Медицински проблеми, които биха могли да сложат край на изследването на дълбокия космос

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Ако е така, тогава ви предлагаме да се запознаете с селекция от 20-те най-вероятни здравословни проблема, с които ще трябва да се сблъскат пионерите от ерата на колонизацията на човешкото пространство (ако не ги решим преди този момент).

Проблеми със сърцето

Западни медицински изследвания и наблюдение на 12 астронавти показаха, че при продължително излагане на микрогравитация човешкото сърце става сферично с 9,4 процента по-силно, което от своя страна може да причини различни проблеми с работата му. Този проблем може да стане особено спешен по време на дълги космически пътувания, например до Марс.

„Сърцето в космоса работи по различен начин, отколкото в условията на земната гравитация, което от своя страна може да доведе до загуба на мускулна маса“, – казва д-р Джеймс Томас от НАСА.

"Всичко това ще има сериозни последици след завръщането на Земята, така че в момента търсим възможни начини да избегнем или поне да намалим тази загуба на мускулна маса."

Специалистите отбелязват, че след завръщането си на Земята сърцето възвръща първоначалната си форма, но никой не знае как ще се държи един от най-важните органи на нашето тяло след дълги полети. Лекарите вече са запознати със случаи, когато завръщащите се астронавти са изпитвали виене на свят и дезориентация. В някои случаи има рязка промяна в кръвното налягане (има рязко понижение), особено когато човек се опитва да се изправи. Освен това някои астронавти изпитват аритмии (ненормални сърдечни ритми) по време на мисии.

Изследователите отбелязват необходимостта от разработване на методи и правила, които ще позволят на пътуващите в дълбокия космос да избягват този тип проблеми. Както беше отбелязано, подобни методи и правила биха могли да бъдат полезни не само за астронавтите, но и за обикновените хора на Земята - тези, които изпитват сърдечни проблеми, както и тези, на които е предписан режим на легло.

В момента е започнала петгодишна изследователска програма, чиято задача ще бъде да определи нивото на въздействие на космоса върху ускоряването на развитието на атеросклерозата (болест на кръвоносните съдове) при астронавтите.

Пиянство и психични разстройства

Въпреки че анонимно проучване, проведено от НАСА, изчисти подозренията за честа консумация на алкохол от астронавти, през 2007 г. имаше два случая, при които действително пияни астронавти на НАСА бяха разрешени да летят вътре в руския космически кораб "Союз". В същото време хората бяха разрешени да летят дори след като лекарите, които подготвяха тези астронавти за полета, както и други членове на мисията, казаха на началниците си за много горещото състояние на колегите им.

Според тогавашната политика за сигурност НАСА говори за официална забрана за консумация на алкохол от астронавтите 12 часа преди тренировъчни полети. Действието на това правило също мълчаливо се предполагаше за продължителността на космическите полети. Въпреки това, след горния инцидент, НАСА беше възмутена от такова невнимание на астронавтите, че агенцията реши да направи това правило по отношение на космическите пътувания официално.

Бившият астронавт Майк Малън веднъж каза, че астронавтите са пили алкохол преди полета, за да дехидратират тялото (алкохолът дехидратира), за да намалят в крайна сметка натоварването на пикочния мехур и изведнъж да не искат да използват тоалетната по време на изстрелването.

Психологическият аспект също имаше своето място сред опасностите в космическите мисии. По време на космическата мисия Skylab 4 астронавтите бяха толкова "уморени" от комуникацията с центъра за управление на космическите полети, че изключиха радиокомуникациите за почти ден и игнорираха съобщенията от НАСА. След този инцидент учените се опитват да идентифицират и да се справят с потенциалните негативни психологически ефекти, които биха могли да възникнат от по-стресиращи и продължителни мисии до Марс.

