10 Медичних проблем, здатних перешкодити дослідженню далекого космосу
Так як людство збирається у відносно недалекому майбутньому все-таки почати колонізацію Місяця та інших космічних тіл нашої Сонячної системи, то, швидше за все, ви хотіли б дізнатися про ті ризики і проблеми зі здоров`ям, які можуть з певною часткою ймовірності проявитися у космічних колоністів? Якщо так, то пропонуємо ознайомитися з добіркою з 10 найбільш ймовірних проблем зі здоров`ям, з якими доведеться зіткнуться (якщо ми їх не вирішимо до цього моменту) піонерам ери людських космічних колонізації.
Проблеми з серцем
Західне медичне дослідження і спостереження за 12 астронавтами показало, що при тривалому знаходженні в умовах мікрогравітації серце людини на 9,4 відсотка сильніше набуває сферичну форму, що в свою чергу може викликати найрізноманітніші проблеми з його роботою. Особливо актуальною ця проблема може стати при тривалих космічних подорожах, наприклад, до Марса.
«Серце в космосі працює зовсім не так, як воно працює в умовах земної гравітації, що в свою чергу може призвести до втрати його м`язової маси», - говорить доктор Джемс Томас з NASA.
«Все це спричинить за собою серйозні наслідки після повернення на Землю, тому зараз ми шукаємо можливі способи, які дозволять уникнути або принаймні знизити цю втрату м`язової маси».
Фахівці відзначають, що після повернення на Землю серце знаходить свою початкову форму, проте нікому не відомо, як один з найважливіших органів нашого організму поведеться після довгих перельотів. Лікарям вже відомі випадки, коли повернулися назад астронавти відчували запаморочення і дезорієнтацію. У деяких випадках відзначається різка зміна в артеріальному тиску (відбувається його різке зниження), особливо коли людина намагається встати на ноги. Крім цього, у деяких астронавтів під час місій спостерігається аритмія (порушення серцевого ритму).
Дослідники наголошують на необхідності в розробці методів і правил, які дозволять мандрівникам далекого космосу уникнути дані види проблем. Як зазначається, такі методи і правила могли б стати в нагоді не тільки космонавтам, а й звичайним людям на Землі - зазнають проблеми роботи серця, а також тим, кому прописаний постільний режим.
На даний момент почалася п`ятирічна дослідницька програма, завданням якої буде визначення рівня впливу космосу на прискорення розвитку у космонавтів атеросклерозу (хвороба кровоносних судин).
Пияцтво і психічні розлади
Незважаючи на те, що проведений NASA анонімне опитування зняв підозри в частому вживанні астронавтами алкогольних напоїв, в 2007 році відбулися два випадки, коли фактично п`яних астронавтів з NASA допустили для польоту всередині російського космічного корабля «Союз». При цьому летіти людям дозволили навіть після того, як медики, які готували цих астронавтів до польоту, а також інші учасники місії розповіли начальству про вельми гарячої кондиції своїх колег.
Відповідно до політики безпеки того часу, NASA говорило про офіційну заборону вживання астронавтами алкоголю за 12 годин перед тренувальними польотами. Дія цього правила також негласно передбачалося і на час космічних польотів. Однак після вищеописаного інциденту, NASA обурила така безпечність астронавтів, що агентство вирішило зробити це правило щодо космічних польотів офіційним.
Колишній астронавт Майк Маллейн розповів одного разу про те, що астронавти вживали алкоголь перед польотом для дегідратації організму (алкоголь зневоднює), щоб в кінцевому підсумку знизити навантаження на сечовий міхур і в момент запуску раптово не захотіти в туалет.
Своє місце серед небезпек в рамках космічних місій мав також і психологічний аспект. Під час космічної місії Skylab 4 астронавтам настільки «набридло» спілкуватися з центром управління космічними польотами, що вони майже на добу відключили радіозв`язок і ігнорували надходять від NASA повідомлення. Після цього інциденту вчені намагаються визначити і вирішити потенційні негативні психологічні ефекти, які можуть виникнути в рамках більш стресових і тривалих місій на Марс.
