Ці аспекти спустошують тіло космонавтів
Медичні дослідження на МКС дають важливе уявлення про фізіологію людини. У той же час місія - це важка робота для людського організму. Але що саме відбувається з тілом - і з якою метою?
З
Тіла, що розпадаються: астронавти втрачають до 1,5 відсотка своєї кісткової маси на місяць.
Міжнародна космічна станція МКС - найскладніша машина, яку людина створила на сьогоднішній день, проект співпраці між США, Росією, Японією та Канадою, а також одинадцятьма державами-членами Європейського космічного агентства. Це унікальна дослідницька платформа в навколоземному просторі з умовами, які неможливо змоделювати ніде на землі.
Однією з цілей дослідницьких проектів, що надходять із галузей техніки, матеріалознавства, астрофізики, біології або медицини, є покращення життя на землі. Майже п’ята частина експериментів ЕКА на борту МКС - це медичні дослідження. Інші агентства-партнери також інвестують у цю сферу. Йдеться про іншу мету: здійснення пілотованих місій у надрах нашої Сонячної системи.
Рівняння без сили тяжіння
Але те, що стало реальністю у художніх фільмах десятиліття тому, виявляється проектом, багатим багатьма проблемами при перегляді результатів фізіологічних експериментів людини на МКС. Ви дізнаєтесь багато нового про фізіологію людини, якщо виймете умови на землі "з рівняння", як говорив фізик, математик і медик Гійом Веерц, керівник космічної медицини Європейського центру космонавтів у Кельні, перед "Ärzte Zeitung" “Висловлює.
За словами Веерца, однією з цих умов, що є само собою зрозумілим для всіх живих істот на блакитній планеті, є "вимкнення" на МКС: гравітація.
"Станція летить так швидко, що все в ній знаходиться у постійному вільному падінні", - пояснює він. МКС обертається навколо Землі приблизно 28 000 км на годину. Сила тяжіння не вимкнена повністю: приблизно на 400 км над земною поверхнею все ще є мікрогравітація.
Друга важлива умова - космічне випромінювання, від якого нас захищає магнітне поле Землі. Більша частина цього захисту все ще існує на МКС. Навіть коли ви подорожуєте на Місяць, це не обов’язково - не кажучи вже про місяці поїздок на Марс.
Невагомість гарантує, що людський організм старіє, як у швидкому русі: астронавти менш ефективні в роботі серцево-судинної системи, ніж на землі, що частково обумовлено зміненим розподілом крові та рідин у організмі.
Зміни в серцево-судинній системі також, здається, відбуваються в довгостроковій перспективі: деякі космічні мандрівники померли від серцево-судинних захворювань у порівняно молодому віці, наприклад, астронавт Аполлона Рональд Еванс у віці 56 років або Джеймс Ірвін, пілот місячного модуля на місії Appollo 15 61 рік.
З семи відвідувачів Місяця троє померли від серцево-судинних захворювань. Ханнс-Крістіан Гунга з Центру космічної медицини Берлінського Шаріте вважає можливим хронічне запалення судин в результаті космічних польотів.
Швидка втрата кісткової маси
Через відсутність фізичного навантаження м’язи та кісткові речовини швидко руйнуються. "Астронавти втрачають до 1,5 відсотка своєї кісткової маси на місяць", - пояснює д-р. Чт Дженніфер Нго-Ань, керівник Програми досліджень людини в ESA в Нордджіку поблизу Амстердама. "Це стільки ж, скільки жінка в постменопаузі за рік", - сказала Нго-Ан до "Ärzte Zeitung".
Що робити, якщо астронавти фізично не змогли виконати свої завдання після місяців подорожі на Марс? А що, якщо вони повернуться на землю сильно ослабленими? Багато астронавтів вже страждають від болю в спині після кількох місяців місій, що пояснюється зниженням м’язової сили.
