Medicīniskas problēmas, kas varētu izbeigt dziļu kosmosa izpēti

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Ja tā, tad iesakām iepazīties ar 20 visticamāko veselības problēmu izlasi, ar kurām nāksies saskarties cilvēka kosmosa kolonizācijas laikmeta pionieriem (ja mēs tās neatrisināsim līdz šim brīdim).

Problēmas ar sirdi

Rietumu medicīnas pētījumi un 12 astronautu novērojumi parādīja, ka, ilgstoši pakļaujoties mikrogravitācijas iedarbībai, cilvēka sirds kļūst sfēriska par 9,4 procentiem spēcīgāka, kas savukārt var radīt dažādas problēmas tās darbā. Šī problēma var kļūt īpaši aktuāla garu kosmosa ceļojumu laikā, piemēram, uz Marsu.

"Sirds kosmosā darbojas savādāk nekā Zemes gravitācijas apstākļos, kas savukārt var novest pie muskuļu masas zuduma," saka doktors Džeimss Tomass no NASA.

"Tam visam būs nopietnas sekas pēc atgriešanās uz Zemes, tāpēc mēs šobrīd meklējam iespējamos veidus, kā izvairīties vai vismaz samazināt šo muskuļu masas zudumu."

Speciālisti atzīmē, ka pēc atgriešanās uz Zemes sirds atgūst sākotnējo formu, taču neviens nezina, kā pēc ilgiem lidojumiem uzvedīsies viens no svarīgākajiem mūsu ķermeņa orgāniem. Mediķiem jau ir zināmi gadījumi, kad atgriežoties astronautiem bija reibonis un dezorientācija. Dažos gadījumos ir krasas asinsspiediena izmaiņas (ir straujš pazeminājums), īpaši, ja cilvēks mēģina piecelties. Turklāt dažiem astronautiem misiju laikā rodas aritmijas (neparasti sirds ritmi).

Pētnieki atzīmē nepieciešamību izstrādāt metodes un noteikumus, kas ļaus dziļā kosmosa ceļotājiem izvairīties no šāda veida problēmām. Kā minēts, šādas metodes un noteikumi varētu būt noderīgi ne tikai astronautiem, bet arī parastajiem cilvēkiem uz Zemes – tiem, kam ir sirds problēmas, kā arī tiem, kam noteikts gultas režīms.

Šobrīd ir sākusies piecu gadu pētījumu programma, kuras uzdevums būs noteikt kosmosa ietekmes līmeni uz aterosklerozes (asinsvadu slimības) attīstības paātrināšanos astronautiem.

Dzērums un garīgi traucējumi

Lai gan NASA veiktā anonīma aptauja attaisnoja aizdomas par biežu astronautu alkohola lietošanu, 2007. gadā tika konstatēti divi gadījumi, kad faktiski iereibušiem NASA astronautiem tika atļauts lidot Krievijas kosmosa kuģa Sojuz iekšienē. Tajā pašā laikā cilvēki drīkstēja lidot arī pēc tam, kad ārsti, kuri gatavoja šos astronautus lidojumam, kā arī citi misijas dalībnieki pastāstīja priekšniecībai par kolēģu ļoti karsto stāvokli.

Saskaņā ar tā laika drošības politiku NASA runāja par oficiālu aizliegumu astronautiem lietot alkoholu 12 stundas pirms treniņu lidojumiem. Šī noteikuma darbība tika klusi pieņemta arī kosmosa lidojumu laikā. Taču pēc minētā incidenta NASA bija sašutusi par tādu astronautu neuzmanību, ka aģentūra nolēma šo noteikumu attiecībā uz kosmosa ceļojumiem padarīt par oficiālu.

Bijušais astronauts Maiks Malane reiz teica, ka astronauti pirms lidojuma dzēruši alkoholu, lai dehidrētu ķermeni (alkohols dehidrē), lai galu galā samazinātu urīnpūšļa slodzi un pēkšņi palaišanas brīdī negribētu izmantot tualeti.

