Medisinske problemer som kan sette en stopper for utforskning av dypt rom

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

I så fall foreslår vi at du gjør deg kjent med et utvalg av de 20 mest sannsynlige helseproblemene som pionerene i epoken med menneskelig romkolonisering vil måtte møte (hvis vi ikke løser dem før dette øyeblikket).

Problemer med hjertet

Vestlig medisinsk forskning og observasjon av 12 astronauter viste at med langvarig eksponering for mikrogravitasjon, blir menneskets hjerte sfærisk med 9,4 prosent sterkere, noe som igjen kan forårsake en rekke problemer med arbeidet. Dette problemet kan bli spesielt påtrengende under lange romreiser, for eksempel til Mars.

"Hjertet i verdensrommet fungerer på en annen måte enn det gjør i forhold til jordens tyngdekraft, som igjen kan føre til tap av muskelmasse," - sier Dr. James Thomas fra NASA.

"Alt dette vil få alvorlige konsekvenser etter retur til jorden, så vi leter nå etter mulige måter å unngå eller i det minste redusere dette tapet av muskelmasse."

Eksperter bemerker at etter retur til jorden, gjenvinner hjertet sin opprinnelige form, men ingen vet hvordan et av de viktigste organene i kroppen vår vil oppføre seg etter lange flyreiser. Leger er allerede klar over tilfeller der hjemvendte astronauter opplevde svimmelhet og desorientering. I noen tilfeller er det en kraftig endring i blodtrykket (det er en kraftig nedgang), spesielt når en person prøver å reise seg. I tillegg opplever noen astronauter arytmier (unormale hjerterytmer) under oppdrag.

Forskerne merker seg behovet for å utvikle metoder og regler som vil tillate romfarende å unngå denne typen problemer. Som nevnt kan slike metoder og regler være nyttige ikke bare for astronauter, men også for vanlige mennesker på jorden - de som har hjerteproblemer, så vel som de som er foreskrevet sengeleie.

For øyeblikket har et femårig forskningsprogram begynt, hvis oppgave vil være å bestemme nivået av rommets innvirkning på akselerasjonen av utviklingen av aterosklerose (en sykdom i blodårene) hos astronauter.

Fyll og psykiske lidelser

Selv om en anonym undersøkelse utført av NASA fjernet mistanker om hyppig alkoholforbruk av astronauter, var det i 2007 to tilfeller der faktisk fulle NASA-astronauter fikk fly inne i det russiske Soyuz-romfartøyet. Samtidig fikk folk lov til å fly selv etter at legene som forberedte disse astronautene til flyturen, så vel som andre medlemmer av oppdraget, fortalte sine overordnede om den svært varme tilstanden til kollegene deres.

I følge datidens sikkerhetspolitikk snakket NASA om et offisielt forbud mot alkoholforbruk av astronauter 12 timer før treningsflyvninger. Virkningen av denne regelen ble også stilltiende antatt for varigheten av romflyvninger. Etter hendelsen ovenfor ble imidlertid NASA rasende over en slik uforsiktighet fra astronauter at byrået bestemte seg for å gjøre denne regelen angående romfart offisiell.

Tidligere astronaut Mike Mallane sa en gang at astronautene drakk alkohol før flyturen for å dehydrere kroppen (alkohol dehydrerer), for til syvende og sist å redusere belastningen på blæren og plutselig ikke vil bruke toalettet ved oppskytingstidspunktet.

Det psykologiske aspektet hadde også sin plass blant farene i romoppdrag. Under Skylab 4-romoppdraget var astronautene så "lei" av å kommunisere med romfartskontrollsenteret at de slo av radiokommunikasjon i nesten et døgn og ignorerte meldinger fra NASA. I kjølvannet av denne hendelsen prøver forskere å identifisere og adressere potensielle negative psykologiske effekter som kan oppstå fra mer stressende og langvarige oppdrag til Mars.

Mangel på søvn og bruk av sovemedisin

En tiårig studie har vist at astronauter tydeligvis ikke får nok søvn de siste ukene før oppskyting og under starten av romoppdrag. Blant respondentene innrømmet tre av fire at de brukte medisiner som hjalp dem å sove, selv om bruk av slike medisiner kan være farlig mens de flyr romfartøyet og når de jobber med annet utstyr. Den farligste situasjonen i dette tilfellet kan være når astronautene tok samme medisin samtidig. I dette tilfellet, på tidspunktet for en nødsituasjon som krever en hasteløsning, kan de bare forsov den.

