Problemi medici che potrebbero porre fine all'esplorazione dello spazio profondo

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Se è così, ti suggeriamo di familiarizzare con una selezione dei 20 problemi di salute più probabili che i pionieri dell'era della colonizzazione spaziale umana dovranno affrontare (se non li risolviamo prima di questo momento).

Problemi con il cuore

La ricerca medica occidentale e l'osservazione di 12 astronauti hanno mostrato che con un'esposizione prolungata alla microgravità, il cuore umano diventa sferico del 9,4% più forte, il che a sua volta può causare una serie di problemi con il suo lavoro. Questo problema può diventare particolarmente urgente durante lunghi viaggi nello spazio, ad esempio su Marte.

"Il cuore nello spazio funziona in modo diverso rispetto alle condizioni della gravità terrestre, che a sua volta può portare alla perdita di massa muscolare", afferma il dott. James Thomas della NASA.

"Tutto ciò avrà gravi conseguenze dopo il ritorno sulla Terra, quindi attualmente stiamo cercando possibili modi per evitare o almeno ridurre questa perdita di massa muscolare".

Gli esperti osservano che dopo essere tornato sulla Terra, il cuore ritrova la sua forma originale, ma nessuno sa come si comporterà uno degli organi più importanti del nostro corpo dopo lunghi voli. I medici sono già a conoscenza di casi in cui gli astronauti di ritorno hanno sperimentato vertigini e disorientamento. In alcuni casi, c'è un brusco cambiamento della pressione sanguigna (c'è una forte diminuzione), specialmente quando una persona sta cercando di alzarsi in piedi. Inoltre, alcuni astronauti sperimentano aritmie (ritmi cardiaci anormali) durante le missioni.

I ricercatori rilevano la necessità di sviluppare metodi e regole che consentano ai viaggiatori dello spazio profondo di evitare questo tipo di problemi. Come notato, tali metodi e regole potrebbero essere utili non solo per gli astronauti, ma anche per la gente comune sulla Terra - coloro che hanno problemi cardiaci e coloro a cui è prescritto il riposo a letto.

Al momento è iniziato un programma di ricerca quinquennale, il cui compito sarà quello di determinare il livello dell'impatto dello spazio sull'accelerazione dello sviluppo dell'aterosclerosi (una malattia dei vasi sanguigni) negli astronauti.

Ubriachezza e disturbi mentali

Sebbene un sondaggio anonimo condotto dalla NASA abbia chiarito i sospetti sul consumo frequente di alcol da parte degli astronauti, nel 2007 ci sono stati due casi in cui gli astronauti della NASA effettivamente ubriachi sono stati autorizzati a volare all'interno della navicella spaziale russa Soyuz. Allo stesso tempo, alle persone è stato permesso di volare anche dopo che i medici che stavano preparando questi astronauti per il volo, così come altri membri della missione, hanno parlato ai loro superiori delle condizioni molto calde dei loro colleghi.

Secondo la politica di sicurezza dell'epoca, la NASA parlava di un divieto ufficiale al consumo di alcol da parte degli astronauti 12 ore prima dei voli di addestramento. L'operatività di tale norma è stata tacitamente ipotizzata anche per la durata dei voli spaziali. Tuttavia, dopo l'incidente di cui sopra, la NASA è stata indignata da una tale disattenzione degli astronauti che l'agenzia ha deciso di rendere ufficiale questa regola relativa ai viaggi nello spazio.

L'ex astronauta Mike Mallane una volta disse che gli astronauti bevevano alcol prima del volo per disidratare il corpo (l'alcol disidrata), al fine di ridurre il carico sulla vescica e improvvisamente non volevano usare il bagno al momento del lancio.

Anche l'aspetto psicologico aveva il suo posto tra i pericoli nelle missioni spaziali. Durante la missione spaziale Skylab 4, gli astronauti erano così "stanchi" di comunicare con il centro di controllo del volo spaziale che hanno spento le comunicazioni radio per quasi un giorno e ignorato i messaggi della NASA. All'indomani di questo incidente, gli scienziati stanno cercando di identificare e affrontare i potenziali effetti psicologici negativi che potrebbero derivare da missioni più stressanti e lunghe su Marte.

La mancanza di sonno e l'uso di sonniferi

Uno studio decennale ha dimostrato che gli astronauti chiaramente non dormono abbastanza nelle ultime settimane prima del lancio e durante l'inizio delle missioni spaziali. Tra gli intervistati, tre su quattro hanno ammesso di aver usato farmaci che li hanno aiutati a dormire, anche se l'uso di tali farmaci potrebbe essere pericoloso durante il volo dell'astronave e quando si lavora con altre apparecchiature. La situazione più pericolosa in questo caso potrebbe essere quando gli astronauti stavano assumendo la stessa medicina allo stesso tempo. In questo caso, al momento di un'emergenza che richiede una soluzione urgente, potrebbero semplicemente dormire troppo.