Arī psiholoģiskajam aspektam bija sava vieta starp kosmosa misiju briesmām. Kosmosa misijas Skylab 4 laikā astronauti bija tik ļoti "noguruši" no saziņas ar kosmosa lidojumu vadības centru, ka gandrīz uz dienu izslēdza radiosakarus un ignorēja NASA ziņojumus. Pēc šī incidenta zinātnieki cenšas identificēt un novērst iespējamās negatīvās psiholoģiskās sekas, kas varētu rasties no saspringtākām un ilgstošākām misijām uz Marsu.

Miega trūkums un miega zāļu lietošana

Desmit gadus ilgs pētījums ir parādījis, ka astronauti nepārprotami neguļ pietiekami daudz pēdējās nedēļās pirms palaišanas un kosmosa misiju sākuma laikā. Trīs no četriem aptaujātajiem atzina, ka lieto medikamentus, kas palīdzēja aizmigt, lai gan lidojot ar kosmosa kuģi un strādājot ar citu aprīkojumu šādu medikamentu lietošana varētu būt bīstama. Visbīstamākā situācija šajā gadījumā varētu būt tad, kad astronauti vienlaikus lietoja vienas un tās pašas zāles. Šādā gadījumā ārkārtas situācijā, kas prasa steidzamu risinājumu, viņi to varētu vienkārši pārgulēt.

Neskatoties uz to, ka NASA katram astronautam lika gulēt vismaz astoņarpus stundas dienā, lielākā daļa no viņiem katru dienu misiju laikā atpūtās tikai aptuveni sešas stundas. Šīs slodzes smagumu ķermenim pastiprināja tas, ka pēdējos trīs treniņu mēnešus pirms lidojuma cilvēki gulēja mazāk nekā sešarpus stundas diennaktī.

"Nākotnes misijās uz Mēnesi, Marsu un citur būs nepieciešami efektīvāki pasākumi, lai novērstu miega trūkumu un optimizētu cilvēka veiktspēju kosmosa lidojumos," sacīja vecākais pētnieks Dr. Čārlzs Kzeilers.

“Šie pasākumi varētu ietvert izmaiņas darba grafikā, kas tiks veiktas, ņemot vērā cilvēka pakļaušanu noteiktu gaismas viļņu iedarbībai, kā arī izmaiņas apkalpes uzvedības stratēģijā, lai ērtāk ieietu miega stāvoklī, kas ir obligāti, lai nākamajā dienā atjaunotu veselību, spēku un labu garastāvokli.

Dzirdes zudums

Pētījumi liecina, ka kopš kosmosa kuģu misiju laikiem daži astronauti ir piedzīvojuši īslaicīgu ievērojamu un mazāk nozīmīgu dzirdes zudumu. Visbiežāk tie tika atzīmēti, kad cilvēki tika pakļauti augstām skaņas frekvencēm. Arī padomju kosmosa stacijas Salyut-7 un Krievijas Mira apkalpes locekļiem pēc atgriešanās uz Zemes bija nelielas vai ļoti nozīmīgas dzirdes zuduma sekas. Atkal visos šajos gadījumos daļēja vai pilnīga īslaicīga dzirdes zuduma cēlonis bija pakļaušana augstām skaņas frekvencēm.

Starptautiskās kosmosa stacijas apkalpei katru dienu ir jāvalkā ausu aizbāžņi. Lai samazinātu troksni uz SKS, cita starpā tika ierosināts stacijas sienās izmantot īpašas skaņu izolējošas blīves, kā arī uzstādīt klusākus ventilatorus.

Tomēr papildus trokšņainajam fonam dzirdes zudumu var ietekmēt arī citi faktori: piemēram, atmosfēras stāvoklis stacijas iekšienē, intrakraniālā spiediena palielināšanās un paaugstināts oglekļa dioksīda līmenis stacijas iekšienē.

2015. gadā NASA plāno ar ISS apkalpes palīdzību sākt pētīt iespējamos veidus, kā vienu gadu ilgo misiju laikā izvairīties no dzirdes zuduma sekām. Zinātnieki vēlas noskaidrot, cik ilgi no šīm sekām var izvairīties, un noskaidrot pieļaujamo risku, kas saistīts ar dzirdes zudumu. Eksperimenta galvenais uzdevums būs noteikt, kā pilnībā samazināt dzirdes zudumu, nevis tikai konkrētas kosmosa misijas laikā.

