Medische problemen die een einde kunnen maken aan verkenning van de diepe ruimte

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Als dat zo is, raden we u aan vertrouwd te raken met een selectie van de 20 meest waarschijnlijke gezondheidsproblemen waarmee de pioniers van het tijdperk van de kolonisatie van de menselijke ruimte te maken zullen krijgen (als we ze niet vóór dit moment oplossen).

Problemen met het hart

Westers medisch onderzoek en observatie van 12 astronauten toonden aan dat bij langdurige blootstelling aan microzwaartekracht het menselijk hart 9,4 procent sterker bolvormig wordt, wat op zijn beurt een verscheidenheid aan problemen met zijn werk kan veroorzaken. Dit probleem kan vooral urgent worden tijdens lange ruimtereizen, bijvoorbeeld naar Mars.

"Het hart in de ruimte werkt op een andere manier dan in de omstandigheden van de zwaartekracht van de aarde, wat op zijn beurt kan leiden tot het verlies van spiermassa", zegt Dr. James Thomas van NASA.

"Dit alles zal ernstige gevolgen hebben na terugkeer op aarde, dus we zijn momenteel op zoek naar mogelijke manieren om dit verlies van spiermassa te voorkomen of op zijn minst te verminderen."

Experts merken op dat het hart na terugkeer op aarde zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt, maar niemand weet hoe een van de belangrijkste organen van ons lichaam zich zal gedragen na lange vluchten. Artsen zijn al op de hoogte van gevallen waarin terugkerende astronauten duizeligheid en desoriëntatie ervoeren. In sommige gevallen is er een scherpe verandering in de bloeddruk (er is een scherpe daling), vooral wanneer een persoon probeert op te staan. Bovendien ervaren sommige astronauten aritmieën (abnormale hartritmes) tijdens missies.

De onderzoekers merken op dat er methoden en regels moeten worden ontwikkeld waarmee reizigers in de diepe ruimte dit soort problemen kunnen vermijden. Zoals opgemerkt, kunnen dergelijke methoden en regels niet alleen nuttig zijn voor astronauten, maar ook voor gewone mensen op aarde - degenen die hartproblemen hebben, evenals degenen aan wie bedrust wordt voorgeschreven.

Op dit moment is een vijfjarig onderzoeksprogramma gestart met als taak het bepalen van de mate van invloed van de ruimte op de versnelling van de ontwikkeling van atherosclerose (een ziekte van de bloedvaten) bij astronauten.

Dronkenschap en psychische stoornissen

Hoewel een anoniem onderzoek van NASA de vermoedens van frequent alcoholgebruik door astronauten wegnam, waren er in 2007 twee gevallen waarin daadwerkelijk dronken NASA-astronauten in het Russische Sojoez-ruimtevaartuig mochten vliegen. Tegelijkertijd mochten mensen vliegen, zelfs nadat de artsen die deze astronauten voorbereidden op de vlucht, evenals andere leden van de missie, hun superieuren hadden verteld over de zeer hete toestand van hun collega's.

Volgens het veiligheidsbeleid van die tijd sprak NASA van een officieel verbod op alcoholgebruik door astronauten 12 uur voor trainingsvluchten. De werking van deze regel werd ook stilzwijgend aangenomen voor de duur van ruimtevluchten. Na het bovenstaande incident was NASA echter verontwaardigd over de onvoorzichtigheid van astronauten dat het bureau besloot deze regel met betrekking tot ruimtereizen officieel te maken.

Voormalig astronaut Mike Mallane zei ooit dat de astronauten voor de vlucht alcohol dronken om het lichaam uit te drogen (alcohol dehydrateert), om uiteindelijk de belasting van de blaas te verminderen en op het moment van lancering ineens niet meer naar het toilet te willen.

Het psychologische aspect had ook zijn plaats tussen de gevaren bij ruimtemissies. Tijdens de Skylab 4-ruimtemissie waren astronauten zo "moe" van het communiceren met het ruimtevluchtcontrolecentrum dat ze radiocommunicatie bijna een dag uitschakelden en berichten van NASA negeerden. In de nasleep van dit incident proberen wetenschappers mogelijke negatieve psychologische effecten te identificeren en aan te pakken die zouden kunnen voortvloeien uit meer stressvolle en langdurige missies naar Mars.