Nonostante il fatto che la NASA assegnasse a ciascun astronauta un sonno di almeno otto ore e mezza al giorno, la maggior parte di loro si prendeva solo circa sei ore di riposo al giorno durante le missioni. La gravità di questo carico sul corpo è stata aggravata dal fatto che durante gli ultimi tre mesi di allenamento prima del volo, le persone hanno dormito meno di sei ore e mezza al giorno.

"Le future missioni sulla Luna, su Marte e oltre richiederanno misure più efficaci per affrontare la privazione del sonno e ottimizzare le prestazioni umane nel volo spaziale", ha affermato il ricercatore senior Dr. Charles Kzeiler.

“Queste misure potrebbero includere modifiche al programma di lavoro, che verranno effettuate tenendo conto dell'esposizione di una persona a determinate onde luminose, nonché cambiamenti nella strategia comportamentale dell'equipaggio per entrare più comodamente nello stato di sonno, che è imperativo per ridare salute, forza e buon umore il giorno dopo”.

Perdita dell'udito

La ricerca ha dimostrato che dai tempi delle missioni dello space shuttle, alcuni astronauti hanno sperimentato una perdita temporanea dell'udito significativa e meno significativa. Sono stati notati più spesso quando le persone erano esposte a frequenze sonore elevate. Anche i membri dell'equipaggio della stazione spaziale sovietica Salyut-7 e della Mira russa hanno avuto effetti di perdita dell'udito minori o molto significativi dopo il ritorno sulla Terra. Anche in questo caso, in tutti questi casi, la causa dell'ipoacusia temporanea parziale o totale è stata l'esposizione ad alte frequenze sonore.

L'equipaggio della Stazione Spaziale Internazionale è tenuto a indossare i tappi per le orecchie ogni giorno. Per ridurre il rumore a bordo della ISS, tra le altre misure, è stato proposto di utilizzare speciali guarnizioni fonoisolanti all'interno delle pareti della stazione, nonché l'installazione di ventilatori più silenziosi.

Tuttavia, oltre al rumore di fondo, altri fattori possono influenzare la perdita dell'udito: ad esempio, lo stato dell'atmosfera all'interno della stazione, un aumento della pressione intracranica e un aumento del livello di anidride carbonica all'interno della stazione.

Nel 2015, la NASA prevede, con l'aiuto dell'equipaggio della ISS, di iniziare a esplorare possibili modi per evitare gli effetti della perdita dell'udito durante le missioni di un anno. Gli scienziati vogliono vedere per quanto tempo questi effetti possono essere evitati e scoprire il rischio accettabile associato alla perdita dell'udito. Il compito chiave dell'esperimento sarà determinare come ridurre al minimo la perdita dell'udito, e non solo durante una specifica missione spaziale.

Pietre nei reni

Una persona su dieci sulla Terra prima o poi sviluppa un problema di calcoli renali. Tuttavia, questa domanda diventa molto più acuta quando si tratta di astronauti, perché nello spazio le ossa del corpo iniziano a perdere sostanze utili anche più velocemente che sulla Terra. I sali (fosfato di calcio) sono secreti all'interno del corpo, che penetrano nel flusso sanguigno e si accumulano nei reni. Questi sali possono essere compattati e assumere la forma di pietre. Allo stesso tempo, le dimensioni di queste pietre possono variare da microscopiche a piuttosto serie, fino alle dimensioni di una noce. Il problema è che queste pietre possono bloccare i vasi sanguigni e altri flussi che alimentano l'organo o rimuovono le sostanze in eccesso dai reni.

Per gli astronauti, il rischio di sviluppare calcoli renali è più pericoloso perché in condizioni di microgravità, il volume di sangue all'interno del corpo può diminuire. Inoltre, molti astronauti non bevono 2 litri di liquidi al giorno, che, a loro volta, potrebbero fornire una completa idratazione del loro corpo e impedire ai calcoli di ristagnare nei reni, rimuovendo le loro particelle insieme all'urina.

