בעיות רפואיות שעלולות לשים קץ לחקר החלל העמוק

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

אם כן, אז אנו מציעים שתכיר את מבחר מ-20 הבעיות הבריאותיות הסבירות ביותר שחלוצי עידן הקולוניזציה של החלל האנושי יצטרכו להתמודד (אם לא נפתור אותן לפני רגע זה).

בעיות בלב

מחקר רפואי מערבי ותצפית על 12 אסטרונאוטים הראו כי בחשיפה ממושכת למיקרו-כבידה, הלב האנושי מתחזק ב-9.4 אחוזים כדוריים, מה שבתורו עלול לגרום למגוון בעיות בעבודתו. בעיה זו יכולה להיות דחופה במיוחד במהלך מסעות חלל ארוכים, למשל, למאדים.

"הלב בחלל עובד בצורה שונה מזו שהוא פועל בתנאי כוח המשיכה של כדור הארץ, מה שבתורו יכול להוביל לאובדן מסת שריר", אומר ד"ר ג'יימס תומס מנאס"א.

"לכל זה יהיו השלכות חמורות לאחר החזרה לכדור הארץ, אז אנחנו מחפשים כרגע דרכים אפשריות להימנע או לפחות להפחית את אובדן מסת השריר הזה".

מומחים מציינים כי לאחר החזרה לכדור הארץ, הלב חוזר לצורתו המקורית, אך איש אינו יודע כיצד יתנהג אחד האיברים החשובים בגופנו לאחר טיסות ארוכות. הרופאים כבר מודעים למקרים שבהם אסטרונאוטים חוזרים חוו סחרחורת וחוסר התמצאות. במקרים מסוימים, יש שינוי חד בלחץ הדם (יש ירידה חדה), במיוחד כאשר אדם מנסה לעמוד. בנוסף, חלק מהאסטרונאוטים חווים הפרעות קצב (קצב לב חריג) במהלך משימות.

החוקרים מציינים את הצורך בפיתוח שיטות וכללים שיאפשרו לנוסעים בחלל העמוק להימנע מבעיות מסוג זה. כפי שצוין, שיטות וכללים כאלה יכולים להיות שימושיים לא רק עבור אסטרונאוטים, אלא גם עבור אנשים רגילים על פני כדור הארץ - אלה שחווים בעיות לב, כמו גם אלה שנקבעו להם מנוחה במיטה.

כרגע החלה תוכנית מחקר בת חמש שנים, שתפקידה יהיה לקבוע את רמת ההשפעה של החלל על האצת התפתחות טרשת עורקים (מחלה של כלי הדם) באסטרונאוטים.

שכרות והפרעות נפשיות

למרות שסקר אנונימי שערכה נאס"א ניקה חשדות לצריכת אלכוהול תכופה על ידי אסטרונאוטים, ב-2007 היו שני מקרים שבהם הורשו אסטרונאוטים של נאס"א שיכורים לטוס בתוך חללית סויוז הרוסית. במקביל, אנשים הורשו לטוס גם לאחר שהרופאים שהכינו את האסטרונאוטים הללו לטיסה, כמו גם חברים אחרים במשימה, סיפרו לממונים עליהם על מצבם החם מאוד של עמיתיהם.

על פי מדיניות הביטחון של אז, נאס"א דיברה על איסור רשמי על צריכת אלכוהול על ידי אסטרונאוטים 12 שעות לפני טיסות אימון. פעולתו של כלל זה הונחה בשתיקה גם למשך טיסות לחלל. עם זאת, לאחר התקרית לעיל, נאס"א זעמה על חוסר זהירות של אסטרונאוטים, עד שהסוכנות החליטה להפוך את הכלל הזה לגבי מסעות חלל לרשמי.

האסטרונאוט לשעבר מייק מלאן אמר פעם שהאסטרונאוטים שתו אלכוהול לפני הטיסה כדי לייבש את הגוף (אלכוהול מייבש), כדי בסופו של דבר להפחית את העומס על שלפוחית השתן ופתאום לא רוצים להשתמש בשירותים בזמן השיגור.