Недолік сну і використання снодійних
Десятирічне дослідження показало, що останні тижні перед запуском і під час початку космічних місій астронавти явно недосипають. Серед опитаних три з чотирьох зізнавалися, що вживали медичні засоби, які допомагали їм заснути, навіть незважаючи на те, що вживання подібних медикаментів могло бути небезпечним під час управління космічним апаратом і при роботі з іншим обладнанням. Найнебезпечніше ситуація в такому випадку могла б виявитися тоді, коли астронавти приймали один і той же ліки і в один і той же час. В такому випадку в момент виникла надзвичайної ситуації, що вимагає негайного вирішення, вони могли б її просто проспати.
Незважаючи на те, що NASA приписав кожному астронавта спати як мінімум вісім з половиною годин в день, більшість з них щодня відпочивали всього близько шести годин під час виконання місій. Серйозність такого навантаження на організм погіршувалася ще й тим, що протягом останніх трьох місяців тренувань перед польотом люди щодня спали менше шести з половиною годин.
«Майбутні місії на Місяць, Марс і далі вимагатимуть розробки більш ефективних заходів для вирішення питань нестачі сну і оптимізації продуктивності людини під час космічного польоту», - говорить старший дослідник даного питання доктор Чарльз Кзейлер.
«Ці заходи можуть включати зміни графіка робіт, які будуть виконуватися з урахуванням впливу на людину певних світлових хвиль, а також зміни в поведінкової стратегії екіпажу для більш комфортного входу в стан сну, яке обов`язково необхідно для відновлення здоров`я, сил і гарного настрою на наступний день ».
втрата слуху
Дослідження показали, що ще з часів місій космічних шатлів у деяких астронавтів відзначалися випадки тимчасової значною і менш значної втрати слуху. Відзначалися вони найчастіше при впливі на людей високих звукових частот. У членів екіпажу радянської космічної станції «Салют-7» і російського «Миру» також реєструвалися незначні або дуже значні ефекти зниження слуху після повернення на Землю. Знову ж у всіх цих випадках причиною часткової або повної тимчасової втрати слуху було вплив високих звукових частот.
Екіпажу Міжнародної космічної станції наказано щоденне носіння беруші. Для зниження шуму на борту МКС, крім інших заходів, було запропоновано використання спеціальних звукоізоляційних прокладок всередині стін станції, а також установка більш тихих вентиляторів.
Однак, крім гучного фону, на втрату слуху можуть впливати і інші фактори: наприклад, стан атмосфери всередині станції, підвищення внутрішньочерепного тиску, а також підвищений рівень вуглекислого газу всередині станції.
У 2015 році NASA планує за допомогою екіпажу МКС розпочати вивчення можливих способів уникнення ефектів втрати слуху під час річних місій. Вчені хочуть подивитися, наскільки довго можна уникати подібних ефектів, і з`ясувати прийнятний ризик, пов`язаний з втратою слуху. Ключовим завданням експерименту буде визначення того, як мінімізувати втрату слуху повністю, а не тільки під час конкретно взятої космічної місії.
Камені в нирках
У кожного десятого людини на Землі рано чи пізно постає проблема каменів в нирках. Однак дане питання стає набагато гостріше, коли мова заходить про астронавтів, тому як в умовах космосу кістки організму починають втрачати корисні речовини ще швидше, ніж на Землі. Всередину організму виділяються солі (фосфат кальцію), які проникають через кров і накопичуються в нирках. Ці солі можуть утрамбовуватися і набувати форму каменів. При цьому розмір цих каменів може варіюватися від мікроскопічного до цілком собі серйозного - аж до розміру з волоський горіх. Проблема полягає в тому, що ці камені можуть блокувати судини і інші потоки, які живлять орган або виводять з нирок зайві речовини.
Для астронавтів ризик розвитку ниркових кам`яній небезпечніше тим, що в умови мікрогравітації може знижуватися обсяг крові всередині організму. Крім того, багато астронавти не п`ють по 2 літри рідини в день, які, в свою чергу, могли б забезпечити повну гідратацію їх організму і не дозволяти камінню застоюватися в нирках, виводячи їх частинки разом з сечею.
Відзначається, що як мінімум у 14 американських астронавтів розвинулася проблема з каменями в нирках практично разу ж після завершення їх космічних місій. У 1982 році був зафіксований випадок гострого болю у члена екіпажу на борту радянської станції «Салют-7». Космонавт протягом двох днів мучився від найсильніших болів, в той час як його товаришеві нічого не залишалося, як безпорадно спостерігати за стражданнями свого колеги. Спочатку всі подумали на гострий апендицит, проте через час разом з сечею у космонавта вийшов невеликий нирковий камінь.
