha nem oldjuk meg őket e pillanatig).

Problémák a szívvel

Nyugati orvosi kutatások és 12 űrhajós megfigyelése kimutatta, hogy a mikrogravitációnak való hosszan tartó expozíció esetén az emberi szív 9,4 százalékkal erősebbé válik gömbölyűvé, ami viszont számos problémát okozhat a munkájában. Ez a probléma különösen sürgőssé válhat a hosszú űrutazások során, például a Marsra.

"A szív az űrben másképpen működik, mint a Föld gravitációs körülményei között, ami viszont izomtömeg elvesztéséhez vezethet" - mondja Dr. James Thomas, a NASA munkatársa.

"Mindennek súlyos következményei lesznek a Földre való visszatérés után, ezért jelenleg olyan lehetséges módokat keresünk, amelyekkel elkerülhető vagy legalábbis csökkenthető ez az izomtömeg-veszteség."

A szakemberek megjegyzik, hogy a Földre való visszatérés után a szív visszanyeri eredeti formáját, de senki sem tudja, hogyan fog viselkedni testünk egyik legfontosabb szerve a hosszú repülések után. Az orvosok már tudnak olyan esetekről, amikor a hazatérő űrhajósok szédülést és tájékozódási zavart tapasztaltak. Egyes esetekben a vérnyomás éles változása (éles csökkenés tapasztalható), különösen akkor, ha egy személy megpróbál felállni. Ezenkívül egyes űrhajósok szívritmuszavarokat (rendellenes szívritmusokat) tapasztalnak küldetések során.

A kutatók megjegyzik, hogy olyan módszereket és szabályokat kell kidolgozni, amelyek lehetővé teszik a mélyűrutazók számára, hogy elkerüljék az ilyen típusú problémákat. Mint már említettük, az ilyen módszerek és szabályok nemcsak az űrhajósok, hanem a Földön élő hétköznapi emberek számára is hasznosak lehetnek – a szívproblémákkal küzdők, valamint azok számára is, akiknek ágynyugalom van előírva.

Jelenleg egy ötéves kutatási program indult el, melynek feladata az lesz, hogy meghatározzák az űrnek az űrhajósok érelmeszesedése (az érbetegség) kialakulásának felgyorsítására gyakorolt hatását.

Részegség és mentális zavarok

Bár a NASA által végzett anonim felmérés eloszlatta az űrhajósok gyakori alkoholfogyasztásának gyanúját, 2007-ben két olyan eset is előfordult, amikor részeg NASA űrhajósok repülhettek be az orosz Szojuz űrhajó belsejébe. Ugyanakkor az űrhajósokat a repülésre felkészítő orvosok, valamint a misszió többi tagja elmondták feletteseiknek kollégáik nagyon meleg állapotát.

Az akkori biztonsági politika szerint a NASA az űrhajósok alkoholfogyasztásának hivatalos tilalmáról beszélt 12 órával a gyakorlórepülések előtt. Ennek a szabálynak a működését hallgatólagosan feltételezték az űrrepülések idejére is. A fenti eset után azonban a NASA-t felháborította az űrhajósok olyan figyelmetlensége, hogy az ügynökség úgy döntött, hivatalossá teszi ezt az űrutazásra vonatkozó szabályt.

Az egykori űrhajós, Mike Mallane egyszer azt mondta, hogy az űrhajósok alkoholt ittak a repülés előtt, hogy kiszárítsák a testet (az alkohol kiszárad), hogy végül csökkentsék a hólyag terhelését, és hirtelen nem akartak WC-t használni az indításkor.

A pszichológiai szempontnak is megvolt a helye az űrmissziók veszélyei között. A Skylab 4 űrmisszió során az űrhajósok annyira "elfáradtak" az űrrepülési irányítóközponttal való kommunikációból, hogy majdnem egy napra kikapcsolták a rádiókommunikációt, és figyelmen kívül hagyták a NASA üzeneteit. Az incidens után a tudósok megpróbálják azonosítani és kezelni azokat a lehetséges negatív pszichológiai hatásokat, amelyek a stresszesebb és hosszabb Mars-küldetésekből származhatnak.