Akmeņi nierēs

Katram desmitajam Zemes iedzīvotājam agrāk vai vēlāk rodas nierakmeņu problēma. Taču šis jautājums kļūst daudz aktuālāks, ja runa ir par astronautiem, jo kosmosā ķermeņa kauli noderīgās vielas sāk zaudēt pat ātrāk nekā uz Zemes. Ķermeņa iekšienē izdalās sāļi (kalcija fosfāts), kas iekļūst asinsritē un uzkrājas nierēs. Šos sāļus var saspiest un iegūt akmeņu formā. Tajā pašā laikā šo akmeņu izmērs var atšķirties no mikroskopiskiem līdz diezgan nopietniem - līdz pat valrieksta izmēram. Problēma ir tāda, ka šie akmeņi var bloķēt asinsvadus un citas plūsmas, kas baro orgānu vai izvada liekās vielas no nierēm.

Kosmonautiem nierakmeņu veidošanās risks ir bīstamāks, jo mikrogravitācijas apstākļos var samazināties asins tilpums organismā. Turklāt daudzi astronauti dienā neizdzer 2 litrus šķidruma, kas savukārt varētu nodrošināt pilnīgu ķermeņa mitrināšanu un novērst akmeņu stagnāciju nierēs, izvadot to daļiņas kopā ar urīnu.

Tiek atzīmēts, ka vismaz 14 amerikāņu astronautiem gandrīz uzreiz pēc kosmosa misijas pabeigšanas radās problēma ar nierakmeņiem. 1982. gadā akūtu sāpju gadījums tika reģistrēts kādam apkalpes loceklim uz padomju stacijas Salyut-7. Astronauts divas dienas cieta no stiprām sāpēm, kamēr viņa pavadonim nekas cits neatlika, kā bezpalīdzīgi vērot kolēģa ciešanas. Sākumā visi domāja par akūtu apendicītu, bet pēc brīža kopā ar kosmonauta urīnu iznāca neliels nierakmens.

Zinātnieki ļoti ilgu laiku ir izstrādājuši īpašu ultraskaņas aparātu galddatora izmērā, kas spēj noteikt nierakmeņus un tos noņemt, izmantojot skaņas viļņu impulsus. Šķiet, ka uz kuģa blakus Marsam tāda lieta noteikti varētu noderēt …

Plaušu slimība

Neskatoties uz to, ka mēs vēl īsti nezinām, kādu negatīvu ietekmi uz veselību var radīt putekļi no citām planētām vai asteroīdiem, zinātnieki joprojām apzinās dažas ļoti nepatīkamas sekas, kas var izpausties mēness putekļu iedarbības rezultātā.

Visnopietnākā putekļu ieelpošanas ietekme, visticamāk, būs uz plaušām. Taču neticami asas mēness putekļu daļiņas var radīt nopietnus bojājumus ne tikai plaušām, bet arī sirdij, vienlaikus izraisot veselu kaudzi dažādu kaišu, sākot no smagiem orgānu iekaisumiem un beidzot ar vēzi. Piemēram, azbests var izraisīt līdzīgu ietekmi.

Asas putekļu daļiņas var kaitēt ne tikai iekšējiem orgāniem, bet arī izraisīt iekaisumu un nobrāzumus uz ādas. Aizsardzībai nepieciešams izmantot īpašus daudzslāņu kevlaram līdzīgus materiālus. Mēness putekļi var viegli sabojāt acu radzeni, kas savukārt var būt nopietnākā ārkārtas situācija cilvēkiem kosmosā.

Zinātnieki ar nožēlu atzīmē, ka viņi nespēj modelēt Mēness augsni un veikt visu nepieciešamo testu komplektu, lai noteiktu Mēness putekļu ietekmi uz ķermeni. Viena no grūtībām šīs problēmas risināšanā ir tā, ka uz Zemes putekļu daļiņas neatrodas vakuumā un nav pastāvīgi pakļautas starojumam. Tikai papildu pētījumi par putekļiem tieši uz paša Mēness virsmas, nevis laboratorijā, var sniegt zinātniekiem nepieciešamos datus, lai izstrādātu efektīvas metodes aizsardzībai pret šiem sīkajiem toksiskajiem slepkavām.