Вчені дуже довгий час розробляли спеціальну ультразвукову машину розміром з настільний комп`ютер, яка дозволяє виявляти камені в нирках і виводити їх з допомогою імпульсів звукових хвиль. Здається, на борту корабля, що прямує до Марса, така штука могла б точно в нагоді.
захворювання легенів
Незважаючи на те, що ми поки з точністю не знаємо, які негативні ефекти для здоров`я може призводити до утворення пилу з інших планет або астероїдів, вченим все ж відомі деякі вельми неприємні наслідки, які можуть проявлятися в результаті впливу місячного пилу.
Найсерйозніший ефект вдихання пилу, найімовірніше, позначиться на легких. Однак неймовірно гострі частинки місячного пилу можуть нанести серйозні пошкодження не тільки легким, але і серця, заодно викликавши цілий букет різних недуг, починаючи від найсильнішого запалення органів і закінчуючи раком. Аналогічні ефекти може викликати, наприклад, азбест.
Гострі частинки пилу можуть завдати шкоди не тільки внутрішнім органам, а й викликати запалення і садна на шкірі. Для захисту необхідне використання спеціальних багатошарових кевлароподобих матеріалів. Місячний пил може з легкістю пошкодити рогівки очей, що в свою чергу може виявитися найбільш серйозною екстреною ситуацією для людини в космосі.
Вчені з жалем відзначають, що нездатні змоделювати місячний грунт і провести повний набір тестів, необхідних для визначення впливу місячного пилу на організм. Одна зі складностей у вирішенні цього завдання полягає в тому, що на Землі частинки пилу не перебувають у вакуумі і не піддаються постійному впливу радіації. Лише додаткові дослідження пилу безпосередньо на поверхні самого Місяця, а не в лабораторії, зможуть забезпечити вчених необхідними даними для розробки ефективних методів захисту від цих крихітних токсичних вбивць.
Збій імунної системи
Наша імунна система змінюється і відповідає на будь-які, навіть самі найменші зміни в нашому організмі. Недолік сну, недостатній прийом поживних речовин або навіть звичайний стрес - все це послаблює нашу імунну систему. Але це на Землі. Зміна ж імунної системи в космосі може в кінцевому підсумку призвести до звичайною застудою або нести потенційну небезпеку в розвитку значно серйозніших захворювань.
У космосі розподіл імунних клітин в організмі змінюється не сильно. Куди більшу загрозу для здоров`я можуть спричинити за собою зміни у функціонуванні цих клітин. Коли функціонування клітини знижується, вже пригнічені віруси, що знаходяться в людському організмі, можуть заново прокинутися. І зробити це фактично таємно, без прояву симптомів хвороби. При підвищенні активності імунних клітин імунна система занадто гостро реагує на подразники, викликаючи алергічні реакції та інші побічні ефекти на зразок висипу на шкірі.
«Такі речі, як радіація, мікроби, стрес, мікрогравітація, порушення сну і навіть ізоляція - всі вони можуть вплинути на зміну роботи імунної системи членів екіпажу», - каже імунолог NASA Брайан Крушин.
«В рамках довгих космічних місій буде підвищуватися ризик розвитку інфекцій, гіперчутливості, а також аутоімунних проблем у астронавтів».
Для вирішення проблем з імунною системою NASA планує використовувати нові методи антирадіаційну захисту, новий підхід до збалансованого харчування і ліків.
радіаційні загрози
Нинішнє дуже незвичайне і досить тривала відсутність сонячної активності може сприяти небезпечних змін рівня радіації в космосі. Нічого подібного не відбувалося майже протягом останніх 100 років.
«Не дивлячись на те, що подібні події не обов`язково є зупиняє фактором для довгих місій до Місяця, астероїдів і навіть до Марса, галактична космічна радіація сама по собі є тим фактором, який може обмежити запланований час проведення цих місій», - каже Нейтан Швадрони з Інституту земних, океанічних і космічних досліджень.
Наслідки такого роду дії можуть бути самими різними, починаючи від променевої хвороби і закінчуючи розвитком раку або поразкою внутрішніх органів. Крім того, небезпечні рівні радіаційного фону скорочують ефективність антирадіаційну захисту космічного корабля приблизно на 20 відсотків.