Alváshiány és altatók használata

Egy tízéves tanulmány kimutatta, hogy az űrhajósok nyilvánvalóan nem alszanak eleget a kilövés előtti utolsó hetekben és az űrmissziók kezdetekor. A válaszadók közül négyből hárman bevallották, hogy olyan gyógyszereket használtak, amelyek elősegítik az elalvást, pedig az ilyen gyógyszerek használata veszélyes lehet az űrhajó repülése és más eszközökkel végzett munka során. A legveszélyesebb helyzet ebben az esetben az lehet, amikor az űrhajósok egy időben ugyanazt a gyógyszert szedték. Ebben az esetben egy sürgős megoldást igénylő vészhelyzetben egyszerűen átaludhatták.

Annak ellenére, hogy a NASA minden űrhajósnak legalább napi nyolc és fél órát aludt, legtöbbjük csak körülbelül hat órát pihent naponta a küldetések során. A szervezet ezen terhelésének súlyosságát tetézi, hogy a repülés előtti utolsó három hónapban az edzések során az emberek napi hat és fél óránál kevesebbet aludtak.

"A Holdra, Marsra és azon túli jövőbeni küldetésekhez hatékonyabb intézkedésekre lesz szükség az alváshiány kezelésére és az emberi teljesítmény optimalizálására az űrrepülés során" - mondta Dr. Charles Kzeiler vezető kutató.

„Ezek az intézkedések magukban foglalhatják a munkarend megváltoztatását, amely figyelembe veszi az egyén bizonyos fényhullámoknak való kitettségét, valamint a személyzet viselkedési stratégiájának megváltoztatását, hogy kényelmesebben lépjenek be az alvási állapotba. elengedhetetlen az egészség, az erő és a jó hangulat helyreállításához másnap."

Hallásvesztés

A kutatások kimutatták, hogy az űrsikló-küldetések napjai óta egyes űrhajósok átmeneti jelentős és kevésbé jelentős halláskárosodást szenvedtek. Leggyakrabban akkor vették észre, amikor az emberek magas hangfrekvenciának voltak kitéve. A Szaljut-7 szovjet űrállomás és az orosz Mira legénység tagjai is kisebb vagy nagyon jelentős halláskárosodást szenvedtek, miután visszatértek a Földre. Ismételten, ezekben az esetekben a részleges vagy teljes átmeneti hallásvesztés oka a magas hangfrekvenciáknak való kitettség volt.

A Nemzetközi Űrállomás személyzetének minden nap füldugót kell viselnie. Az ISS fedélzetén zajló zaj csökkentése érdekében többek között javasolták az állomás falain belüli speciális hangszigetelő tömítések alkalmazását, valamint halkabb ventilátorok felszerelését.

A zajos háttéren kívül azonban más tényezők is befolyásolhatják a halláskárosodást: például az állomáson belüli légkör állapota, a koponyaűri nyomás emelkedése és az állomáson belüli megnövekedett szén-dioxid szint.

2015-ben a NASA azt tervezi, hogy az ISS legénységének segítségével elkezdi feltárni a lehetséges módokat a halláskárosodás elkerülésére az egyéves küldetések során. A tudósok azt szeretnék látni, hogy meddig lehet ezeket a hatásokat elkerülni, és meg akarják találni a halláskárosodással járó elfogadható kockázatot. A kísérlet fő feladata annak meghatározása lesz, hogyan lehet a halláskárosodást teljesen minimalizálni, nem csak egy adott űrmisszió során.