Липса на сън и употребата на сънотворни

Десетгодишно проучване показа, че астронавтите очевидно не спят достатъчно през последните седмици преди изстрелването и по време на началото на космическите мисии. Сред респондентите трима от четирима признават, че са използвали лекарства, които им помагат да спят, въпреки че употребата на такива лекарства може да бъде опасна по време на полет на космическия кораб и при работа с друго оборудване. Най-опасната ситуация в този случай може да бъде, когато астронавтите приемат едно и също лекарство по едно и също време. В този случай, по време на спешна ситуация, която изисква спешно решение, те могат просто да го преспят.

Въпреки факта, че НАСА възлага на всеки астронавт да спи поне осем часа и половина на ден, повечето от тях са отделяли само около шест часа почивка всеки ден по време на мисии. Тежестта на това натоварване върху тялото се усложнява от факта, че през последните три месеца тренировки преди полета хората спяха по-малко от шест часа и половина на ден.

„Бъдещите мисии до Луната, Марс и отвъд тях ще изискват по-ефективни мерки за справяне с липсата на сън и оптимизиране на човешката работа в космически полет“, каза старши изследовател д-р Чарлз Кзайлер.

„Тези мерки могат да включват промени в работния график, които ще бъдат извършени, като се вземе предвид излагането на човек на определени светлинни вълни, както и промени в поведенческата стратегия на екипажа за по-удобно влизане в състояние на сън, което е наложително за възстановяване на здравето, силата и доброто настроение на следващия ден."

Загуба на слуха

Изследванията показват, че от времето на мисиите на космическите совалки някои астронавти са преживели временна значителна и по-малко значителна загуба на слуха. Те се отбелязват най-често, когато хората са били изложени на високи звукови честоти. Членовете на екипажа на съветската космическа станция Салют-7 и руската Мира също са имали леки или много значителни последици от загуба на слуха след завръщането си на Земята. Отново във всички тези случаи причината за частична или пълна временна загуба на слуха е излагане на високи звукови честоти.

Екипажът на Международната космическа станция е длъжен да носи тапи за уши всеки ден. За намаляване на шума на борда на МКС, наред с други мерки, беше предложено да се използват специални шумоизолиращи уплътнения вътре в стените на станцията, както и инсталиране на по-тихи вентилатори.

Въпреки това, в допълнение към шумния фон, други фактори могат да повлияят на загубата на слуха: например състоянието на атмосферата в станцията, повишаване на вътречерепното налягане и повишено ниво на въглероден диоксид в станцията.

През 2015 г. НАСА планира, с помощта на екипажа на МКС, да започне да проучва възможни начини за избягване на ефектите от загубата на слуха по време на едногодишни мисии. Учените искат да видят колко дълго могат да бъдат избегнати тези ефекти и да разберат приемливия риск, свързан със загубата на слуха. Ключовата задача на експеримента ще бъде да се определи как да се сведе до минимум загубата на слуха напълно, а не само по време на конкретна космическа мисия.

Камъни в бъбреците

Един на всеки десет души на Земята рано или късно развива проблем с камъни в бъбреците. Този въпрос обаче става много по-остър, когато става дума за астронавти, тъй като в космоса костите на тялото започват да губят полезни вещества дори по-бързо, отколкото на Земята. Вътре в тялото се отделят соли (калциев фосфат), които проникват в кръвния поток и се натрупват в бъбреците. Тези соли могат да бъдат уплътнени и да приемат формата на камъни. В същото време размерите на тези камъни могат да варират от микроскопични до доста сериозни - до размера на орех. Проблемът е, че тези камъни могат да блокират кръвоносните съдове и други потоци, които хранят органа или да отстраняват излишните вещества от бъбреците.

За астронавтите рискът от развитие на камъни в бъбреците е по-опасен, тъй като при условия на микрогравитация обемът на кръвта в тялото може да намалее. Освен това много астронавти не пият по 2 литра течности на ден, което от своя страна би могло да осигури пълна хидратация на тялото им и да предотврати застоя на камъни в бъбреците, премахвайки частиците им заедно с урината.