Til tross for at NASA ga hver astronaut til å sove minst åtte og en halv time om dagen, tok de fleste av dem bare rundt seks timers hvile hver dag under oppdrag. Alvorligheten av denne belastningen på kroppen ble forsterket av det faktum at i løpet av de siste tre månedene med trening før flyturen sov folk mindre enn seks og en halv time daglig.

"Fremtidige oppdrag til Månen, Mars og videre vil kreve mer effektive tiltak for å håndtere søvnmangel og optimalisere menneskelig ytelse i romfart," sa seniorforsker Dr. Charles Kzeiler.

"Disse tiltakene kan inkludere endringer i arbeidsplanen, som vil bli utført under hensyntagen til eksponeringen av en person for visse lysbølger, samt endringer i atferdsstrategien til mannskapet for å komme mer komfortabelt inn i søvntilstanden, som er avgjørende for å gjenopprette helse, styrke og godt humør neste dag. ".

Tap av hørsel

Forskning har vist at siden romfergeoppdragenes dager har noen astronauter opplevd midlertidig betydelig og mindre betydelig hørselstap. De ble oftest lagt merke til når folk ble utsatt for høye lydfrekvenser. Mannskapet på den sovjetiske romstasjonen Salyut-7 og russiske Mira hadde også mindre eller svært betydelige hørselstapeffekter etter at de kom tilbake til jorden. Igjen, i alle disse tilfellene var årsaken til delvis eller fullstendig midlertidig hørselstap eksponering for høye lydfrekvenser.

Mannskapet på den internasjonale romstasjonen er pålagt å bruke ørepropper hver dag. For å redusere støy ombord på ISS, ble det blant annet foreslått å bruke spesielle lydisolerende pakninger inne i veggene på stasjonen, samt installasjon av stillere vifter.

Men i tillegg til den støyende bakgrunnen, kan andre faktorer påvirke hørselstap: for eksempel tilstanden til atmosfæren inne på stasjonen, en økning i intrakranielt trykk og et økt nivå av karbondioksid inne i stasjonen.

I 2015 planlegger NASA, med hjelp fra ISS-mannskapet, å begynne å utforske mulige måter å unngå virkningene av hørselstap under ettårige oppdrag. Forskere ønsker å se hvor lenge disse effektene kan unngås og finne ut den akseptable risikoen forbundet med hørselstap. Nøkkeloppgaven til eksperimentet vil være å finne ut hvordan man kan minimere hørselstap fullstendig, og ikke bare under et spesifikt romoppdrag.

Steiner i nyrene

En av ti mennesker på jorden utvikler før eller siden et problem med nyrestein. Imidlertid blir dette spørsmålet mye mer akutt når det gjelder astronauter, fordi i verdensrommet begynner kroppens bein å miste nyttige stoffer enda raskere enn på jorden. Salter (kalsiumfosfat) skilles ut inne i kroppen, som trenger inn i blodet og samler seg i nyrene. Disse saltene kan komprimeres og ta form av steiner. Samtidig kan størrelsen på disse steinene variere fra mikroskopiske til ganske alvorlige – opp til størrelsen på en valnøtt. Problemet er at disse steinene kan blokkere blodårer og andre strømmer som mater organet eller fjerne overflødige stoffer fra nyrene.

For astronauter er risikoen for å utvikle nyrestein farligere fordi under mikrogravitasjonsforhold kan volumet av blod inne i kroppen reduseres. I tillegg drikker mange astronauter ikke 2 liter væske om dagen, noe som igjen kan gi fullstendig hydrering av kroppen og forhindre at steiner stagnerer i nyrene og fjerner partiklene sammen med urinen.

Det bemerkes at minst 14 amerikanske astronauter utviklet et problem med nyrestein nesten umiddelbart etter fullføringen av romoppdragene deres. I 1982 ble det registrert et tilfelle av akutt smerte hos et besetningsmedlem ombord på den sovjetiske Salyut-7-stasjonen. Astronauten led av sterke smerter i to dager, mens kameraten hans ikke hadde noe annet valg enn å hjelpeløst se på kollegaens lidelser. Først tenkte alle på akutt blindtarmbetennelse, men etter en stund kom det ut en liten nyrestein med kosmonautens urin.

