Medicinska problem som kan sätta stopp för utforskning av rymden

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Om så är fallet, föreslår vi att du bekantar dig med ett urval av de 20 mest troliga hälsoproblem som pionjärerna från eran av mänsklig rymdkolonisering kommer att behöva möta (om vi inte löser dem innan detta ögonblick).

Problem med hjärtat

Västerländsk medicinsk forskning och observation av 12 astronauter visade att vid långvarig exponering för mikrogravitation blir det mänskliga hjärtat sfäriskt med 9,4 procent starkare, vilket i sin tur kan orsaka en mängd olika problem med dess arbete. Detta problem kan bli särskilt akut under långa rymdresor, till exempel till Mars.

"Hjärtat i rymden fungerar på ett annat sätt än det gör i förhållandena för jordens gravitation, vilket i sin tur kan leda till förlust av muskelmassa," - säger Dr James Thomas från NASA.

"Allt detta kommer att få allvarliga konsekvenser efter att ha återvänt till jorden, så vi letar för närvarande efter möjliga sätt att undvika eller åtminstone minska denna förlust av muskelmassa."

Experter noterar att efter att ha återvänt till jorden återfår hjärtat sin ursprungliga form, men ingen vet hur ett av de viktigaste organen i vår kropp kommer att bete sig efter långa flygningar. Läkare är redan medvetna om fall då återvändande astronauter upplevde yrsel och desorientering. I vissa fall finns det en kraftig förändring i blodtrycket (det finns en kraftig minskning), särskilt när en person försöker stå upp. Dessutom upplever vissa astronauter arytmier (onormala hjärtrytmer) under uppdrag.

Forskarna noterar behovet av att utveckla metoder och regler som gör att rymdresenärer kan undvika den här typen av problem. Som nämnts kan sådana metoder och regler vara användbara inte bara för astronauter, utan också för vanliga människor på jorden - de som har hjärtproblem, såväl som de som är ordinerade sängläge.

För tillfället har ett femårigt forskningsprogram påbörjats, vars uppgift kommer att vara att bestämma nivån av rymdens inverkan på accelerationen av utvecklingen av ateroskleros (en sjukdom i blodkärlen) hos astronauter.

Fylleri och psykiska störningar

Även om en anonym undersökning gjord av NASA rensade misstankar om frekvent alkoholkonsumtion av astronauter, fanns det 2007 två fall där faktiskt berusade NASA-astronauter fick flyga inuti ryska rymdfarkosten Soyuz. Samtidigt fick människor flyga även efter att läkarna som förberedde dessa astronauter för flygningen, liksom andra medlemmar av uppdraget, berättade för sina överordnade om det mycket heta tillståndet för sina kollegor.

Enligt dåtidens säkerhetspolicy talade NASA om ett officiellt förbud mot alkoholkonsumtion av astronauter 12 timmar före träningsflyg. Funktionen av denna regel antogs också tyst under varaktigheten av rymdflygningar. Men efter ovanstående incident blev NASA upprörd över sådan slarv från astronauterna att byrån beslutade att göra denna regel gällande rymdresor officiell.

Den tidigare astronauten Mike Mallane sa en gång att astronauterna drack alkohol före flygningen för att torka ut kroppen (alkohol torkar), för att i slutändan minska belastningen på urinblåsan och plötsligt inte vill använda toaletten vid uppskjutningen.

Den psykologiska aspekten hade också sin plats bland farorna i rymduppdrag. Under rymduppdraget Skylab 4 var astronauterna så "trötta" på att kommunicera med rymdflygets kontrollcenter att de stängde av radiokommunikation i nästan ett dygn och ignorerade meddelanden från NASA. I efterdyningarna av denna incident försöker forskare identifiera och ta itu med potentiella negativa psykologiska effekter som kan uppstå från mer stressiga och långa uppdrag till Mars.

Sömnbrist och användning av sömntabletter

En tioårig studie har visat att astronauter uppenbarligen inte får tillräckligt med sömn de sista veckorna före uppskjutning och under starten av rymduppdrag. Bland de tillfrågade erkände tre av fyra att de använde mediciner som hjälpte dem att sova, även om användningen av sådana mediciner kan vara farlig när de flyger rymdfarkosten och när de arbetar med annan utrustning. Den farligaste situationen i det här fallet kan vara när astronauterna tog samma medicin samtidigt. I det här fallet, vid tidpunkten för en nödsituation som kräver en brådskande lösning, kan de bara försov sig.