Отбелязва се, че най-малко 14 американски астронавти са развили проблем с камъни в бъбреците почти веднага след приключването на своите космически мисии. През 1982 г. е регистриран случай на остра болка при член на екипажа на борда на съветската станция Салют-7. Астронавтът страдаше от силни болки в продължение на два дни, докато спътникът му нямаше друг избор, освен безпомощно да наблюдава страданията на своя колега. Отначало всички мислеха за остър апендицит, но след известно време с урината на космонавта излезе малък камък в бъбрека.

От много дълго време учените разработват специална ултразвукова машина с размерите на настолен компютър, която може да открива камъни в бъбреците и да ги отстранява с помощта на импулси от звукови вълни. Изглежда, че на борда на кораба до Марс такова нещо определено може да ви бъде полезно …

Болест на дробовете

Въпреки факта, че все още не знаем със сигурност какви негативни последици за здравето може да предизвика прахът от други планети или астероиди, учените все още са наясно с някои много неприятни последици, които могат да се проявят в резултат на излагане на лунен прах.

Най-сериозният ефект от вдишването на прах вероятно ще бъде върху белите дробове. Въпреки това, невероятно остри частици лунен прах могат да причинят сериозно увреждане не само на белите дробове, но и на сърцето, като в същото време причиняват цял куп различни заболявания, вариращи от тежко възпаление на органите и завършвайки с рак. Например азбестът може да причини подобни ефекти.

Острите прахови частици могат да навредят не само на вътрешните органи, но и да причинят възпаление и ожулвания по кожата. За защита е необходимо да се използват специални многослойни материали, подобни на кевлар. Лунният прах може лесно да увреди роговицата на очите, което от своя страна може да бъде най-сериозната спешна ситуация за хората в космоса.

Учените със съжаление отбелязват, че не са в състояние да моделират лунната почва и да извършат пълния набор от тестове, необходими за определяне на ефектите на лунния прах върху тялото. Една от трудностите при решаването на този проблем е, че на Земята праховите частици не са във вакуум и не са постоянно изложени на радиация. Само допълнителни изследвания на прах директно върху повърхността на самата Луна, а не в лаборатория, могат да предоставят на учените необходимите данни за разработване на ефективни методи за защита срещу тези малки токсични убийци.

Отказ на имунната система

Нашата имунна система се променя и реагира на всякакви, дори и най-малки промени в тялото ни. Липсата на сън, неадекватният прием на хранителни вещества или дори нормалният стрес могат да отслабят имунната ни система. Но това е на Земята. Промяната в имунната система в космоса може в крайна сметка да се превърне в обикновена настинка или да носи потенциална опасност от развитието на много по-сериозни заболявания.

В космоса разпределението на имунните клетки в тялото не се променя много. Много по-голяма заплаха за здравето може да бъде причинена от промените във функционирането на тези клетки. Когато функционирането на клетката намалее, вече потиснатите вируси в човешкото тяло могат да се събудят отново. И да направите това практически тайно, без проява на симптоми на заболяването. Когато имунните клетки станат по-активни, имунната система реагира прекомерно на стимули, причинявайки алергични реакции и други странични ефекти като кожни обриви.

„Неща като радиация, микроби, стрес, микрогравитация, нарушение на съня и дори изолация могат да повлияят на начина, по който функционира имунната система на членовете на екипажа“, казва имунологът на НАСА Брайън Крушин.

"Дългосрочните космически мисии ще увеличат риска от инфекции, свръхчувствителност и автоимунни проблеми при астронавтите."

За решаване на проблеми с имунната система НАСА планира да използва нови методи за антирадиационна защита, нов подход към балансирано хранене и медицина.

Радиационни заплахи

Сегашната много необичайна и много продължителна липса на слънчева активност може да допринесе за опасни промени в нивото на радиация в космоса. Нищо подобно не се е случвало през последните 100 години.

„Докато подобни събития не са непременно спиращ фактор за дълги мисии до Луната, астероиди или дори Марс, самата галактическа космическа радиация е фактор, който може да ограничи планираното време на тези мисии“, казва Нейтън Швадрон от Института. изследване на океана и космоса.