גם להיבט הפסיכולוגי היה מקומו בין הסכנות במשימות החלל.במהלך משימת ה-Skylab 4 בחלל, האסטרונאוטים היו כל כך "עייפים" לתקשר עם מרכז השליטה בטיסות החלל שהם כיבו את תקשורת הרדיו למשך כמעט יום והתעלמו מהודעות מנאס"א. בעקבות התקרית הזו, מדענים מנסים לזהות ולטפל בהשפעות פסיכולוגיות שליליות אפשריות שעלולות לנבוע ממשימות מלחיצות וממושכות יותר למאדים.

חוסר שינה ושימוש בכדורי שינה

מחקר בן עשר שנים הראה שאסטרונאוטים בבירור לא ישנים מספיק בשבועות האחרונים לפני השיגור ובמהלך תחילת משימות החלל. מבין הנשאלים, שלושה מתוך ארבעה הודו כי השתמשו בתרופות שעזרו להם לישון, למרות שהשימוש בתרופות כאלה עלול להיות מסוכן בזמן הטסת החללית ובעבודה עם ציוד אחר. המצב המסוכן ביותר במקרה זה יכול להיות כאשר האסטרונאוטים נטלו את אותה תרופה באותו זמן. במקרה זה, בזמן חירום הדורש פתרון דחוף, הם יכולים פשוט להירדם ממנו.

למרות העובדה שנאס א הקצתה לכל אסטרונאוט לישון לפחות שמונה וחצי שעות ביום, רובם לקחו רק כשש שעות מנוחה בכל יום במהלך המשימות. לחומרת העומס הזה על הגוף נוספה העובדה שבשלושת החודשים האחרונים של האימון לפני הטיסה, אנשים ישנו פחות משש וחצי שעות מדי יום.

"משימות עתידיות לירח, למאדים ומעבר לה ידרשו אמצעים יעילים יותר כדי לטפל בחוסר שינה ולייעל את הביצועים האנושיים בטיסות לחלל", אמר החוקר הבכיר ד"ר צ'רלס קזיילר.

"אמצעים אלו יכולים לכלול שינויים בלוח הזמנים של העבודה, אשר יתבצעו תוך התחשבות בחשיפה של אדם לגלי אור מסוימים, וכן שינויים באסטרטגיה ההתנהגותית של הצוות להיכנס בצורה נוחה יותר למצב שינה, אשר הכרחי כדי להחזיר את הבריאות, הכוח ומצב הרוח הטוב למחרת."

אובדן שמיעה

מחקרים הראו שמאז ימי משימות מעבורות החלל, חלק מהאסטרונאוטים חוו אובדן שמיעה זמני משמעותי ופחות משמעותי. הם צוינו לרוב כאשר אנשים נחשפו לתדרי צליל גבוהים. גם לאנשי הצוות של תחנת החלל הסובייטית Salyut-7 והמירה הרוסית היו השפעות קלות או משמעותיות מאוד של אובדן שמיעה לאחר שחזרו לכדור הארץ. שוב, בכל המקרים הללו, הגורם לאובדן שמיעה זמני חלקי או מלא היה חשיפה לתדרי קול גבוהים.

הצוות של תחנת החלל הבינלאומית נדרש לחבוש אטמי אוזניים מדי יום. כדי להפחית את הרעש על סיפון ה-ISS, בין היתר, הוצע להשתמש באטמים מיוחדים מבודדי רעש בתוך קירות התחנה, וכן התקנת מאווררים שקטים יותר.

עם זאת, בנוסף לרקע הרועש, גורמים נוספים יכולים להשפיע על אובדן השמיעה: למשל, מצב האטמוספירה בתוך התחנה, עלייה בלחץ התוך גולגולתי ועלייה ברמת הפחמן הדו חמצני בתוך התחנה.

בשנת 2015, נאס א מתכננת, בעזרת צוות ה-ISS, להתחיל לחקור דרכים אפשריות למנוע את ההשפעות של אובדן שמיעה במהלך משימות של שנה אחת. מדענים רוצים לראות כמה זמן ניתן להימנע מהשפעות אלו ולגלות את הסיכון המקובל הכרוך באובדן שמיעה. המשימה המרכזית של הניסוי תהיה לקבוע כיצד למזער את אובדן השמיעה לחלוטין, ולא רק במהלך משימת חלל ספציפית.