Si noti che almeno 14 astronauti americani hanno sviluppato un problema di calcoli renali quasi immediatamente dopo il completamento delle loro missioni spaziali. Nel 1982 fu registrato un caso di dolore acuto in un membro dell'equipaggio a bordo della stazione sovietica Salyut-7. L'astronauta ha sofferto di forti dolori per due giorni, mentre il suo compagno non ha avuto altra scelta che assistere impotente alla sofferenza del collega. All'inizio tutti pensavano all'appendicite acuta, ma dopo un po' è uscito un piccolo calcolo renale con l'urina del cosmonauta.

Gli scienziati hanno sviluppato per molto tempo una speciale macchina a ultrasuoni delle dimensioni di un computer desktop, in grado di rilevare i calcoli renali e rimuoverli utilizzando impulsi di onde sonore. Sembra che a bordo della nave accanto a Marte, una cosa del genere potrebbe sicuramente tornare utile…

Malattia polmonare

Nonostante non sappiamo ancora con certezza quali effetti negativi sulla salute possono essere causati dalla polvere di altri pianeti o asteroidi, gli scienziati sono ancora consapevoli di alcune conseguenze molto spiacevoli che possono manifestarsi a seguito dell'esposizione alla polvere lunare.

È probabile che l'effetto più grave dell'inalazione di polvere sia sui polmoni. Tuttavia, particelle incredibilmente taglienti di polvere lunare possono causare gravi danni non solo ai polmoni, ma anche al cuore, causando allo stesso tempo un sacco di vari disturbi, che vanno da una grave infiammazione degli organi e termina con il cancro. Ad esempio, l'amianto può causare effetti simili.

Le particelle di polvere taglienti possono danneggiare non solo gli organi interni, ma anche causare infiammazioni e abrasioni sulla pelle. Per la protezione, è necessario utilizzare speciali materiali simili al Kevlar multistrato. La polvere lunare può facilmente danneggiare le cornee degli occhi, che a loro volta possono essere l'emergenza più grave per l'uomo nello spazio.

Gli scienziati si rammaricano di notare che non sono in grado di modellare il suolo lunare ed eseguire l'intera serie di test necessari per determinare gli effetti della polvere lunare sul corpo. Una delle difficoltà nel risolvere questo problema è che sulla Terra le particelle di polvere non sono nel vuoto e non sono costantemente esposte alle radiazioni. Solo ulteriori studi sulla polvere direttamente sulla superficie della Luna stessa, e non in laboratorio, possono fornire agli scienziati i dati necessari per sviluppare metodi efficaci di protezione contro questi minuscoli killer tossici.

Fallimento del sistema immunitario

Il nostro sistema immunitario cambia e risponde a qualsiasi, anche il più piccolo, cambiamento nel nostro corpo. La mancanza di sonno, l'assunzione inadeguata di sostanze nutritive o anche il normale stress possono indebolire il nostro sistema immunitario. Ma questo è sulla Terra. Un cambiamento nel sistema immunitario nello spazio può eventualmente trasformarsi in un comune raffreddore o comportare un potenziale pericolo nello sviluppo di malattie molto più gravi.

Nello spazio, la distribuzione delle cellule immunitarie nel corpo non cambia molto. Una minaccia molto più grande per la salute può essere causata da cambiamenti nel funzionamento di queste cellule. Quando il funzionamento della cellula diminuisce, i virus già soppressi nel corpo umano possono essere risvegliati. E per farlo praticamente di nascosto, senza la manifestazione dei sintomi della malattia. Quando le cellule immunitarie diventano più attive, il sistema immunitario reagisce in modo eccessivo agli stimoli, causando reazioni allergiche e altri effetti collaterali come eruzioni cutanee.

"Cose come radiazioni, germi, stress, microgravità, disturbi del sonno e persino isolamento possono influenzare il modo in cui funziona il sistema immunitario dei membri dell'equipaggio", afferma l'immunologo della NASA Brian Krushin.

"Le missioni spaziali a lungo termine aumenteranno il rischio di infezioni, ipersensibilità e problemi autoimmuni negli astronauti".

Per risolvere i problemi con il sistema immunitario, la NASA prevede di utilizzare nuovi metodi di protezione dalle radiazioni, un nuovo approccio alla nutrizione equilibrata e alla medicina.

Minacce da radiazioni

L'attuale assenza di attività solare molto insolita e molto prolungata potrebbe contribuire a pericolosi cambiamenti nel livello di radiazione nello spazio. Niente di simile è successo negli ultimi 100 anni.

"Anche se tali eventi non sono necessariamente un fattore di arresto per lunghe missioni sulla Luna, sugli asteroidi o persino su Marte, la radiazione cosmica galattica stessa è un fattore che può limitare i tempi pianificati di queste missioni", afferma Nathan Schwadron dell'Istituto. esplorazioni oceaniche e spaziali.