Trots det faktum att NASA tilldelade varje astronaut att sova minst åtta och en halv timme om dagen, tog de flesta av dem bara cirka sex timmars vila varje dag under uppdragen. Svårighetsgraden av denna belastning på kroppen förvärrades av det faktum att under de tre sista månaderna av träning före flygningen sov människor mindre än sex och en halv timme dagligen.

"Framtida uppdrag till månen, Mars och bortom kommer att kräva mer effektiva åtgärder för att ta itu med sömnbrist och optimera mänsklig prestation i rymdflygning", säger seniorforskaren Dr Charles Kzeiler.

"Dessa åtgärder kan inkludera ändringar i arbetsschemat, som kommer att utföras med hänsyn till exponeringen av en person för vissa ljusvågor, såväl som förändringar i besättningens beteendestrategi för att mer bekvämt komma in i sömntillståndet, vilket är absolut nödvändigt för att återställa hälsa, styrka och gott humör nästa dag. ".

Förlust av hörsel

Forskning har visat att sedan rymdfärjornas dagar har vissa astronauter upplevt en tillfällig betydande och mindre betydande hörselnedsättning. De noterades oftast när människor utsattes för höga ljudfrekvenser. Besättningsmedlemmar på den sovjetiska rymdstationen Salyut-7 och ryska Mira hade också mindre eller mycket betydande hörselnedsättningseffekter efter att de återvänt till jorden. Återigen, i alla dessa fall var orsaken till partiell eller fullständig tillfällig hörselnedsättning exponering för höga ljudfrekvenser.

Besättningen på den internationella rymdstationen måste bära öronproppar varje dag. För att minska bullret ombord på ISS, bland andra åtgärder, föreslogs det att använda speciella ljudisolerande packningar inuti stationens väggar, samt installation av tystare fläktar.

Men förutom den bullriga bakgrunden kan andra faktorer påverka hörselnedsättningen: till exempel atmosfärens tillstånd inuti stationen, ett ökat intrakraniellt tryck och en ökad nivå av koldioxid inne i stationen.

Under 2015 planerar NASA, med hjälp av ISS-besättningen, att börja utforska möjliga sätt att undvika effekterna av hörselnedsättning under ettåriga uppdrag. Forskare vill se hur länge dessa effekter kan undvikas och ta reda på den acceptabla risken förknippad med hörselnedsättning. Nyckeluppgiften för experimentet kommer att vara att avgöra hur man kan minimera hörselnedsättningen helt och hållet, och inte bara under ett specifikt rymduppdrag.

Stenar i njurarna

En av tio människor på jorden utvecklar förr eller senare ett problem med njursten. Denna fråga blir dock mycket mer akut när det gäller astronauter, för i rymden börjar kroppens ben förlora användbara ämnen ännu snabbare än på jorden. Inuti kroppen utsöndras salter (kalciumfosfat) som tränger in i blodomloppet och ackumuleras i njurarna. Dessa salter kan komprimeras och ta formen av stenar. Samtidigt kan storleken på dessa stenar variera från mikroskopiska till ganska allvarliga - upp till storleken på en valnöt. Problemet är att dessa stenar kan blockera blodkärl och andra flöden som matar organet eller ta bort överflödiga ämnen från njurarna.

För astronauter är risken att utveckla njursten farligare eftersom under mikrogravitationsförhållanden kan volymen blod inuti kroppen minska. Dessutom dricker många astronauter inte 2 liter vätska om dagen, vilket i sin tur kan ge fullständig återfuktning av kroppen och förhindra att stenar stagnerar i njurarna och tar bort deras partiklar tillsammans med urin.

Det noteras att minst 14 amerikanska astronauter utvecklade ett problem med njursten nästan omedelbart efter slutförandet av deras rymduppdrag. 1982 registrerades ett fall av akut smärta hos en besättningsmedlem ombord på den sovjetiska Salyut-7-stationen. Astronauten led av svår smärta i två dagar, medan hans följeslagare inte hade något annat val än att hjälplöst titta på sin kollegas lidande. Först tänkte alla på akut blindtarmsinflammation, men efter ett tag kom en liten njursten ut med kosmonautens urin.