Последиците от този вид експозиция могат да бъдат много различни, като се започне от лъчева болест и завършва с развитието на рак или увреждане на вътрешните органи. Освен това опасните нива на фонова радиация намаляват ефективността на антирадиационната защита на космическия кораб с около 20 процента.

Само за една мисия до Марс астронавт може да бъде изложен на 2/3 от безопасната доза радиация, на която човек може да бъде изложен в най-лошия случай през целия си живот. Тази радиация може да причини промени в ДНК и да увеличи риска от рак.

„Когато става въпрос за кумулативна доза, това е същото като да правите пълно CT сканиране на тялото на всеки 5-6 дни“, казва ученият Кери Зейтлин.

Когнитивни проблеми

При симулиране на състоянието на пребиваване в космоса учените са открили, че излагането на силно заредени частици, дори и в малки дози, кара лабораторните плъхове да реагират на заобикалящата ги среда много по-бавно и при това гризачите стават по-раздразнителни. Наблюдението на плъховете също показа промяна в състава на протеина в мозъка им.

Учените обаче бързо отбелязват, че не всички плъхове са показали еднакви ефекти. Ако това правило важи за астронавтите, тогава, според изследователите, те биха могли да идентифицират биологичен маркер, който показва и предсказва ранното проявление на тези ефекти при астронавтите. Може би този маркер дори би позволил да се намери начин за намаляване на негативните ефекти от излагането на радиация.

Болестта на Алцхаймер е по-сериозен проблем.

"Излагането на нива на радиация, еквивалентни на това, което изпитват хората по време на полет до Марс, може да допринесе за развитието на когнитивни проблеми и да ускори промените в мозъчната функция, които най-често се свързват с болестта на Алцхаймер", казва неврологът Кери О'Банион.

"Колкото по-дълго сте в космоса, толкова по-голям е рискът от развитие на болестта."

Един от утешителни факти е, че учените вече са успели да проучат един от най-нещастните сценарии на излагане на радиация. Те изложиха лабораторни мишки по едно време на ниво на радиация, което би било характерно за цялото време на мисия до Марс. От своя страна хората, летящи до Марс, ще бъдат изложени на радиация в дозирана доза през трите години на полета. Учените смятат, че човешкото тяло може да се адаптира към толкова малки дози.

Освен това се отбелязва, че пластмасите и леките материали могат да осигурят на хората по-ефективна радиационна защита от използвания в момента алуминий.

Загуба на зрение

Някои астронавти развиват сериозни проблеми със зрението, след като са били в космоса. Колкото по-дълго трае космическата мисия, толкова по-голяма е вероятността от такива ужасни последици.

Сред най-малко 300 американски астронавти, които са преминали медицински преглед от 1989 г. насам, 29% от хората, които са били в космоса на двуседмични космически мисии, и 60% от хората, които са работили на борда на Международната космическа станция в продължение на няколко месеца, са имали проблеми със зрението. …

Лекари от Тексаския университет направиха мозъчни сканирания на 27 астронавти, които са били в космоса повече от месец. При 25 процента от тях се наблюдава намаляване на обема на предно-задната ос на една или две очни ябълки. Тази промяна води до далекогледство. Отново беше отбелязано, че колкото по-дълго човек е в космоса, толкова по-вероятно е тази промяна.

Учените смятат, че този негативен ефект може да се обясни с издигането на течността към главата в условия на мигрогравитация. В този случай цереброспиналната течност започва да се натрупва в черепа и вътречерепното налягане се повишава. Течността не може да проникне през костта, следователно започва да създава натиск върху вътрешността на очите. Изследователите все още не са сигурни дали този ефект ще намалее при астронавти, пристигащи в космоса за повече от шест месеца. Съвсем очевидно е обаче, че ще е необходимо да се разбере преди момента, в който хората бъдат изпратени на Марс.

Ако проблемът е причинен единствено от вътречерепното налягане, тогава едно от възможните решения би било създаването на условия на изкуствена гравитация всеки ден в продължение на осем часа, докато астронавтите спят. Все пак е твърде рано да се каже дали този метод ще помогне или не.