Le conseguenze di questo tipo di esposizione possono essere molto diverse, che vanno dalla malattia da radiazioni e termina con lo sviluppo del cancro o danni agli organi interni. Inoltre, livelli pericolosi di radiazioni di fondo riducono l'efficacia della protezione antiradiazioni del veicolo spaziale di circa il 20%.

In una sola missione su Marte, un astronauta può essere esposto a 2/3 della dose sicura di radiazioni a cui una persona può essere esposta nel peggiore dei casi durante tutta la sua vita. Questa radiazione può causare cambiamenti nel DNA e aumentare il rischio di cancro.

"Quando si tratta di dose cumulativa, è come fare una TAC completa del corpo ogni 5-6 giorni", afferma lo scienziato Carey Zeitlin.

problemi cognitivi

Nel simulare lo stato dell'essere nello spazio, gli scienziati hanno scoperto che l'esposizione a particelle altamente cariche, anche a piccole dosi, fa sì che i ratti di laboratorio rispondano all'ambiente circostante molto più lentamente e, così facendo, i roditori diventano più irritabili. L'osservazione dei ratti ha anche mostrato un cambiamento nella composizione della proteina nel loro cervello.

Tuttavia, gli scienziati si affrettano a notare che non tutti i ratti hanno mostrato gli stessi effetti. Se questa regola vale per gli astronauti, allora, secondo i ricercatori, potrebbero identificare un marcatore biologico che indica e prevede la manifestazione precoce di questi effetti negli astronauti. Forse questo marcatore consentirebbe persino di trovare un modo per ridurre gli effetti negativi dell'esposizione alle radiazioni.

La malattia di Alzheimer è un problema più serio.

"L'esposizione a livelli di radiazioni equivalenti a quelli sperimentati dagli esseri umani su un volo su Marte può contribuire allo sviluppo di problemi cognitivi e accelerare i cambiamenti nella funzione cerebrale che sono più spesso associati all'Alzheimer", afferma il neurologo Kerry O'Banion.

"Più a lungo sei nello spazio, maggiore è il rischio di sviluppare la malattia".

Uno dei fatti confortanti è che gli scienziati sono già riusciti a indagare su uno degli scenari più sfortunati di esposizione alle radiazioni. Hanno esposto i topi di laboratorio una volta a un livello di radiazioni che sarebbe caratteristico di tutto il tempo in una missione su Marte. A loro volta, le persone che volano su Marte saranno esposte alle radiazioni in una dose misurata, durante i tre anni del volo. Gli scienziati ritengono che il corpo umano possa adattarsi a dosi così piccole.

Inoltre, si nota che la plastica e i materiali leggeri possono fornire alle persone una protezione dalle radiazioni più efficace rispetto all'alluminio attualmente utilizzato.

Perdita della vista

Alcuni astronauti sviluppano gravi problemi di vista dopo essere stati nello spazio. Più a lungo dura la missione spaziale, maggiori sono le probabilità di conseguenze così disastrose.

Tra almeno 300 astronauti americani sottoposti a screening medico dal 1989, il 29 percento delle persone che sono state nello spazio in missioni spaziali di due settimane e il 60 percento delle persone che hanno lavorato a bordo della Stazione spaziale internazionale per diversi mesi hanno avuto problemi di vista. …

I medici dell'Università del Texas hanno eseguito scansioni cerebrali di 27 astronauti che erano nello spazio da più di un mese. Nel 25% di essi è stata osservata una diminuzione del volume dell'asse anteroposteriore di uno o due bulbi oculari. Questo cambiamento porta alla lungimiranza. Ancora una volta, è stato notato che più a lungo una persona è nello spazio, più è probabile che questo cambiamento sia.

Gli scienziati ritengono che questo effetto negativo possa essere spiegato dall'aumento del fluido alla testa in condizioni di migrogravità. In questo caso, il liquido cerebrospinale inizia ad accumularsi nel cranio e la pressione intracranica aumenta. Il liquido non può filtrare attraverso l'osso, quindi inizia a creare pressione all'interno degli occhi. I ricercatori non sono ancora sicuri se questo effetto diminuirà negli astronauti che arriveranno nello spazio per più di sei mesi. Tuttavia, è abbastanza ovvio che sarà necessario scoprirlo prima del momento in cui le persone verranno inviate su Marte.

Se il problema è causato esclusivamente dalla pressione intracranica, allora una delle possibili soluzioni sarebbe quella di creare condizioni di gravità artificiale, ogni giorno per otto ore, mentre gli astronauti dormono. Tuttavia, è troppo presto per dire se questo metodo aiuterà o meno.