Imūnsistēmas neveiksme

Mūsu imūnsistēma mainās un reaģē uz jebkādām, pat vismazākajām izmaiņām mūsu organismā. Miega trūkums, nepietiekama uzturvielu uzņemšana vai pat normāls stress var vājināt mūsu imūnsistēmu. Bet tas ir uz Zemes. Izmaiņas imūnsistēmā kosmosā galu galā var pārvērsties par saaukstēšanos vai radīt potenciālus draudus daudz nopietnāku slimību attīstībai.

Kosmosā imūnšūnu sadalījums organismā īpaši nemainās. Daudz lielākus draudus veselībai var radīt izmaiņas šo šūnu darbībā. Kad šūnas darbība samazinās, cilvēka organismā jau nomāktos vīrusus var atmodināt. Un darīt to praktiski slepeni, bez slimības simptomu izpausmēm. Kad imūnās šūnas kļūst aktīvākas, imūnsistēma pārmērīgi reaģē uz stimuliem, izraisot alerģiskas reakcijas un citas blakusparādības, piemēram, ādas izsitumus.

"Tādas lietas kā starojums, baktērijas, stress, mikrogravitācija, miega traucējumi un pat izolācija var ietekmēt apkalpes locekļu imūnsistēmas darbību," saka NASA imunologs Braiens Krušins.

"Ilgtermiņa kosmosa misijas palielinās astronautiem infekciju, paaugstinātas jutības un autoimūnu problēmu risku."

Lai atrisinātu problēmas ar imūnsistēmu, NASA plāno izmantot jaunas pretradiācijas aizsardzības metodes, jaunu pieeju sabalansētam uzturam un medicīnai.

Radiācijas draudi

Pašreizējais ļoti neparastais un ļoti ilgstošais Saules aktivitātes trūkums var veicināt bīstamas radiācijas līmeņa izmaiņas kosmosā. Nekas tāds nav noticis gandrīz pēdējos 100 gadus.

"Lai gan šādi notikumi ne vienmēr ir apstāšanās faktors ilgām misijām uz Mēnesi, asteroīdiem vai pat Marsu, galaktikas kosmiskais starojums pats par sevi ir faktors, kas var ierobežot plānoto šo misiju laiku," saka Neitans Švadrons no Institūta. okeāna un kosmosa izpēte.

Šādas iedarbības sekas var būt ļoti dažādas, sākot no staru slimības un beidzot ar vēža attīstību vai iekšējo orgānu bojājumiem. Turklāt bīstams fona starojuma līmenis samazina kosmosa kuģa pretradiācijas aizsardzības efektivitāti par aptuveni 20 procentiem.

Tikai vienā misijā uz Marsu astronautu var pakļaut 2/3 no drošās radiācijas devas, kādai cilvēks sliktākajā gadījumā var tikt pakļauts visas dzīves laikā. Šis starojums var izraisīt izmaiņas DNS un palielināt vēža risku.

"Runājot par kumulatīvo devu, tas ir tas pats, kas veikt pilnīgu ķermeņa CT skenēšanu ik pēc 5-6 dienām," saka zinātniece Kerija Zeitlina.

Kognitīvās problēmas

Simulējot stāvokli kosmosā, zinātnieki atklājuši, ka ļoti lādētu daļiņu iedarbība pat nelielās devās liek laboratorijas žurkām reaģēt uz apkārtējo vidi daudz lēnāk, un, to darot, grauzēji kļūst uzbudināmāki. Novērojot žurkas, tika konstatētas arī izmaiņas olbaltumvielu sastāvā viņu smadzenēs.

Tomēr zinātnieki ātri atzīmē, ka ne visām žurkām bija vienāda ietekme. Ja šis noteikums attiecas uz astronautiem, tad, pēc pētnieku domām, viņi varētu identificēt bioloģisko marķieri, kas norāda un prognozē šo efektu agrīnu izpausmi astronautiem. Varbūt šis marķieris pat ļautu atrast veidu, kā samazināt radiācijas iedarbības negatīvās sekas.

Alcheimera slimība ir nopietnāka problēma.