אבנים בכליות

אחד מכל עשרה אנשים על פני כדור הארץ מפתח במוקדם או במאוחר בעיה של אבנים בכליות.עם זאת, שאלה זו הופכת הרבה יותר חריפה כשמדובר באסטרונאוטים, כי בחלל, עצמות הגוף מתחילות לאבד חומרים שימושיים אפילו מהר יותר מאשר על כדור הארץ. מלחים (סידן פוספט) מופרשים בתוך הגוף, החודרים לזרם הדם ומצטברים בכליות. ניתן לדחוס מלחים אלו וללבוש צורה של אבנים. יחד עם זאת, גודל האבנים הללו יכול להשתנות ממיקרוסקופי לרציניים למדי - עד לגודל של אגוז מלך. הבעיה היא שאבנים אלו עלולות לחסום כלי דם וזרימות אחרות המזינות את האיבר או להסיר חומרים עודפים מהכליות.

עבור אסטרונאוטים, הסיכון לפתח אבנים בכליות מסוכן יותר מכיוון שבתנאי מיקרו-כבידה, נפח הדם בתוך הגוף יכול לרדת. בנוסף, אסטרונאוטים רבים אינם שותים 2 ליטר נוזלים ביום, דבר אשר, בתורו, יכול לספק הידרציה מלאה לגופם ולמנוע מאבנים לקפוא בכליות, ולהסיר את חלקיקיהם יחד עם שתן.

יש לציין שלפחות 14 אסטרונאוטים אמריקאים פיתחו בעיה באבנים בכליות כמעט מיד לאחר השלמת משימות החלל שלהם. בשנת 1982, תועד מקרה של כאב חריף אצל איש צוות על סיפון תחנת Salyut-7 הסובייטית. האסטרונאוט סבל מכאבים עזים במשך יומיים, בעוד שללוויתו לא הייתה ברירה אלא לצפות בחוסר אונים בסבלו של עמיתו. בהתחלה כולם חשבו על דלקת תוספתן חריפה, אבל לאחר זמן מה יצאה אבן כליה קטנה עם השתן של הקוסמונאוט.

מדענים פיתחו מזה זמן רב מכונת אולטרסאונד מיוחדת בגודל של מחשב שולחני, שיכולה לזהות אבנים בכליות ולהסיר אותן באמצעות פולסים של גלי קול. נראה שעל סיפון הספינה ליד מאדים, דבר כזה בהחלט יכול להועיל…

מחלת ריאות

למרות העובדה שאנחנו עדיין לא יודעים בוודאות אילו השפעות בריאותיות שליליות יכולות להיגרם מאבק מכוכבי לכת אחרים או אסטרואידים, מדענים עדיין מודעים לכמה השלכות מאוד לא נעימות שיכולות להתבטא כתוצאה מחשיפה לאבק הירח.

ההשפעה החמורה ביותר של שאיפת אבק צפויה להיות על הריאות. עם זאת, חלקיקים חדים להפליא של אבק הירח עלולים לגרום לנזק חמור לא רק לריאות, אלא גם ללב, ובו בזמן לגרום לחבורה שלמה של מחלות שונות, החל מדלקת איברים חמורה וכלה בסרטן. לדוגמה, אסבסט יכול לגרום להשפעות דומות.

חלקיקי אבק חדים עלולים לפגוע לא רק באיברים פנימיים, אלא גם לגרום לדלקת ושפשופים בעור. להגנה, יש צורך להשתמש בחומרים מיוחדים דמויי Kevlar רב שכבתיים. אבק הירח עלול לפגוע בקלות בקרניות העיניים, אשר בתורו יכול להיות מצב החירום החמור ביותר עבור בני אדם בחלל.

מדענים מצטערים לציין שהם אינם מסוגלים לדגמן את אדמת הירח ולבצע את מכלול הבדיקות הדרושות כדי לקבוע את ההשפעות של אבק הירח על הגוף. אחד הקשיים בפתרון בעיה זו הוא שעל פני כדור הארץ חלקיקי האבק אינם נמצאים בחלל ריק ואינם חשופים כל הזמן לקרינה. רק מחקרים נוספים של אבק ישירות על פני הירח עצמו, ולא במעבדה, יכולים לספק למדענים את הנתונים הדרושים לפיתוח שיטות הגנה יעילות מפני הרוצחים הרעילים הזעירים הללו.