„Този проблем трябва да бъде решен, защото в противен случай той може да се окаже основната причина за невъзможността за дълго пътуване в космоса“, казва ученият Марк Шелхамър.

Нулевата гравитация убива мозъка

Дългият престой в космоса при нулева гравитация може да причини сериозни промени в мозъка, установиха сибирски учени, като изследваха състоянието на мишките, които са били в орбита.

Резултатите ще дадат възможност за създаване на системи за предотвратяване и коригиране на негативното въздействие на безтегловността върху организма на космонавтите. Най-интересното от получените данни се отнася до допаминова система. Видяхме, че експресията на ключовите й гени намалява след месец в орбита. Това предполага, че допаминовата система на мозъка, която обикновено отговаря за фината координация на действията, и като цяло - за контрол на движенията, деградира.

В дългосрочен план такава промяна може да доведе до развитие на състояние, подобно на Паркинсон. Защото, ако експресията ви на ензим, който синтезира допамин, намалява, тогава нивото на самия невротрансмитер също намалява и в крайна сметка се развива двигателен дефицит "- цитира думите на изследовател от Лабораторията по неврогеномика на поведението към Федералните изследвания Център Институт по цитология и генетика SB RAS, Антон Цибко, официална публикация SB RAS "Наука в Сибир" Вижте също Изстрелването на пилотирана транспортна машина Союз ТМА-17М.

Освен това ученият отбеляза промени в друга изключително важна мозъчна структура - хипоталамуса. Тук са открити признаци на апоптоза (програмирано клетъчно „самоубийство“), което най-вероятно е провокирано от микрогравитацията. Вече е потвърдено: както в орбита, така и на Земята - при експерименти, симулиращи състояние на безтегловност - апоптозата на невроните се увеличава. "Това е изпълнено с общо влошаване на метаболизма и много други. Като се има предвид, че при нулева гравитация тялото вече е атакувано, всяка промяна във функционирането му към по-лошо може да има доста сериозни последици", обясни Цибко.

Учените отбелязаха, че за щастие тези промени не са фатални, а физическата активност напълно предотвратява появата им. При животните физическата активност се възстановява в рамките на една седмица. Мозъкът отново започва да натрупва загубеното време, нивото на серотонин, допамин се връща към нормалното доста бързо. В рамките на един месец невродегенерацията няма време да настъпи.

Изстрелването на мишки в космоса за по-дълго време все още изглежда проблематично. Физическото възпитание е спасение за космонавтите Изследването е проведено върху лабораторни мишки, които са направили 30-дневно космическо пътуване с биосателита Bion-M1. Учените отбелязват, че анатомията и физиологията на мишките в много отношения са подобни на хората, нашите геноми съвпадат с 99%, така че линейните мишки са най-подходящите обекти за изучаване на механизмите на адаптация към безтегловност. Има обаче съществена разлика: астронавтите, за разлика от мишките, са в състояние съзнателно да се принуждават да се движат, те тренират повече от четири часа на ден, което означава, че стимулират двигателните центрове в мозъка и минимизират риска от увреждане на допамина система.

Ако обаче останете в орбита поне две седмици и не извършвате специални физически упражнения, то при завръщане на Земята състоянието се оказва много трудно и се налага продължителна рехабилитация. "Бион" е серия съветски и руски космически кораби, разработени от ЦСКБ-Прогрес и предназначени за биологични изследвания. За 11 полета върху тях са проведени експерименти с 212 плъха, 12 маймуни и редица други животни. Сателитът Bion-M1 беше изстрелян на 19 април 2013 г. и се върна на Земята месец по-късно.

Освен мишки, на борда имаше монголски джербили, гекони гущери, риби, сладководни и гроздови охлюви, ларви на бръмбар дърводелец, микроорганизми, водорасли, лишеи и някои висши растения. Към днешна дата експериментът Bion-M1 е завършен. Бион-М2 трябва да бъде пуснат в експлоатация през следващите години.