Forskere har i svært lang tid utviklet en spesiell ultralydmaskin på størrelse med en stasjonær datamaskin, som kan oppdage nyrestein og fjerne dem ved hjelp av lydbølgepulser. Det ser ut til at om bord på skipet ved siden av Mars, kan noe slikt definitivt komme godt med …

Lungesykdom

Til tross for at vi ennå ikke vet med sikkerhet hvilke negative helseeffekter som kan forårsakes av støv fra andre planeter eller asteroider, er forskerne fortsatt klar over noen svært ubehagelige konsekvenser som kan manifestere seg som følge av eksponering for månestøv.

Den alvorligste effekten av innånding av støv er sannsynligvis på lungene. Utrolig skarpe partikler av månestøv kan imidlertid forårsake alvorlig skade ikke bare på lungene, men også på hjertet, og samtidig forårsake en hel haug med ulike plager, alt fra alvorlig organbetennelse og ender med kreft. For eksempel kan asbest gi lignende effekter.

Skarpe støvpartikler kan skade ikke bare indre organer, men også forårsake betennelse og skrubbsår på huden. For beskyttelse er det nødvendig å bruke spesielle flerlags Kevlar-lignende materialer. Månestøv kan lett skade hornhinnene i øynene, som igjen kan være den mest alvorlige nødsituasjonen for mennesker i verdensrommet.

Forskere beklager å merke seg at de ikke er i stand til å modellere månejorden og utføre hele settet med tester som er nødvendige for å bestemme effekten av månestøv på kroppen. En av vanskelighetene med å løse dette problemet er at på jorden er ikke støvpartikler i et vakuum og blir ikke konstant utsatt for stråling. Bare ytterligere studier av støv direkte på overflaten av Månen selv, og ikke i laboratoriet, kan gi forskere de nødvendige dataene for å utvikle effektive metoder for beskyttelse mot disse bittesmå giftige morderne.

Svikt i immunsystemet

Immunsystemet vårt endrer seg og reagerer på alle, selv de minste, endringer i kroppen vår. Mangel på søvn, utilstrekkelig inntak av næringsstoffer eller til og med normalt stress kan alle svekke immunforsvaret vårt. Men dette er på jorden. En endring i immunsystemet i verdensrommet kan til slutt bli en forkjølelse eller medføre en potensiell fare i utviklingen av mye mer alvorlige sykdommer.

I verdensrommet endres ikke fordelingen av immunceller i kroppen mye. En langt større trussel mot helsen kan være forårsaket av endringer i funksjonen til disse cellene. Når funksjonen til cellen avtar, kan de allerede undertrykte virusene i menneskekroppen vekkes igjen. Og for å gjøre dette praktisk talt i hemmelighet, uten manifestasjon av symptomer på sykdommen. Når immunceller blir mer aktive, overreagerer immunsystemet på stimuli, og forårsaker allergiske reaksjoner og andre bivirkninger som hudutslett.

"Ting som stråling, bakterier, stress, mikrogravitasjon, søvnforstyrrelser og til og med isolasjon kan alle påvirke måten immunsystemet til besetningsmedlemmene fungerer på," sier NASA-immunolog Brian Krushin.

"Langsiktige romferder vil øke risikoen for infeksjoner, overfølsomhet og autoimmune problemer hos astronauter."

For å løse problemer med immunsystemet, planlegger NASA å bruke nye metoder for anti-strålebeskyttelse, en ny tilnærming til balansert ernæring og medisin.

Strålingstrusler

Den nåværende svært uvanlige og svært langvarige mangelen på solaktivitet kan bidra til farlige endringer i strålingsnivået i rommet. Ingenting slikt har skjedd på nesten de siste 100 årene.

"Selv om slike hendelser ikke nødvendigvis er en stoppfaktor for lange oppdrag til Månen, asteroider eller til og med Mars, er galaktisk kosmisk stråling i seg selv en faktor som kan begrense den planlagte timingen for disse oppdragene," sier Nathan Schwadron ved instituttet. terrestrial, hav- og romutforskning.