Нейрофізіологічні зміни також мають місце під час тривалого перебування на МКС, як показали останні дослідження. Зміни, що охоплюють центральні анатомічні структури мозку: ЕЕГ демонструють змінені схеми діяльності, порушується рухова координація, порушується зв'язок багатьох мозкових центрів, зменшується обсяг сірої речовини в великому мозку, шлуночки збільшуються, а біла речовина також показує зміни.
Наскільки це має тривалий вплив на неврологічно-периферичні функції або на здатність мислити, невідомо. Почуття смаку і запаху також змінюються в просторі.
Це, в свою чергу, впливає на харчування. Яке енергозабезпечення потрібно космонавтам протягом тривалого періоду, також ще потрібно дослідити. Занадто велике споживання солі, здається, збільшує резорбцію кісток - важлива знахідка навіть для мандрівників, які не космос.
Космічна хвороба - ще один приклад того, що результати досліджень з космосу можуть надати інформацію про фізіологічні взаємозв’язки в організмі людини. Багато астронавтів страждають від нудоти протягом декількох днів, як тільки вони досягають МКС.
"Кінетоз залишається важливою і непередбачуваною проблемою в космічних подорожах", - повідомляє невролог Міллард Решке з Космічного центру NASA Джонсона в Х'юстоні/Техас та його колеги (Aerosp Med Hum Perform 2018; 89: 749-53).
Це відбувається під час руху головою, носіння окулярів або пересування через космічну станцію. Після повернення на землю рівноважна система потребує до десяти днів, щоб знову пристосуватись до сили тяжіння.
Відсутність почуття рівноваги
Дослідження показують, що функція отоліту суттєво змінюється в невагомості, різною мірою праворуч і ліворуч. З цього ми дізналися, що кожна людина має домінуючий баланс лабіринтів - порівнянний з рукою.
Згідно з доповіддю Німецького аерокосмічного центру, все вказує на отолітову асиметрію з різницею фізичної маси, ніж на відмінності нейрональних процесів у периферичних органах та центральній нервовій системі.
Подальші фізіологічні зміни в просторі стосуються, наприклад, регуляції тепла в організмі при довготривалій підвищеній температурі ядра тіла після фізичних навантажень, шкірі спостерігаються зміни, подібні до природного процесу старіння на землі протягом десятиліть, а імунна система виходить з рівноваги.
Жодного шляху навколо Марса та Місяця
Критерієм вибору для вивчення нашої Сонячної системи людиною є космічне випромінювання. "У довгостроковій перспективі радіація з космосу, безумовно, є найбільшою проблемою для здоров'я космонавтів", - говорить Нго-Ань. Під час міжпланетних експедицій тіло стикалось із значними дозами космічних променів.
Якщо людина зазнає доз опромінення близько 3 мЗв на рік на землі, це становить близько 100 мЗв під час шестимісячної місії на МКС. Для місії на Марс, за словами Нго-Ань, лише для зворотного польоту розраховується близько 600 мЗв - не враховуючи час розвідки на місці.
Поріг небезпеки для значно підвищеного ризику раку спостерігається приблизно в 1000 мЗв. Окрім моделі ризику раку, інші біологічні ефекти навряд чи відомі. Веертс: «Цей розділ ще не написаний. На жаль, важко імітувати біологічний вплив космічних променів, оскільки на землі немає відповідних джерел випромінювання ".
Психологічний стрес від замикання на кілька місяців, спільного проживання з кількома людьми в обмеженому просторі з постійним шумом від МКС та розлади сну з частими змінами темно-темних кольорів лише згадуються в цей момент.
Для всіх цих проблем, які описані лише як приклади, вчені хочуть розробити контрзаходи для захисту космічних мандрівників під час місій у глибину космосу. Багато дослідницьких проектів триває як на МКС, так і на Землі.
Нго-Ань: "Через технологічні виклики та незрозуміле фінансування пройде деякий час, перш ніж подорож на сусідні планети стане реальністю". В інтерв'ю ESA лікар та невролог був впевнений, що медичні проблеми будуть у цей час можна освоїти. "Тут ніяк не обійти: ми полетимо на Місяць і Марс!"