Forskare har under mycket lång tid utvecklat en speciell ultraljudsmaskin av storleken på en stationär dator, som kan upptäcka njursten och ta bort dem med hjälp av ljudvågor. Det verkar som att ombord på fartyget bredvid Mars kan en sådan sak definitivt komma till användning …

Lungsjukdom

Trots att vi ännu inte med säkerhet vet vilka negativa hälsoeffekter som kan orsakas av damm från andra planeter eller asteroider, är forskarna fortfarande medvetna om några mycket obehagliga konsekvenser som kan visa sig som ett resultat av exponering för måndamm.

Den allvarligaste effekten av inandning av damm är sannolikt på lungorna. Otroligt vassa partiklar av måndamm kan dock orsaka allvarliga skador inte bara på lungorna utan även på hjärtat, samtidigt som de orsakar en hel massa olika åkommor, allt från svår organinflammation och slutar med cancer. Till exempel kan asbest orsaka liknande effekter.

Vassa dammpartiklar kan skada inte bara inre organ, utan också orsaka inflammation och skrubbsår på huden. För skydd är det nödvändigt att använda speciella flerskiktiga Kevlar-liknande material. Måndamm kan lätt skada ögonens hornhinnor, vilket i sin tur kan vara den allvarligaste nödsituationen för människor i rymden.

Forskare beklagar att notera att de inte kan modellera månjorden och utföra hela uppsättningen av tester som är nödvändiga för att fastställa effekterna av måndamm på kroppen. En av svårigheterna med att lösa detta problem är att dammpartiklar på jorden inte befinner sig i ett vakuum och inte ständigt utsätts för strålning. Endast ytterligare studier av damm direkt på själva månens yta, och inte i laboratoriet, kan ge forskare nödvändiga data för att utveckla effektiva metoder för skydd mot dessa små giftiga mördare.

Fel i immunförsvaret

Vårt immunförsvar förändras och reagerar på alla, även de minsta, förändringar i vår kropp. Brist på sömn, otillräckligt intag av näringsämnen eller till och med normal stress kan alla försvaga vårt immunförsvar. Men det här är på jorden. En förändring av immunsystemet i rymden kan så småningom förvandlas till en vanlig förkylning eller innebära en potentiell fara i utvecklingen av mycket allvarligare sjukdomar.

I rymden förändras inte fördelningen av immunceller i kroppen mycket. Ett mycket större hot mot hälsan kan orsakas av förändringar i dessa cellers funktion. När cellens funktion minskar kan de redan undertryckta virusen i människokroppen återuppväckas. Och att göra detta praktiskt taget i hemlighet, utan manifestation av symtom på sjukdomen. När immuncellerna blir mer aktiva överreagerar immunförsvaret på stimuli, vilket orsakar allergiska reaktioner och andra biverkningar som hudutslag.

"Saker som strålning, bakterier, stress, mikrogravitation, sömnstörningar och till och med isolering kan alla påverka hur besättningsmedlemmarnas immunsystem fungerar", säger NASAs immunolog Brian Krushin.

"Långsiktiga rymduppdrag kommer att öka risken för infektioner, överkänslighet och autoimmuna problem hos astronauter."

För att lösa problem med immunförsvaret planerar NASA att använda nya metoder för antistrålskydd, ett nytt tillvägagångssätt för balanserad kost och medicin.

Strålningshot

Den nuvarande mycket ovanliga och mycket långvariga bristen på solaktivitet kan bidra till farliga förändringar av strålningsnivån i rymden. Inget liknande har hänt på nästan de senaste 100 åren.

"Även om sådana händelser inte nödvändigtvis är en stoppfaktor för långa uppdrag till månen, asteroider eller till och med Mars, är galaktisk kosmisk strålning i sig en faktor som kan begränsa den planerade tidpunkten för dessa uppdrag", säger Nathan Schwadron från Institutet. havs- och rymdutforskning.