"Questo problema deve essere affrontato, perché altrimenti potrebbe rivelarsi la ragione principale dell'impossibilità di lunghi viaggi nello spazio", afferma lo scienziato Mark Shelhamer.

La gravità zero uccide il cervello

La lunga permanenza nello spazio a gravità zero può causare gravi cambiamenti nel cervello, hanno scoperto scienziati siberiani esaminando lo stato dei topi che sono stati in orbita.

I risultati consentiranno di creare sistemi per prevenire e correggere l'impatto negativo dell'assenza di gravità sull'organismo degli astronauti. Il più interessante dei dati ottenuti riguarda il sistema dopaminergico. Abbiamo visto che l'espressione dei suoi geni chiave diminuisce dopo un mese in orbita. Ciò suggerisce che il sistema dopaminergico del cervello, che normalmente è responsabile del fine coordinamento delle azioni, e in generale - per il controllo dei movimenti, degrada.

A lungo termine, un tale cambiamento può portare allo sviluppo di uno stato simile al parkinson. Perché se la tua espressione di un enzima che sintetizza la dopamina diminuisce, anche il livello del neurotrasmettitore stesso diminuisce e, alla fine, si sviluppa un deficit motorio "- cita le parole di un ricercatore del Laboratorio di Neurogenomica del Comportamento presso la Federal Research Centro Istituto di Citologia e Genetica SB RAS, Anton Tsybko, pubblicazione ufficiale SB RAS "Scienza in Siberia" Vedi anche Lancio del veicolo di trasporto con equipaggio Soyuz TMA-17M.

Inoltre, lo scienziato ha notato cambiamenti in un'altra struttura cerebrale estremamente importante: l'ipotalamo. Qui sono stati trovati segni di apoptosi ("suicidio cellulare programmato"), che è molto probabilmente provocato dalla microgravità. È già stato confermato: sia in orbita che sulla Terra - in esperimenti che simulano lo stato di assenza di gravità - aumenta l'apoptosi dei neuroni. "Questo è irto di un generale deterioramento del metabolismo e molto altro. Considerando che a gravità zero il corpo è già sotto attacco, qualsiasi cambiamento nel suo funzionamento in peggio può avere conseguenze piuttosto gravi", ha spiegato Tsybko.

Gli scienziati hanno notato che, fortunatamente, questi cambiamenti non sono fatali e l'attività fisica impedisce completamente che si verifichino. Negli animali, l'attività fisica viene ripristinata entro una settimana. Il cervello inizia ad accumulare di nuovo il tempo perso, il livello di serotonina, la dopamina torna alla normalità abbastanza rapidamente. Entro un mese, la neurodegenerazione non ha il tempo di manifestarsi.

Lanciare i topi nello spazio per un tempo più lungo sembra ancora problematico. L'educazione fisica è un salvataggio per i cosmonauti Lo studio è stato condotto su topi di laboratorio che hanno compiuto un viaggio spaziale di 30 giorni sul biosatellite Bion-M1. Gli scienziati notano che l'anatomia e la fisiologia dei topi sono per molti versi simili agli umani, i nostri genomi coincidono per il 99%, quindi i topi lineari sono gli oggetti più adatti per studiare i meccanismi di adattamento all'assenza di gravità. Tuttavia, c'è una differenza significativa: gli astronauti, a differenza dei topi, sono in grado di costringersi consapevolmente a muoversi, si allenano più di quattro ore al giorno, il che significa che stimolano i centri motori nel cervello e riducono al minimo il rischio di danni alla dopamina sistema.

Tuttavia, se rimani in orbita per almeno due settimane e non esegui esercizi fisici speciali, al ritorno sulla Terra la condizione risulta essere molto difficile ed è necessaria una lunga riabilitazione. "Bion" è una serie di veicoli spaziali sovietici e russi sviluppati da TsSKB-Progress e destinati alla ricerca biologica. Per 11 voli sono stati condotti esperimenti su di essi con 212 ratti, 12 scimmie e numerosi altri animali. Il satellite Bion-M1 è stato lanciato il 19 aprile 2013 ed è tornato sulla Terra un mese dopo.

Oltre ai topi, a bordo c'erano gerbilli mongoli, lucertole geco, pesci, lumache d'acqua dolce e d'uva, larve di scarabeo carpentiere, microrganismi, alghe, licheni e alcune piante superiori. Ad oggi, l'esperimento Bion-M1 è stato completato. Bion-M2 sarà lanciato nei prossimi anni.