В рамках всього лише однієї місії на Марс астронавт може піддатися 2/3 тієї безпечної дози випромінювання, якої людина може піддатися в гіршому випадку протягом всього свого життя. Це випромінювання може викликати зміни в ДНК і збільшити ризик розвитку раку.
«Якщо говорити про накопичувальну дозі, то це те ж саме, що проводити повне КТ-сканування організму кожні 5-6 днів», - говорить учений Кері Цейтлін.
когнітивні проблеми
При симуляції стану знаходження в космосі вчені виявили, що вплив високозаряженних частинок навіть в малих дозах змушує лабораторних щурів реагувати на оточення набагато повільніше, і при цьому гризуни стають більш дратівливими. Спостереження за щурами також показало зміна в складі білка в їх мозку.
Однак вчені поспішають відзначити, що не на всіх щурах виявлялися однакові ефекти. Якщо це правило дійсно і у випадку з астронавтами, то, на думку дослідників, вони змогли б визначити біологічний маркер, який вказує і пророкує швидке прояв цих ефектів у астронавтів. Можливо, цей маркер навіть дозволив би знайти спосіб знизити негативні наслідки від впливу радіації.
Більш серйозну проблему представляє хвороба Альцгеймера.
«Вплив рівня радіації, еквівалентного тому, що доведеться випробувати людині під час польоту на Марс, може сприяти розвитку когнітивних проблем і прискорювати зміни в роботі мозку, які найчастіше асоціюють з хворобою Альцгеймера», - каже невролог Керрі Про&rsquo-Беніон.
«Чим довше перебуваєш в космосі, тим більше ризик розвитку захворювання».
Один з втішних фактів полягає в тому, що вчені вже встигли дослідити один з найневдаліших сценаріїв впливу випромінювання. Вони за один раз піддали лабораторних мишей такого рівня випромінювання, яке було б характерним для всього часу в рамках місії на Марс. У свою чергу, люди при польоті на Марс будуть піддаватися випромінюванню дозовано, протягом трьох років польоту. Вчені вважають, що людський організм може адаптуватися до таких невеликих доз.
Крім цього, відзначається, що пластик і легковагі матеріали можуть забезпечити людям більш ефективний захист від випромінювання, в порівнянні з використовуваним зараз алюмінієм.
втрата зору
У деяких астронавтів відзначається розвиток серйозних проблем із зором після перебування в космосі. Чим довше триває космічна місія, тим імовірніше шанс подібних сумних наслідків.
Принаймні серед 300 американських астронавтів, що проходили медичну перевірку з 1989 року, проблеми із зором спостерігалися у 29 відсотків людей, які перебували в космосі протягом двотижневих космічних місій, і у 60 відсотків людей, які протягом декількох місяців працювали на борту Міжнародної космічної станції .
Лікарі з Техаського університету провели сканування мозку у 27 астронавтів, які провели в космосі більше місяця. У 25 відсотків з них спостерігалося зменшення обсягу передньо-задньої осі одного або відразу двох очних яблук. Така зміна призводить до далекозорості зору. Знову ж зазначалося, чим довше людина перебуває в космосі, тим імовірніше дана зміна.
Вчені вважають, що пояснюватися цей негативний ефект може підйомом рідини до голови в умовах мігрогравітаціі. В даному випадку в черепній коробці починає накопичуватися цереброспінальної рідина, підвищується внутрішньочерепний тиск. Просочуватися крізь кістку рідина не може, тому починає створювати тиск на внутрішню частину очей. Дослідники поки не впевнені, чи буде зменшуватися даний ефект у астронавтів, які прибувають в космосі більше шести місяців. Однак цілком очевидно, що з`ясувати це буде потрібно до того моменту, як засилати людей на Марс.
Якщо проблема викликана виключно внутрішньочерепних тиском, то одним з можливих варіантів її вирішення буде створення умов штучної гравітації, кожен день по вісім годин, під час сну астронавтів. Однак говорити про те, чи допоможе цей метод чи ні - поки рано.
«Ця проблема потребує вирішення, тому що в іншому випадку вона може виявитися головною причиною неможливості тривалих космічних подорожей», - каже вчений Марк Шелхамер.