Konsekvenserna av denna typ av exponering kan vara mycket olika, allt från strålsjuka och slutar med utveckling av cancer eller skador på inre organ. Dessutom minskar farliga nivåer av bakgrundsstrålning effektiviteten av rymdfarkostens antistrålskydd med cirka 20 procent.

På bara ett uppdrag till Mars kan en astronaut utsättas för 2/3 av den säkra stråldos som en person i värsta fall kan utsättas för under hela sitt liv. Denna strålning kan orsaka förändringar i DNA och öka risken för cancer.

"När det kommer till kumulativ dos är det samma sak som att göra en fullständig datortomografi av kroppen var 5-6 dag", säger forskaren Carey Zeitlin.

Kognitiva problem

Vid simulering av tillståndet att vara i rymden har forskare funnit att exponering för högt laddade partiklar, även i små doser, gör att laboratorieråttor reagerar mycket långsammare på sin omgivning, och genom att göra det blir gnagarna mer irriterade. Observation av råttorna visade också en förändring i sammansättningen av proteinet i deras hjärnor.

Men forskare är snabba att notera att inte alla råttor visade samma effekter. Om denna regel gäller för astronauter, kan de, enligt forskarna, identifiera en biologisk markör som indikerar och förutsäger den tidiga manifestationen av dessa effekter hos astronauter. Kanske skulle denna markör till och med göra det möjligt att hitta ett sätt att minska de negativa effekterna av strålningsexponering.

Alzheimers sjukdom är ett allvarligare problem.

"Exponering för strålningsnivåer motsvarande den som människor upplever på en flygning till Mars kan bidra till utvecklingen av kognitiva problem och påskynda förändringarna i hjärnans funktion som oftast är förknippade med Alzheimers sjukdom", säger neurologen Kerry O'Banion.

"Ju längre du är i rymden, desto större är risken att utveckla sjukdomen."

En av de tröstande fakta är att forskare redan har lyckats undersöka ett av de mest olyckliga scenarierna för exponering för strålning. De exponerade laboratoriemöss på en gång för en strålningsnivå som skulle vara karakteristisk för hela tiden på ett uppdrag till Mars. I sin tur kommer människor som flyger till Mars att utsättas för strålning i en uppmätt dos, under de tre år som flygningen pågår. Forskare tror att människokroppen kan anpassa sig till så små doser.

Dessutom noteras att plast och lättviktsmaterial kan ge människor ett effektivare strålskydd än aluminium som används idag.

Förlust av synen

Vissa astronauter utvecklar allvarliga synproblem efter att ha varit i rymden. Ju längre rymduppdraget varar, desto mer sannolikt är risken för sådana fruktansvärda konsekvenser.

Bland minst 300 amerikanska astronauter som har genomgått medicinsk screening sedan 1989 har 29 procent av personerna som har varit i rymden på två veckors rymduppdrag och 60 procent av personerna som har arbetat ombord på den internationella rymdstationen i flera månader haft synproblem. …

Läkare från University of Texas genomförde hjärnskanningar av 27 astronauter som varit i rymden i mer än en månad. Hos 25 procent av dem observerades en minskning av volymen av den anteroposteriora axeln på ett eller två ögonglober. Denna förändring leder till framsynthet. Återigen noterades det att ju längre en person är i rymden, desto mer sannolikt är denna förändring.

Forskare tror att denna negativa effekt kan förklaras av ökningen av vätska till huvudet under förhållanden med migrogravitation. I det här fallet börjar cerebrospinalvätska att ackumuleras i kraniet och det intrakraniella trycket stiger. Vätska kan inte sippra genom benet, därför börjar det skapa tryck på insidan av ögonen. Forskare är ännu inte säkra på om denna effekt kommer att minska hos astronauter som anländer till rymden i mer än sex månader. Det är dock ganska uppenbart att det kommer att bli nödvändigt att ta reda på det innan ögonblicket människor skickas till Mars.

Om problemet enbart orsakas av intrakraniellt tryck, skulle en av de möjliga lösningarna vara att skapa förhållanden med artificiell gravitation, varje dag i åtta timmar, medan astronauterna sover. Det är dock för tidigt att säga om denna metod kommer att hjälpa eller inte.