כשל של מערכת החיסון

המערכת החיסונית שלנו משתנה ומגיבה לכל שינוי, אפילו הקטן ביותר, בגופנו. מחסור בשינה, צריכה לא מספקת של חומרים מזינים, או אפילו מתח רגיל יכולים כולם להחליש את המערכת החיסונית שלנו. אבל זה על כדור הארץ. שינוי במערכת החיסונית בחלל יכול להפוך בסופו של דבר להצטננות או לשאת סכנה פוטנציאלית בהתפתחות מחלות קשות הרבה יותר.

בחלל, תפוצת תאי החיסון בגוף אינה משתנה הרבה. איום גדול בהרבה על הבריאות יכול להיגרם על ידי שינויים בתפקוד של תאים אלה. כאשר תפקוד התא פוחת, ניתן להעיר מחדש את הנגיפים שכבר מדוכאים בגוף האדם. וכדי לעשות זאת כמעט בסתר, ללא ביטוי של סימפטומים של המחלה. כאשר תאי החיסון הופכים פעילים יותר, מערכת החיסון מגיבה יתר על המידה לגירויים, וגורמת לתגובות אלרגיות ותופעות לוואי אחרות כגון פריחות בעור.

"דברים כמו קרינה, חיידקים, מתח, מיקרו-כבידה, הפרעות שינה ואפילו בידוד יכולים כולם להשפיע על האופן שבו מערכת החיסון של אנשי הצוות פועלת", אומר האימונולוג של נאס"א בריאן קרושין.

"משימות חלל ארוכות טווח יגדילו את הסיכון לזיהומים, רגישות יתר ובעיות אוטואימוניות אצל אסטרונאוטים".

כדי לפתור בעיות במערכת החיסון, נאס א מתכננת להשתמש בשיטות חדשות של הגנה נגד קרינה, גישה חדשה לתזונה מאוזנת ולרפואה.

איומי קרינה

המחסור החריג והמתמשך הנוכחי בפעילות השמש עלול לתרום לשינויים מסוכנים ברמת הקרינה בחלל. דבר כזה לא קרה כמעט ב-100 השנים האחרונות.

"למרות שאירועים כאלה אינם בהכרח גורם עצירה למשימות ארוכות לירח, לאסטרואידים, או אפילו למאדים, הקרינה הקוסמית הגלקטית עצמה היא גורם שיכול להגביל את העיתוי המתוכנן של המשימות הללו", אומר נתן שוודרון מהמכון. חקר אוקיינוס וחלל.

ההשלכות של חשיפה מסוג זה יכולות להיות שונות מאוד, החל ממחלת קרינה וכלה בהתפתחות סרטן או נזק לאיברים פנימיים. בנוסף, רמות מסוכנות של קרינת רקע מפחיתות את יעילות ההגנה נגד קרינה של החללית בכ-20 אחוזים.

במשימה אחת בלבד למאדים, אסטרונאוט יכול להיחשף ל-2/3 ממינון הקרינה הבטוח שאדם יכול להיחשף אליו במקרה הגרוע ביותר במהלך כל חייו. קרינה זו עלולה לגרום לשינויים ב-DNA ולהגביר את הסיכון לסרטן.

"כשמדובר במינון מצטבר, זה זהה לביצוע סריקת CT מלאה של הגוף כל 5-6 ימים", אומרת המדענית קארי צייטלין.

בעיות קוגניטיביות

בהדמיית מצב השהות בחלל, מדענים מצאו שחשיפה לחלקיקים טעונים מאוד, אפילו במינונים קטנים, גורמת לחולדות המעבדה להגיב לסביבתן הרבה יותר לאט, ובכך, המכרסמים הופכים לעצבניים יותר. תצפית בחולדות הראתה גם שינוי בהרכב החלבון במוחן.

עם זאת, מדענים ממהרים לציין שלא כל החולדות הראו את אותן השפעות. אם הכלל הזה נכון לגבי אסטרונאוטים, אזי, לפי החוקרים, הם יכולים לזהות סמן ביולוגי המצביע ומנבא את הביטוי המוקדם של ההשפעות הללו אצל אסטרונאוטים. אולי הסמן הזה אפילו יאפשר למצוא דרך להפחית את ההשפעות השליליות של חשיפה לקרינה.

