Інженерні тенденції та проблеми
ПРОСТІР: ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЗДОРОВ'Я
9,8 м/с2), складні біологічні системи людського тіла, які еволюціонували до роботи проти сили тяжіння, зазнають невдачі. Будь-яка людина, яка проводить значний час у просторі, тепер може зіткнутися з підвищеним ризиком серцевих захворювань, дегенерації м’язів та кісток, ослабленою імунною системою, зниженим харчуванням, сліпотою та багатьма іншими ефектами, включаючи психологічні ефекти [3].
Дослідники NASA зібрали лише невелику кількість інформації про фізіологічні зміни мікрогравітації до річного перебування Скотта Келлі на МКС. Використовуючи брата-близнюка Скотта, колишнього космонавта Марка, NASA використало цю можливість як вдосконалене дослідження-близнюки для вивчення змін між братами [2]. Загалом, докази ясні. Поєднання стресу, обмеженого середовища, космічного випромінювання та мікрогравітації має серйозні ризики для здоров'я. Перед кожним польотом у космос проводиться обов'язковий медичний огляд, щоб визначити зміни в організмі після посадки. Від 10% до 43% космонавтів помирають від серцевих захворювань у віці від 50 до 70 років, тоді як середнє значення по країні становить 27% [4]. Серцеві вади включають жорсткість кровоносних судин і зменшення та зміни в самому серці [4]. Імунна система може бути порушена стійкими до наркотиків патогенами та сповільненим загоєнням ран [5]. Дослідження на мишах показали, що космічне випромінювання може пошкодити нейрони та синапси мозку та спричинити зміни в пам’яті та прийнятті рішень [6]. На Землі люди захищені від цієї форми випромінювання магнітним полем Землі. Психологічно терапевти спостерігають за астронавтами на предмет депресії та ефекту третьої чверті, змін у поведінці внаслідок тривалих турів та ув'язнення, [2].
Якщо приватні комерційні космічні компанії, такі як SpaceX та Сьєрра-Невада, хочуть звернутися до більшої кількості людей, їм слід з'ясувати, як зупинити хворобу руху, що зачіпає близько 66% усіх космонавтів у першій поїздці [7]. Крім того, якщо NASA хоче, щоб астронавти могли працювати на Марсі після посадки, вчені повинні з'ясувати, як протидіяти цим ефектам. Навіть гравітаційне прискорення Марса є слабким порівняно із земним при 0,38 г [2]. Іншим ризиком у космосі є 20-хвилинна затримка спілкування, спричинена відстанню між Марсом та Землею, через яку астронавтам доведеться вирішувати проблему самостійно; без медичного досвіду з травматизму проста травма може виявитись смертельною. Космічний корабель, який вони взяли б, також не зможе обернутися і дійде до Землі лише після завершення 520-денної місії [5]. Якщо люди коли-небудь захочуть покинути Землю, ми повинні мати можливість це робити без серйозних ризиків для здоров’я.
ВАГОПРИЧИНЕННЯ В НЕВВАГІ
Одне з найбільших занепокоєнь, яке дослідники та лікарі бачать у поверненні астронавтів, - це зміна щільності м’язів та кісток. Що стосується м’язів, астронавти можуть втратити приблизно 25% м’язів, що несуть вагу, лише за дев’ять днів [7]. Ця атрофія спричинена відмовою цих м’язів від мікрогравітації. Щодо кісток, спостерігається втрата щільності кісткової тканини від 0,5% до 1,5% на місяць [8], а довгострокові астронавти повідомляють про втрату щільності кісток у п’ятах до 5%. Спинномозкові диски можуть розширюватися, спричиняючи раптовий приріст висоти та біль у спині [9]. Постійний процес ремоделювання кісток визначається законом Вольфа, який говорить, що «кістка змінює свою зовнішню форму та внутрішню архітектуру у відповідь на механічні навантаження», спричинені гравітацією [8]. Втрата кальцію спричиняє крихкість кісток (остеопороз) і, можливо, може досягти точки неповернення, якщо астронавти надто довго залишаються у невагомому середовищі [7].
Що стосується серйозності, дослідники порівнюють величину втрати кісткової маси від невагомості до місяців постільного режиму [8]. Незважаючи на те, що перебували у космосі лише дев’ять днів, космонавти, які повернулись, за той самий час набрали лише половину своїх м’язів, що несуть вагу [7]. Природне відновлення після довготривалих подорожей (> 4 місяців) у космос може зайняти десь від дев'яти місяців до трьох років [8]. Деякі дослідники припускають, чи можливо навіть, що кістки заживають у невагомості, що ще більше посилиться через відсутність можливого медичного досвіду та велику відстань. Всі ці фактори в сукупності роблять сувору реальність; коли астронавти висаджуються на Марсі, вони можуть бути не готові робити щось на зразок підготовки свого середовища проживання або, можливо, навіть прогулянок. У них немає дев’яти місяців, щоб чекати, поки м’язи відростуть або кістки відновляться. НАСА потрібно зупинити цей процес атрофії та дегенерації кісток у космосі, щоб майбутні астронавти були готові до всього, коли вони приземляться.