"Det här problemet måste åtgärdas, för annars kan det visa sig vara huvudorsaken till omöjligheten av långa rymdresor", säger vetenskapsmannen Mark Shelhamer.

Noll gravitation dödar hjärnan

Lång vistelse i rymden i noll gravitation kan orsaka allvarliga förändringar i hjärnan, har sibiriska forskare tagit reda på genom att undersöka tillståndet för möss som har varit i omloppsbana.

Resultaten kommer att göra det möjligt att skapa system för att förebygga och korrigera viktlöshetens negativa påverkan på astronauternas organism. Den mest intressanta av de erhållna uppgifterna gäller dopaminsystemet. Vi såg att uttrycket av dess nyckelgener minskar efter en månad i omloppsbana. Detta tyder på att hjärnans dopaminsystem, som normalt är ansvarigt för fin koordination av handlingar, och i allmänhet - för kontroll av rörelser, försämras.

På lång sikt kan en sådan förändring leda till utvecklingen av ett parkinsonliknande tillstånd. För om ditt uttryck av ett enzym som syntetiserar dopamin minskar, så minskar också nivån av signalsubstansen i sig, och i slutändan utvecklas ett motoriskt underskott, "- citerar en forskare vid Laboratory of Neurogenomics of Behavior vid Federal Research. Center Institute of Cytology and Genetics SB RAS, Anton Tsybko, officiell publikation SB RAS "Science in Siberia" Se även Lansering av det bemannade transportfordonet Soyuz TMA-17M.

Dessutom noterade forskaren förändringar i en annan extremt viktig hjärnstruktur - hypotalamus. Här hittades tecken på apoptos (programmerat cellulärt "självmord"), vilket med största sannolikhet provoceras av mikrogravitation. Det har redan bekräftats: både i omloppsbana och på jorden - i experiment som simulerar tillståndet av viktlöshet - ökar apoptos av neuroner. "Detta är fyllt med en allmän försämring av ämnesomsättningen och mycket mer. Med tanke på att kroppen redan är under attack vid noll gravitation kan varje förändring i dess funktion till det sämre få ganska allvarliga konsekvenser", förklarade Tsybko.

Forskare noterade att dessa förändringar lyckligtvis inte är dödliga, och fysisk aktivitet hindrar dem helt från att inträffa. Hos djur återställs fysisk aktivitet inom en vecka. Hjärnan börjar ackumulera förlorad tid igen, nivån av serotonin, dopamin återgår till det normala ganska snabbt. Inom en månad hinner inte neurodegeneration inträffa.

Att skjuta ut möss i rymden under en längre tid verkar fortfarande problematiskt. Fysisk utbildning är en räddning för kosmonauter. Studien utfördes på laboratoriemöss som gjorde en 30 dagar lång rymdresa på biosatelliten Bion-M1. Forskare noterar att möss anatomi och fysiologi på många sätt liknar människor, våra genom sammanfaller med 99%, så linjära möss är de mest lämpliga objekten för att studera mekanismerna för anpassning till viktlöshet. Det finns dock en betydande skillnad: astronauter, till skillnad från möss, kan medvetet tvinga sig själva att röra sig, de tränar mer än fyra timmar om dagen, vilket innebär att de stimulerar motorcentra i hjärnan och minimerar risken för skador på dopaminet. systemet.

Men om du stannar i omloppsbana i minst två veckor och inte utför några speciella fysiska övningar, när du återvänder till jorden visar tillståndet sig vara mycket svårt och en lång rehabilitering krävs. "Bion" är en serie sovjetiska och ryska rymdfarkoster utvecklade av TsSKB-Progress och avsedda för biologisk forskning. För 11 flygningar utfördes experiment på dem med 212 råttor, 12 apor och ett antal andra djur. Bion-M1-satelliten lanserades den 19 april 2013 och återvände till jorden en månad senare.

Ombord fanns förutom möss mongoliska gerbiler, geckoödlor, fiskar, sötvattens- och druvsniglar, snickarbaggarlarver, mikroorganismer, alger, lavar och några högre växter. Hittills har Bion-M1-experimentet slutförts. Bion-M2 kommer att lanseras under de kommande åren.