מחלת אלצהיימר היא בעיה חמורה יותר.

"חשיפה לרמות קרינה שוות לזו שחווים בני אדם בטיסה למאדים יכולה לתרום להתפתחות של בעיות קוגניטיביות ולהאיץ את השינויים בתפקוד המוח הקשורים לרוב למחלת אלצהיימר", אומר הנוירולוג קרי אובניון.

"ככל שאתה יותר זמן בחלל, כך גדל הסיכון לפתח את המחלה".

אחת העובדות המנחמות היא שמדענים כבר הצליחו לחקור את אחד התרחישים המצערים ביותר של חשיפה לקרינה.הם חשפו עכברי מעבדה בבת אחת לרמת קרינה שתהיה אופיינית לכל הזמן במשימה למאדים. בתורם, אנשים שטסים למאדים ייחשפו לקרינה במינון מד, במהלך שלוש שנות הטיסה. מדענים מאמינים שגוף האדם יכול להסתגל למינונים קטנים כל כך.

בנוסף, יצוין כי פלסטיק וחומרים קלים יכולים לספק לאנשים הגנה יעילה יותר מקרינה מאשר אלומיניום בשימוש כיום.

אובדן ראייה

חלק מהאסטרונאוטים מפתחים בעיות ראייה חמורות לאחר שהותם בחלל. ככל שמשימת החלל נמשכת זמן רב יותר, כך גדל הסיכוי להשלכות כה חמורות.

מבין לפחות 300 אסטרונאוטים אמריקאים שעברו בדיקות רפואיות מאז 1989, 29 אחוז מהאנשים ששהו בחלל במשימות חלל בנות שבועיים ו-60 אחוז מהאנשים שעבדו על סיפון תחנת החלל הבינלאומית במשך מספר חודשים סבלו מבעיות ראייה. …

רופאים מאוניברסיטת טקסס ביצעו סריקות מוח של 27 אסטרונאוטים ששהו יותר מחודש בחלל. ב-25 אחוז מהם נצפתה ירידה בנפח הציר האנטירופוסטריורי של גלגל עין אחד או שניים. שינוי זה מוביל לרוחק ראייה. שוב, צוין שככל שאדם נמצא זמן רב יותר בחלל, כך גדל הסיכוי לשינוי זה.

מדענים מאמינים כי ניתן להסביר את ההשפעה השלילית הזו על ידי עליית נוזלים לראש בתנאים של מיגררוביטי. במקרה זה, נוזל מוחי מתחיל להצטבר בגולגולת, והלחץ התוך גולגולתי עולה. נוזל לא יכול לחלחל דרך העצם, לכן הוא מתחיל ליצור לחץ על החלק הפנימי של העיניים. החוקרים עדיין לא בטוחים אם ההשפעה הזו תפחת באסטרונאוטים שיגיעו לחלל במשך יותר משישה חודשים. עם זאת, די ברור שיהיה צורך לברר זאת לפני הרגע שבו אנשים יישלחו למאדים.

אם הבעיה נגרמת אך ורק מלחץ תוך גולגולתי, אז אחד הפתרונות האפשריים יהיה ליצור תנאים של כוח משיכה מלאכותי, כל יום במשך שמונה שעות, בזמן שהאסטרונאוטים ישנים. עם זאת, מוקדם מדי לומר אם שיטה זו תעזור או לא.

"צריך לטפל בבעיה הזו, כי אחרת היא עלולה להתברר כסיבה העיקרית לחוסר האפשרות של מסע ארוך בחלל", אומר המדען מארק שלהמר.

אפס כוח הכבידה הורג את המוח

שהייה ארוכה בחלל באפס כוח משיכה עלולה לגרום לשינויים רציניים במוח, כך גילו מדענים סיביריים על ידי בחינת מצבם של עכברים שהיו במסלול.