Gebrek aan slaap en het gebruik van slaappillen

Een tien jaar durend onderzoek heeft aangetoond dat astronauten de laatste weken voor de lancering en tijdens de start van ruimtemissies duidelijk te weinig slaap krijgen. Van de respondenten gaven drie op de vier toe dat ze medicijnen gebruikten die hen hielpen te slapen, hoewel het gebruik van dergelijke medicijnen gevaarlijk kon zijn tijdens het vliegen met het ruimtevaartuig en bij het werken met andere apparatuur. De gevaarlijkste situatie in dit geval zou kunnen zijn wanneer de astronauten tegelijkertijd hetzelfde medicijn slikten. In dit geval kunnen ze zich tijdens een noodsituatie die een dringende oplossing vereist, gewoon verslapen.

Ondanks het feit dat NASA elke astronaut opdroeg om minstens acht en een half uur per dag te slapen, namen de meesten van hen slechts ongeveer zes uur rust per dag tijdens missies. De ernst van deze belasting van het lichaam werd verergerd door het feit dat tijdens de laatste drie maanden van training voor de vlucht, mensen minder dan zes en een half uur per dag sliepen.

"Toekomstige missies naar de maan, Mars en verder zullen effectievere maatregelen vereisen om slaaptekort aan te pakken en de menselijke prestaties tijdens ruimtevluchten te optimaliseren", zei senior onderzoeker Dr. Charles Kzeiler.

"Deze maatregelen kunnen wijzigingen in het werkschema omvatten, die zullen worden uitgevoerd rekening houdend met de blootstelling van een persoon aan bepaalde lichtgolven, evenals veranderingen in de gedragsstrategie van de bemanning om comfortabeler in slaap te komen, wat is noodzakelijk om de volgende dag de gezondheid, kracht en een goed humeur te herstellen. ".

Gehoorverlies

Onderzoek heeft aangetoond dat sommige astronauten sinds de dagen van ruimteveermissies tijdelijk significant en minder significant gehoorverlies hebben ondervonden. Ze werden het vaakst opgemerkt wanneer mensen werden blootgesteld aan hoge geluidsfrequenties. Bemanningsleden van het Sovjet-ruimtestation Salyut-7 en de Russische Mira hadden ook lichte of zeer significante gehoorverlieseffecten na hun terugkeer naar de aarde. Nogmaals, in al deze gevallen was de oorzaak van gedeeltelijk of volledig tijdelijk gehoorverlies blootstelling aan hoge geluidsfrequenties.

De bemanning van het International Space Station is verplicht om elke dag oordopjes te dragen. Om onder meer het geluid aan boord van het ISS te verminderen, werd voorgesteld om speciale geluidsisolerende pakkingen in de wanden van het station te gebruiken en om stillere ventilatoren te installeren.

Naast de lawaaierige achtergrond kunnen echter andere factoren gehoorverlies beïnvloeden: bijvoorbeeld de toestand van de atmosfeer in het station, een toename van de intracraniale druk en een verhoogd kooldioxidegehalte in het station.

In 2015 is NASA van plan om met de hulp van de ISS-bemanning te beginnen met het onderzoeken van mogelijke manieren om de gevolgen van gehoorverlies tijdens missies van een jaar te voorkomen. Wetenschappers willen zien hoe lang deze effecten kunnen worden vermeden en het aanvaardbare risico van gehoorverlies achterhalen. De belangrijkste taak van het experiment zal zijn om te bepalen hoe gehoorverlies volledig kan worden geminimaliseerd, en niet alleen tijdens een specifieke ruimtemissie.

Stenen in de nieren

Een op de tien mensen op aarde krijgt vroeg of laat een niersteenprobleem. Deze vraag wordt echter veel acuter als het gaat om astronauten, omdat in de ruimte de botten van het lichaam nog sneller nuttige stoffen beginnen te verliezen dan op aarde. Zouten (calciumfosfaat) worden in het lichaam uitgescheiden, die de bloedbaan binnendringen en zich ophopen in de nieren. Deze zouten kunnen worden verdicht en de vorm aannemen van stenen. Tegelijkertijd kan de grootte van deze stenen variëren van microscopisch tot behoorlijk serieus - tot de grootte van een walnoot. Het probleem is dat deze stenen bloedvaten en andere stromen kunnen blokkeren die het orgaan voeden of overtollige stoffen uit de nieren verwijderen.