"Pakļaušana starojuma līmenim, kas līdzvērtīgs tam, ko piedzīvo cilvēki lidojumā uz Marsu, var veicināt kognitīvo problēmu attīstību un paātrināt smadzeņu darbības izmaiņas, kas visbiežāk saistītas ar Alcheimera slimību," saka neiroloģe Kerija O'Baniona.

"Jo ilgāk atrodaties kosmosā, jo lielāks ir slimības attīstības risks."

Viens no iepriecinošajiem faktiem ir tas, ka zinātniekiem jau ir izdevies izpētīt vienu no visneveiksmīgākajiem radiācijas iedarbības scenārijiem. Viņi vienā reizē pakļāva laboratorijas peles tādam starojuma līmenim, kāds būtu raksturīgs visam Marsa misijas laikam. Savukārt cilvēki, kas lido uz Marsu, tiks pakļauti starojumam mērītā devā trīs lidojuma gadu laikā. Zinātnieki uzskata, ka cilvēka organisms spēj pielāgoties tik mazām devām.

Turklāt tiek atzīmēts, ka plastmasa un vieglie materiāli var nodrošināt cilvēkiem efektīvāku aizsardzību pret radiāciju nekā pašlaik izmantotais alumīnijs.

Redzes zudums

Dažiem astronautiem pēc atrašanās kosmosā rodas nopietnas redzes problēmas. Jo ilgāk kosmosa misija ilgst, jo lielāka ir šādu baisu seku iespējamība.

No vismaz 300 amerikāņu astronautiem, kuriem kopš 1989. gada ir veikta medicīniskā pārbaude, redzes problēmas ir bijušas 29 procentiem cilvēku, kuri ir bijuši kosmosā divu nedēļu kosmosa misijās, un 60 procentiem cilvēku, kuri vairākus mēnešus strādājuši Starptautiskajā kosmosa stacijā. …

Teksasas universitātes ārsti veica smadzeņu skenēšanu 27 astronautiem, kuri kosmosā atradās vairāk nekā mēnesi. 25 procentos no tiem tika novērots viena vai divu acs ābolu anteroposteriorālās ass tilpuma samazināšanās. Šīs izmaiņas noved pie tālredzības. Atkal tika atzīmēts, ka jo ilgāk cilvēks atrodas kosmosā, jo lielāka iespējamība, ka šīs izmaiņas ir.

Zinātnieki uzskata, ka šī negatīvā ietekme ir izskaidrojama ar šķidruma celšanos galvā migrācijas apstākļos. Šajā gadījumā galvaskausā sāk uzkrāties cerebrospinālais šķidrums, paaugstinās intrakraniālais spiediens. Šķidrums nevar izsūkties caur kaulu, tāpēc tas sāk radīt spiedienu uz acs iekšpusi. Pētnieki vēl nav pārliecināti, vai šis efekts mazināsies astronautiem, kas kosmosā ieradīsies ilgāk par sešiem mēnešiem. Tomēr ir pilnīgi skaidrs, ka tas būs jānoskaidro pirms brīža, kad cilvēki tiks nosūtīti uz Marsu.

Ja problēmu izraisa tikai intrakraniālais spiediens, tad viens no iespējamiem risinājumiem būtu mākslīgā gravitācijas apstākļu radīšana, katru dienu astoņas stundas, kamēr astronauti guļ. Tomēr ir pāragri spriest, vai šī metode palīdzēs vai nē.

"Šī problēma ir jārisina, jo pretējā gadījumā tas var izrādīties galvenais iemesls, kāpēc nav iespējams veikt ilgstošus ceļojumus kosmosā," saka zinātnieks Marks Šelhamers.

Nulles gravitācija nogalina smadzenes

Ilgstoša uzturēšanās kosmosā nulles gravitācijas apstākļos var izraisīt nopietnas izmaiņas smadzenēs, pētot orbītā atradušos peļu stāvokli, noskaidrojuši Sibīrijas zinātnieki.

Rezultāti ļaus izveidot sistēmas bezsvara stāvokļa negatīvās ietekmes uz astronautu organismu novēršanai un koriģēšanai. Interesantākais no iegūtajiem datiem attiecas uz dopamīna sistēmu. Mēs redzējām, ka tās galveno gēnu ekspresija pēc mēneša orbītā samazinās. Tas liecina, ka smadzeņu dopamīna sistēma, kas parasti ir atbildīga par smalku darbību koordināciju, un vispār - kustību kontrolei, degradē.