התוצאות יאפשרו ליצור מערכות למניעה ותיקון ההשפעה השלילית של חוסר משקל על האורגניזם של האסטרונאוטים. הנתונים המעניינים ביותר שהתקבלו נוגעים למערכת הדופמין. ראינו שהביטוי של הגנים המרכזיים שלה יורד לאחר חודש במסלול. זה מצביע על כך שמערכת הדופמין של המוח, שבדרך כלל אחראית על תיאום עדין של פעולות, ו באופן כללי - לשליטה בתנועות, משפיל.

בטווח הארוך, שינוי כזה יכול להוביל להתפתחות של מצב דמוי פרקינסון. כי אם הביטוי שלך של אנזים שמסנתז דופמין יורד, אז גם רמת הנוירוטרנסמיטר עצמו יורדת, ובסופו של דבר, מתפתח ליקוי מוטורי, "- מצטט את דבריו של חוקר במעבדה לנוירוגנומיקה של התנהגות במחקר הפדרלי. מכון המרכז לציטולוגיה וגנטיקה SB RAS, Anton Tsybko, פרסום רשמי SB RAS "מדע בסיביר" ראה גם השקת רכב התחבורה המאויש Soyuz TMA-17M.

בנוסף, המדען ציין שינויים במבנה מוח חשוב ביותר נוסף - ההיפותלמוס.כאן נמצאו סימני אפופטוזיס ("התאבדות") תאית מתוכנת, אשר נגרמת ככל הנראה על ידי מיקרו-כבידה. זה כבר אושר: גם במסלול וגם על כדור הארץ - בניסויים המדמים את מצב חוסר המשקל - אפופטוזיס של נוירונים עולה. "זה טומן בחובו הידרדרות כללית של חילוף החומרים ועוד הרבה יותר. בהתחשב בכך שבאפס כוח הכבידה הגוף כבר מותקף, לכל שינוי בתפקוד שלו לרעה עלולות להיות השלכות חמורות למדי", הסביר ציבקו.

מדענים ציינו כי, למרבה המזל, השינויים הללו אינם קטלניים, ופעילות גופנית מונעת לחלוטין את התרחשותם. בבעלי חיים, הפעילות הגופנית משוחזרת תוך שבוע. המוח מתחיל לצבור שוב זמן אבוד, רמת הסרוטונין, הדופמין חוזרת לשגרה די מהר. תוך חודש, ניוון עצבי אין זמן להתרחש.

לשגר עכברים לחלל לזמן ארוך יותר עדיין נראה בעייתי. חינוך גופני הוא הצלה לקוסמונאוטים המחקר בוצע על עכברי מעבדה שעשו מסע של 30 יום בחלל על הלוויין הביו-M1 Bion-M1. מדענים מציינים שהאנטומיה והפיזיולוגיה של עכברים דומות במובנים רבים לבני אדם, הגנום שלנו חופף ב-99%, ולכן עכברים ליניאריים הם האובייקטים המתאימים ביותר לחקר מנגנוני ההסתגלות לחוסר משקל. עם זאת, יש הבדל משמעותי: אסטרונאוטים, בניגוד לעכברים, מסוגלים להכריח את עצמם לזוז באופן מודע, הם מתאמנים יותר מארבע שעות ביום, מה שאומר שהם ממריצים את המרכזים המוטוריים במוח ומצמצמים את הסיכון לנזק לדופמין. מערכת.

עם זאת, אם שוהים במסלול לפחות שבועיים ולא מבצעים תרגילים גופניים מיוחדים, אז עם החזרה לכדור הארץ המצב מתברר כקשה מאוד ונדרש שיקום ארוך. "Bion" היא סדרה של חלליות סובייטיות ורוסיות שפותחו על ידי TsSKB-Progress ונועדו למחקר ביולוגי. במשך 11 טיסות נערכו בהם ניסויים עם 212 חולדות, 12 קופים ועוד מספר בעלי חיים. הלוויין ביון-M1 שוגר ב-19 באפריל 2013 וחזר לכדור הארץ חודש לאחר מכן.

בנוסף לעכברים, היו על הסיפון גרבילים מונגוליים, לטאות שממיות, דגים, חלזונות מים מתוקים וענבים, זחלי חיפושית נגר, מיקרואורגניזמים, אצות, חזזיות וכמה צמחים גבוהים יותר. עד כה, ניסוי Bion-M1 הושלם. Bion-M2 אמור להיות מושק בשנים הקרובות.