Voor astronauten is het risico op het ontwikkelen van nierstenen gevaarlijker omdat onder microzwaartekracht het bloedvolume in het lichaam kan afnemen. Bovendien drinken veel astronauten geen 2 liter vocht per dag, wat op zijn beurt voor volledige hydratatie van hun lichaam kan zorgen en kan voorkomen dat stenen in de nieren stagneren, waardoor hun deeltjes samen met urine worden verwijderd.

Opgemerkt wordt dat ten minste 14 Amerikaanse astronauten bijna onmiddellijk na het voltooien van hun ruimtemissies een probleem met nierstenen ontwikkelden. In 1982 werd een geval van acute pijn geregistreerd bij een bemanningslid aan boord van het Sovjet Salyut-7-station. De astronaut leed twee dagen aan hevige pijn, terwijl zijn metgezel geen andere keuze had dan hulpeloos toe te kijken naar het lijden van zijn collega. Eerst dacht iedereen aan acute blindedarmontsteking, maar na een tijdje kwam er een kleine niersteen uit met de urine van de kosmonaut.

Wetenschappers ontwikkelen al heel lang een speciaal ultrasoon apparaat ter grootte van een desktopcomputer, dat nierstenen kan detecteren en verwijderen met behulp van pulsen van geluidsgolven. Het lijkt erop dat aan boord van het schip naast Mars zoiets zeker van pas kan komen …

Longziekte

Ondanks dat we nog niet met zekerheid weten welke negatieve gezondheidseffecten kunnen worden veroorzaakt door stof van andere planeten of asteroïden, zijn wetenschappers zich toch bewust van enkele zeer onaangename gevolgen die zich kunnen manifesteren als gevolg van blootstelling aan maanstof.

Het ernstigste effect van het inademen van stof is waarschijnlijk op de longen. Ongelooflijk scherpe deeltjes maanstof kunnen echter niet alleen ernstige schade aanrichten aan de longen, maar ook aan het hart, en tegelijkertijd een hele reeks verschillende kwalen veroorzaken, variërend van ernstige orgaanontsteking tot kanker. Asbest kan bijvoorbeeld soortgelijke effecten veroorzaken.

Scherpe stofdeeltjes kunnen niet alleen interne organen beschadigen, maar ook ontstekingen en schaafwonden op de huid veroorzaken. Voor bescherming is het noodzakelijk om speciale meerlaagse Kevlar-achtige materialen te gebruiken. Maanstof kan gemakkelijk de hoornvliezen van de ogen beschadigen, wat op zijn beurt de meest ernstige noodsituatie kan zijn voor mensen in de ruimte.

Wetenschappers moeten helaas constateren dat ze niet in staat zijn de maanbodem te modelleren en de volledige reeks tests uit te voeren die nodig zijn om de effecten van maanstof op het lichaam te bepalen. Een van de moeilijkheden bij het oplossen van dit probleem is dat stofdeeltjes op aarde niet in een vacuüm zijn en niet constant worden blootgesteld aan straling. Alleen aanvullende studies van stof direct op het oppervlak van de maan zelf, en niet in het laboratorium, kunnen wetenschappers de nodige gegevens opleveren om effectieve beschermingsmethoden tegen deze kleine giftige moordenaars te ontwikkelen.

Falen van het immuunsysteem

Ons immuunsysteem verandert en reageert op elke, zelfs de kleinste, verandering in ons lichaam. Gebrek aan slaap, onvoldoende inname van voedingsstoffen of zelfs normale stress kunnen allemaal ons immuunsysteem verzwakken. Maar dit is op aarde. Een verandering in het immuunsysteem in de ruimte kan uiteindelijk uitmonden in een verkoudheid of een potentieel gevaar inhouden voor de ontwikkeling van veel ernstiger ziekten.