Konsekvensene av denne typen eksponering kan være svært forskjellige, alt fra strålesyke og ender med utvikling av kreft eller skade på indre organer. I tillegg reduserer farlige nivåer av bakgrunnsstråling effektiviteten til romfartøyets anti-strålingsbeskyttelse med rundt 20 prosent.

På bare ett oppdrag til Mars kan en astronaut bli utsatt for 2/3 av den sikre strålingsdosen som en person i verste fall kan bli utsatt for i hele livet. Denne strålingen kan forårsake endringer i DNA og øke risikoen for kreft.

"Når det gjelder kumulativ dose, er det det samme som å gjøre en full CT-skanning av kroppen hver 5.-6. dag," sier forsker Carey Zeitlin.

Kognitive problemer

Ved å simulere tilstanden til å være i rommet, har forskere funnet ut at eksponering for høyt ladede partikler, selv i små doser, gjør at laboratorierotter reagerer mye langsommere på omgivelsene, og ved å gjøre det blir gnagerne mer irritable. Observasjon av rottene viste også en endring i sammensetningen av proteinet i hjernen deres.

Forskere er imidlertid raske til å merke seg at ikke alle rotter viste de samme effektene. Hvis denne regelen gjelder for astronauter, kan de, ifølge forskerne, identifisere en biologisk markør som indikerer og forutsier den tidlige manifestasjonen av disse effektene hos astronauter. Kanskje denne markøren til og med ville tillate å finne en måte å redusere de negative effektene av strålingseksponering.

Alzheimers sykdom er et mer alvorlig problem.

– Eksponering for strålingsnivåer tilsvarende det som oppleves av mennesker på en flytur til Mars kan bidra til utvikling av kognitive problemer og akselerere endringene i hjernefunksjonen som oftest er forbundet med Alzheimers sykdom, sier nevrolog Kerry O'Banion.

"Jo lenger du er i verdensrommet, jo større er risikoen for å utvikle sykdommen."

En av de trøstende fakta er at forskere allerede har klart å undersøke et av de mest uheldige scenariene for eksponering for stråling. De eksponerte laboratoriemus på en gang for et nivå av stråling som ville være karakteristisk for hele tiden på et oppdrag til Mars. I sin tur vil personer som flyr til Mars bli utsatt for stråling i en oppmålt dose, i løpet av de tre årene flyturen varer. Forskere tror at menneskekroppen kan tilpasse seg så små doser.

I tillegg bemerkes det at plast og lettvektsmaterialer kan gi mennesker mer effektiv strålebeskyttelse enn i dag brukt aluminium.

Tap av synet

Noen astronauter utvikler alvorlige synsproblemer etter å ha vært i verdensrommet. Jo lenger romferden varer, jo mer sannsynlig er sjansen for slike alvorlige konsekvenser.

Blant minst 300 amerikanske astronauter som har gjennomgått medisinsk screening siden 1989, har 29 prosent av menneskene som har vært i verdensrommet på to ukers romferder og 60 prosent av menneskene som har jobbet ombord på den internasjonale romstasjonen i flere måneder hatt synsproblemer. …

Leger fra University of Texas utførte hjerneskanning av 27 astronauter som hadde vært i verdensrommet i mer enn en måned. Hos 25 prosent av dem ble det observert en reduksjon i volumet av den anteroposteriore aksen til ett eller to øyeepler. Denne endringen fører til langsynthet. Igjen ble det bemerket at jo lenger en person er i verdensrommet, jo mer sannsynlig er denne endringen.

Forskere tror at denne negative effekten kan forklares med økningen av væske til hodet under forhold med migrogravitasjon. I dette tilfellet begynner cerebrospinalvæske å samle seg i kraniet, og det intrakranielle trykket stiger. Væske kan ikke sive gjennom beinet, derfor begynner det å skape press på innsiden av øynene. Forskere er ennå ikke sikre på om denne effekten vil avta hos astronauter som ankommer verdensrommet i mer enn seks måneder. Det er imidlertid ganske åpenbart at det vil være nødvendig å finne ut av det før øyeblikket folk sendes til Mars.

Hvis problemet utelukkende er forårsaket av intrakranielt trykk, vil en av de mulige løsningene være å skape forhold med kunstig tyngdekraft, hver dag i åtte timer, mens astronautene sover. Det er imidlertid for tidlig å si om denne metoden vil hjelpe eller ikke.