Kövek a vesékben

A Földön minden tizedik embernél előbb-utóbb vesekőprobléma alakul ki. Ez a kérdés azonban sokkal élesebbé válik, ha az űrhajósokról van szó, mivel az űrben a test csontjai még gyorsabban kezdenek elveszíteni hasznos anyagokat, mint a Földön. A sók (kalcium-foszfát) kiválasztódnak a szervezetben, amelyek behatolnak a véráramba és felhalmozódnak a vesékben. Ezek a sók tömöríthetők, és kövek formájában lehetnek. Ugyanakkor ezeknek a köveknek a mérete a mikroszkopikustól az egészen komolyig változhat - akár egy dió nagyságáig. A probléma az, hogy ezek a kövek elzárhatják a vérereket és más áramlásokat, amelyek táplálják a szervet, vagy eltávolítják a felesleges anyagokat a vesékből.

Az űrhajósok számára veszélyesebb a vesekő kialakulásának kockázata, mert mikrogravitációs körülmények között a szervezetben a vér mennyisége csökkenhet. Emellett sok űrhajós nem iszik meg napi 2 liter folyadékot, ami viszont teljes hidratálást biztosíthat szervezetében, és megakadályozhatja a kövek stagnálását a vesékben, a vizelettel együtt eltávolítva a részecskéket.

Meg kell jegyezni, hogy legalább 14 amerikai űrhajósnál szinte azonnal űrküldetésük befejezése után vesekő-probléma alakult ki. 1982-ben a szovjet Szaljut-7 állomáson a legénység egyik tagjában akut fájdalmat észleltek. Az űrhajós két napon át erős fájdalmaktól szenvedett, míg társának nem volt más választása, mint tehetetlenül nézni kollégája szenvedését. Eleinte mindenki az akut vakbélgyulladásra gondolt, de egy idő után egy kis vesekő jött ki a kozmonauta vizeletével.

A tudósok már nagyon régóta fejlesztenek egy asztali számítógép méretű speciális ultrahanggépet, amely képes észlelni a veseköveket, és hanghullámok impulzusaival eltávolítani. Úgy tűnik, a Mars melletti hajó fedélzetén egy ilyen dolog mindenképpen jól jöhet…

Tüdő betegség

Annak ellenére, hogy még nem tudjuk biztosan, milyen negatív egészségügyi hatásokat okozhat más bolygókról vagy aszteroidákról származó por, a tudósok még mindig tisztában vannak néhány igen kellemetlen következménnyel, amelyek a holdpornak való kitettség következtében jelentkezhetnek.

A por belélegzésének legsúlyosabb hatása valószínűleg a tüdőt érinti. A holdpor hihetetlenül éles részecskéi azonban nemcsak a tüdőben, hanem a szívben is komoly károkat okozhatnak, ugyanakkor egy csomó különféle betegséget okozhatnak, a súlyos szervi gyulladástól kezdve a rákig. Például az azbeszt hasonló hatásokat okozhat.

Az éles porrészecskék nemcsak a belső szerveket károsíthatják, hanem gyulladást és horzsolást is okozhatnak a bőrön. A védelem érdekében speciális többrétegű kevlárszerű anyagokat kell használni. A holdpor könnyen károsíthatja a szem szaruhártyáját, ami viszont a legsúlyosabb vészhelyzet lehet az ember számára az űrben.

A tudósok sajnálattal állapítják meg, hogy nem tudják modellezni a Hold talaját, és nem tudják elvégezni a teljes tesztsorozatot, amely szükséges a holdpor testre gyakorolt hatásának meghatározásához. A probléma megoldásának egyik nehézsége az, hogy a Földön a porrészecskék nincsenek vákuumban, és nincsenek állandóan kitéve sugárzásnak. Csak a közvetlenül a Hold felszínén, és nem a laboratóriumban végzett porvizsgálatok biztosíthatják a tudósok számára a szükséges adatokat ahhoz, hogy hatékony védelmi módszereket dolgozzanak ki ezekkel az apró mérgező gyilkosokkal szemben.