Ilgtermiņā šādas izmaiņas var izraisīt Parkinsonam līdzīga stāvokļa attīstību. Jo, ja jūsu enzīma, kas sintezē dopamīnu, ekspresija samazinās, tad samazinās arī paša neirotransmitera līmenis, un galu galā veidojas motora deficīts,”- citē Federālās pētniecības Neirogenomikas laboratorijas pētnieks. Centrs Citoloģijas un ģenētikas institūts SB RAS, Antons Cibko, oficiālā publikācija SB RAS "Zinātne Sibīrijā" Skatīt arī Pilota transporta līdzekļa Sojuz TMA-17M palaišana.

Turklāt zinātnieks atzīmēja izmaiņas citā ārkārtīgi svarīgā smadzeņu struktūrā - hipotalāmā. Šeit tika konstatētas apoptozes (ieprogrammētas šūnu "pašnāvības") pazīmes, kuras, visticamāk, provocē mikrogravitācija. Tas jau ir apstiprinājies: gan orbītā, gan uz Zemes - bezsvara stāvokļa simulācijas eksperimentos - palielinās neironu apoptoze. "Tas ir pilns ar vispārēju vielmaiņas pasliktināšanos un daudz ko citu. Ņemot vērā, ka nulles gravitācijas apstākļos ķermenis jau ir pakļauts uzbrukumam, jebkuras izmaiņas tā darbībā uz slikto pusi var radīt diezgan nopietnas sekas," skaidroja Cibko.

Zinātnieki atzīmēja, ka, par laimi, šīs izmaiņas nav letālas, un fiziskās aktivitātes pilnībā novērš to rašanos. Dzīvniekiem fiziskās aktivitātes tiek atjaunotas nedēļas laikā. Smadzenes atkal sāk uzkrāt zaudēto laiku, serotonīna, dopamīna līmenis diezgan ātri atgriežas normālā stāvoklī. Mēneša laikā neirodeģenerācijai nav laika notikt.

Peles palaist kosmosā ilgāku laiku joprojām šķiet problemātiska. Fiziskā izglītība ir glābiņš kosmonautiem Pētījums tika veikts ar laboratorijas pelēm, kas veica 30 dienu kosmosa ceļojumu ar Bion-M1 biosatelītu. Zinātnieki atzīmē, ka peļu anatomija un fizioloģija daudzējādā ziņā ir līdzīga cilvēkiem, mūsu genomi sakrīt par 99%, tāpēc lineārās peles ir piemērotākie objekti, lai pētītu pielāgošanās mehānismus bezsvara stāvoklim. Tomēr ir būtiska atšķirība: astronauti, atšķirībā no pelēm, spēj apzināti piespiest sevi kustēties, viņi vingro vairāk nekā četras stundas dienā, kas nozīmē, ka viņi stimulē motoriskos centrus smadzenēs un samazina dopamīna bojājumu risku. sistēma.

Savukārt, ja orbītā uzturas vismaz divas nedēļas un neveic nekādus īpašus fiziskus vingrinājumus, tad, atgriežoties uz Zemes, stāvoklis izrādās ļoti smags un nepieciešama ilgstoša rehabilitācija. "Bion" ir padomju un krievu kosmosa kuģu sērija, ko izstrādājusi TsSKB-Progress un kas paredzēta bioloģiskiem pētījumiem. 11 lidojumos ar tiem tika veikti eksperimenti ar 212 žurkām, 12 pērtiķiem un vairākiem citiem dzīvniekiem. Bion-M1 satelīts tika palaists 2013. gada 19. aprīlī un pēc mēneša atgriezās uz Zemes.

Papildus pelēm uz kuģa atradās mongoļu smilšu smiltis, gekonu ķirzakas, zivis, saldūdens un vīnogu gliemeži, galdvaboļu kāpuri, mikroorganismi, aļģes, ķērpji un daži augstāki augi. Līdz šim eksperiments Bion-M1 ir pabeigts. Bion-M2 ir paredzēts laist klajā nākamajos gados.