"Dette problemet må løses, for ellers kan det vise seg å være hovedårsaken til umuligheten av lang romfart," sier forskeren Mark Shelhamer.

Null tyngdekraft dreper hjernen

Langt opphold i rommet i null tyngdekraft kan forårsake alvorlige endringer i hjernen, har sibirske forskere funnet ut ved å undersøke tilstanden til mus som har vært i bane.

Resultatene vil gjøre det mulig å lage systemer for å forebygge og korrigere den negative påvirkningen av vektløshet på astronautenes organisme. Den mest interessante av dataene som er oppnådd gjelder dopaminsystemet. Vi så at uttrykket av nøkkelgenene reduseres etter en måned i bane. Dette antyder at hjernens dopaminsystem, som normalt er ansvarlig for finkoordinering av handlinger, og generelt - for kontroll av bevegelser, degraderer.

På sikt kan en slik endring føre til utvikling av en parkinsonlignende tilstand. For hvis uttrykket ditt av et enzym som syntetiserer dopamin avtar, reduseres også nivået av selve nevrotransmitteren, og til slutt utvikler det seg et motorisk underskudd, "- siterer ordene fra en forsker ved Laboratory of Neurogenomics of Behavior ved Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics SB RAS, Anton Tsybko, offisiell publikasjon SB RAS "Science in Siberia" Se også Lansering av Soyuz TMA-17M bemannet transportkjøretøy.

I tillegg bemerket forskeren endringer i en annen ekstremt viktig hjernestruktur - hypothalamus. Her ble det funnet tegn på apoptose (programmert cellulært «selvmord»), som mest sannsynlig er provosert av mikrogravitasjon. Det er allerede bekreftet: både i bane og på jorden - i eksperimenter som simulerer tilstanden til vektløshet - øker apoptose av nevroner. "Dette er fylt med en generell forverring av stoffskiftet og mye mer. Tatt i betraktning at i null tyngdekraft kroppen allerede er under angrep, kan enhver endring i dens funksjon til det verre ha ganske alvorlige konsekvenser," forklarte Tsybko.

Forskere bemerket at heldigvis er disse endringene ikke dødelige, og fysisk aktivitet forhindrer dem fullstendig i å oppstå. Hos dyr gjenopprettes fysisk aktivitet innen en uke. Hjernen begynner å akkumulere tapt tid igjen, nivået av serotonin, dopamin går tilbake til det normale ganske raskt. Innen en måned har ikke nevrodegenerasjon tid til å oppstå.

Å sende mus ut i verdensrommet over lengre tid virker fortsatt problematisk. Kroppsøving er en redning for kosmonauter Studien ble utført på laboratoriemus som foretok en 30-dagers romreise på Bion-M1 biosatellitt. Forskere bemerker at anatomien og fysiologien til mus på mange måter ligner mennesker, genomene våre sammenfaller med 99%, så lineære mus er de mest egnede objektene for å studere mekanismene for tilpasning til vektløshet. Det er imidlertid en betydelig forskjell: astronauter, i motsetning til mus, er i stand til bevisst å tvinge seg selv til å bevege seg, de trener mer enn fire timer om dagen, noe som betyr at de stimulerer de motoriske sentrene i hjernen og minimerer risikoen for skade på dopaminet. system.

Imidlertid, hvis du holder deg i bane i minst to uker og ikke utfører noen spesielle fysiske øvelser, viser tilstanden seg å være veldig vanskelig når du kommer tilbake til jorden, og en lang rehabilitering er nødvendig. "Bion" er en serie med sovjetiske og russiske romfartøy utviklet av TsSKB-Progress og beregnet på biologisk forskning. For 11 flyvninger ble det utført forsøk på dem med 212 rotter, 12 aper og en rekke andre dyr. Bion-M1-satellitten ble skutt opp 19. april 2013 og returnerte til jorden en måned senere.

I tillegg til mus var det mongolsk ørkenrotte, gekko-øgler, fisk, ferskvanns- og druesnegler, tømmerbillelarver, mikroorganismer, alger, lav og noen høyere planter om bord. Til dags dato er Bion-M1-eksperimentet fullført. Bion-M2 skal lanseres i årene som kommer.