Az immunrendszer kudarca

Immunrendszerünk megváltozik, és reagál testünk minden, még a legkisebb változására is. Az alváshiány, a nem megfelelő tápanyagok bevitele, vagy akár a normál stressz mind gyengítheti immunrendszerünket. De ez a Földön van. Az immunrendszer térben bekövetkezett változása végül megfázásba fordulhat, vagy potenciális veszélyt rejthet magában sokkal súlyosabb betegségek kialakulásában.

Az űrben az immunsejtek eloszlása a szervezetben nem sokat változik. Sokkal nagyobb veszélyt jelenthet az egészségre e sejtek működésének megváltozása. Amikor a sejt működése csökken, az emberi szervezetben már elfojtott vírusok felébredhetnek. És ezt gyakorlatilag titokban, a betegség tüneteinek megnyilvánulása nélkül. Amikor az immunsejtek aktívabbá válnak, az immunrendszer túlreagál az ingerekre, allergiás reakciókat és egyéb mellékhatásokat, például bőrkiütéseket okozva.

"Az olyan dolgok, mint a sugárzás, a baktériumok, a stressz, a mikrogravitáció, az alvászavarok és még az elszigeteltség is, mind befolyásolhatják a személyzet immunrendszerének működését" - mondja Brian Krushin, a NASA immunológusa.

"A hosszú távú űrmissziók növelik a fertőzések, a túlérzékenység és az autoimmun problémák kockázatát az űrhajósoknál."

Az immunrendszer problémáinak megoldására a NASA új sugárvédelmi módszereket, a kiegyensúlyozott táplálkozás és az orvostudomány új megközelítését tervezi alkalmazni.

Sugárzási veszélyek

A naptevékenység jelenlegi nagyon szokatlan és nagyon hosszan tartó hiánya hozzájárulhat a világűr sugárzási szintjének veszélyes változásaihoz. Ilyen az elmúlt 100 évben nem fordult elő.

"Bár az ilyen események nem feltétlenül akadályozzák meg a Holdra, aszteroidákra vagy akár a Marsra irányuló hosszú küldetéseket, a galaktikus kozmikus sugárzás maga is olyan tényező, amely korlátozhatja ezeknek a küldetéseknek a tervezett időpontját" - mondja Nathan Schwadron, az Intézet munkatársa. óceán- és űrkutatás.

Az ilyen típusú expozíció következményei nagyon eltérőek lehetnek, a sugárbetegségtől kezdve a rák kialakulásáig vagy a belső szervek károsodásáig. Ráadásul a veszélyes mértékű háttérsugárzás mintegy 20 százalékkal csökkenti az űrhajó sugárzás elleni védelmének hatékonyságát.

Egyetlen Mars-küldetés során egy űrhajóst a biztonságos sugárdózis 2/3-a érhet, amely a legrosszabb esetben az embert egész élete során érheti. Ez a sugárzás megváltoztathatja a DNS-t, és növelheti a rák kockázatát.

„Ha a kumulatív dózisról van szó, az ugyanaz, mintha 5-6 naponta végeznénk el a test teljes CT-vizsgálatát” – mondja Carey Zeitlin tudós.

Kognitív problémák

Az űrben való lét állapotának szimulálásakor a tudósok azt találták, hogy a nagy töltésű részecskéknek való kitettség, még kis dózisokban is, sokkal lassabban reagál a laboratóriumi patkányokra a környezetükre, és ezáltal a rágcsálók ingerlékenyebbé válnak. A patkányok megfigyelése a fehérje összetételének változását is kimutatta agyukban.

A tudósok azonban gyorsan megjegyzik, hogy nem minden patkány mutatta ugyanazt a hatást. Ha ez a szabály igaz az űrhajósokra, akkor a kutatók szerint azonosítani tudnának egy biológiai markert, amely jelzi és előrejelzi e hatások korai megnyilvánulását az űrhajósoknál. Talán ez a marker még azt is lehetővé tenné, hogy módot találjanak a sugárterhelés negatív hatásainak csökkentésére.

Az Alzheimer-kór komolyabb probléma.

Kerry O'Banion neurológus szerint a Marsra repülés közben tapasztalt sugárzási szintekkel egyenértékű sugárzás hozzájárulhat kognitív problémák kialakulásához, és felgyorsíthatja az agyműködésben leggyakrabban az Alzheimer-kórhoz kapcsolódó változásokat.

"Minél tovább tartózkodik az űrben, annál nagyobb a kockázata a betegség kialakulásának."

Az egyik vigasztaló tény, hogy a tudósoknak már sikerült megvizsgálniuk a sugárzásnak való kitettség egyik legszerencsétlenebb forgatókönyvét. A laboratóriumi egereket egy időben olyan szintű sugárzásnak tették ki, amely a marsi küldetés teljes idejére jellemző volt. A Marsra repülő embereket viszont mért dózisú sugárzás éri a repülés három éve alatt. A tudósok úgy vélik, hogy az emberi szervezet képes alkalmazkodni az ilyen kis dózisokhoz.

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a műanyagok és a könnyű anyagok hatékonyabb sugárvédelmet nyújthatnak az emberek számára, mint a jelenleg használt alumínium.

Látásvesztés

Egyes űrhajósok súlyos látásproblémákkal küzdenek, miután az űrben tartózkodtak. Minél tovább tart az űrmisszió, annál valószínűbb, hogy ilyen szörnyű következményekkel járnak.

Az 1989 óta orvosi szűrésen átesett legalább 300 amerikai űrhajós közül a kéthetes űrküldetés során az űrben tartózkodók 29 százalékának, és a Nemzetközi Űrállomáson több hónapja dolgozók 60 százalékának volt látásproblémája. …

A Texasi Egyetem orvosai 27 űrhajós agyát vizsgálták meg, akik több mint egy hónapja voltak az űrben. 25 százalékuknál egy-két szemgolyó anteroposterior tengelyének térfogatának csökkenése volt megfigyelhető. Ez a változás távollátáshoz vezet. Ismét megjegyezték, hogy minél tovább tartózkodik az ember az űrben, annál valószínűbb ez a változás.

A tudósok úgy vélik, hogy ez a negatív hatás azzal magyarázható, hogy migrogravitációs körülmények között a fejbe emelkedik a folyadék. Ebben az esetben a cerebrospinális folyadék felhalmozódik a koponyában, és megemelkedik a koponyán belüli nyomás. A folyadék nem tud átszivárogni a csonton, ezért nyomást gyakorol a szem belsejére. A kutatók még nem biztosak abban, hogy ez a hatás mérséklődik-e a hat hónapnál hosszabb ideig az űrbe érkező űrhajósok esetében. Teljesen nyilvánvaló azonban, hogy ezt még azelőtt ki kell deríteni, mielőtt az embereket a Marsra küldik.

Ha a problémát kizárólag a koponyaűri nyomás okozza, akkor az egyik lehetséges megoldás a mesterséges gravitáció körülményeinek megteremtése lenne, minden nap nyolc órán keresztül, miközben az űrhajósok alszanak. Azt azonban még korai megmondani, hogy ez a módszer segít-e vagy sem.

"Ezt a problémát kezelni kell, mert különben kiderülhet, hogy ez a fő oka a hosszú űrutazás ellehetetlenülésének" - mondja Mark Shelhamer tudós.

A nulla gravitáció megöli az agyat

A hosszú, nulla gravitációjú űrben tartózkodás komoly elváltozásokat okozhat az agyban – állapították meg szibériai tudósok a pályán keringő egerek állapotát vizsgálva.

Az eredmények lehetővé teszik a súlytalanságnak az űrhajósok szervezetére gyakorolt negatív hatásainak megelőzésére és kijavítására szolgáló rendszerek létrehozását. A kapott adatok közül a legérdekesebb a dopaminrendszerre vonatkozik. Azt láttuk, hogy kulcsgénjeinek expressziója egy hónapos keringés után csökken. Ez arra utal, hogy az agy dopaminrendszere, amely normális esetben felelős a cselekvések finom koordinációjáért, ill. általában - mozgások irányítására, degradál.

Hosszú távon egy ilyen változás Parkinson-szerű állapot kialakulásához vezethet. Mert ha egy dopamint szintetizáló enzim expressziója csökken, akkor magának a neurotranszmitternek a szintje is csökken, és végső soron motoros deficit alakul ki” – idézi a Federal Research Laboratory of Neurogenomics of Behavior kutatójának szavait. Center Institute of Citology and Genetics SB RAS, Anton Tsybko, hivatalos kiadvány SB RAS "Science in Siberia" Lásd még: A Szojuz TMA-17M emberes szállítójármű elindítása.

Ezenkívül a tudós változásokat észlelt egy másik rendkívül fontos agyszerkezetben - a hipotalamuszban. Itt apoptózis (programozott sejtes "öngyilkosság") jeleit találták, amit nagy valószínűséggel a mikrogravitáció vált ki. Már korábban is bebizonyosodott: mind a pályán, mind a Földön - a súlytalansági állapotot szimuláló kísérletekben - fokozódik az idegsejtek apoptózisa. "Ez tele van az anyagcsere általános leromlásával és még sok minden mással. Tekintettel arra, hogy zéró gravitációban a testet már támadások érik, a működésében bekövetkező bármilyen változásnak súlyos következményei lehetnek" - magyarázta Cibko.

A tudósok megjegyezték, hogy ezek a változások szerencsére nem végzetesek, és a fizikai aktivitás teljesen megakadályozza ezek bekövetkezését. Az állatokban a fizikai aktivitás egy héten belül helyreáll. Az agy újra elkezdi felhalmozni az elveszett időt, a szerotonin, a dopamin szintje elég gyorsan visszaáll a normális szintre. Egy hónapon belül a neurodegenerációnak nincs ideje bekövetkezni.

Továbbra is problémásnak tűnik az egerek hosszabb ideig tartó űrbe juttatása. A testnevelés mentő a kozmonauták számára A vizsgálatot laboratóriumi egereken végezték, amelyek 30 napos űrutat tettek meg a Bion-M1 bioműholdon. A tudósok megjegyzik, hogy az egerek anatómiája és fiziológiája sok tekintetben hasonlít az emberéhez, genomjaink 99%-ban egybeesnek, így a lineáris egerek a legalkalmasabbak a súlytalansághoz való alkalmazkodás mechanizmusainak tanulmányozására. Van azonban egy jelentős különbség: az űrhajósok, az egerekkel ellentétben, képesek tudatosan mozgásra kényszeríteni magukat, naponta több mint négy órát gyakorolnak, ami azt jelenti, hogy stimulálják az agy motoros központjait és minimalizálják a dopamin károsodásának kockázatát. rendszer.

Ha azonban legalább két hétig a pályán tartózkodik, és nem végez semmilyen speciális fizikai gyakorlatot, akkor a Földre való visszatéréskor az állapot nagyon nehéznek bizonyul, és hosszú rehabilitációra van szükség. A "Bion" a TsSKB-Progress által kifejlesztett és biológiai kutatásra szánt szovjet és orosz űrhajók sorozata. 11 repülés során 212 patkánnyal, 12 majommal és számos más állattal végeztek kísérleteket rajtuk. A Bion-M1 műholdat 2013. április 19-én bocsátották fel, és egy hónappal később visszatért a Földre.

Az egereken kívül mongol futóegér, gekkógyík, hal, édesvízi és szőlőcsigák, ácsbogár lárvák, mikroorganizmusok, algák, zuzmók és néhány magasabb rendű növény is volt a fedélzeten. A mai napig a Bion-M1 kísérlet befejeződött. A Bion-M2 a következő években kerül piacra.