In de ruimte verandert de verdeling van immuuncellen in het lichaam niet veel. Een veel grotere bedreiging voor de gezondheid kan worden veroorzaakt door veranderingen in het functioneren van deze cellen. Wanneer het functioneren van de cel afneemt, kunnen de reeds onderdrukte virussen in het menselijk lichaam weer tot leven worden gewekt. En om dit vrijwel in het geheim te doen, zonder de manifestatie van symptomen van de ziekte. Wanneer immuuncellen actiever worden, reageert het immuunsysteem overdreven op prikkels, wat allergische reacties en andere bijwerkingen zoals huiduitslag veroorzaakt.

"Dingen als straling, ziektekiemen, stress, microzwaartekracht, slaapstoornissen en zelfs isolatie kunnen allemaal van invloed zijn op de manier waarop het immuunsysteem van de bemanningsleden werkt", zegt NASA-immunoloog Brian Krushin.

"Langdurige ruimtemissies zullen het risico op infecties, overgevoeligheid en auto-immuunproblemen bij astronauten vergroten."

Om problemen met het immuunsysteem op te lossen, is NASA van plan nieuwe methoden voor stralingsbescherming te gebruiken, een nieuwe benadering van evenwichtige voeding en medicijnen.

Stralingsbedreigingen

Het huidige zeer ongebruikelijke en zeer langdurige gebrek aan zonneactiviteit zou kunnen bijdragen aan gevaarlijke veranderingen in het stralingsniveau in de ruimte. Zoiets is de afgelopen 100 jaar niet meer gebeurd.

"Hoewel dergelijke gebeurtenissen niet noodzakelijk een stopfactor zijn voor lange missies naar de maan, asteroïden of zelfs Mars, is galactische kosmische straling zelf een factor die de geplande timing van deze missies kan beperken", zegt Nathan Schwadron van het Instituut. oceanische en ruimteverkenning.

De gevolgen van dit soort blootstelling kunnen heel verschillend zijn, variërend van stralingsziekte tot het ontstaan van kanker of schade aan inwendige organen. Bovendien verminderen gevaarlijke niveaus van achtergrondstraling de effectiviteit van de antistralingsbescherming van het ruimtevaartuig met ongeveer 20 procent.

In slechts één missie naar Mars kan een astronaut worden blootgesteld aan 2/3 van de veilige dosis straling waaraan een persoon in het ergste geval gedurende zijn hele leven kan worden blootgesteld. Deze straling kan veranderingen in het DNA veroorzaken en het risico op kanker vergroten.

"Als het gaat om de cumulatieve dosis, is het hetzelfde als elke 5-6 dagen een volledige CT-scan van het lichaam maken", zegt wetenschapper Carey Zeitlin.

Cognitieve problemen

Bij het simuleren van de toestand van het zijn in de ruimte, hebben wetenschappers ontdekt dat blootstelling aan sterk geladen deeltjes, zelfs in kleine doses, laboratoriumratten veel langzamer laat reageren op hun omgeving, en dat de knaagdieren daardoor prikkelbaarder worden. Observatie van de ratten toonde ook een verandering in de samenstelling van het eiwit in hun hersenen.

Wetenschappers merken echter snel op dat niet alle ratten dezelfde effecten vertoonden. Als deze regel geldt voor astronauten, kunnen ze volgens de onderzoekers een biologische marker identificeren die de vroege manifestatie van deze effecten bij astronauten aangeeft en voorspelt. Misschien zou deze marker het zelfs mogelijk maken om een manier te vinden om de negatieve effecten van blootstelling aan straling te verminderen.

De ziekte van Alzheimer is een ernstiger probleem.

"Blootstelling aan stralingsniveaus gelijk aan die ervaren door mensen op een vlucht naar Mars kan bijdragen aan de ontwikkeling van cognitieve problemen en de veranderingen in de hersenfunctie versnellen die het vaakst worden geassocieerd met de ziekte van Alzheimer", zegt neuroloog Kerry O'Banion.

"Hoe langer je in de ruimte bent, hoe groter het risico om de ziekte te ontwikkelen."

Een van de geruststellende feiten is dat wetenschappers er al in zijn geslaagd een van de meest ongelukkige scenario's van blootstelling aan straling te onderzoeken. Ze stelden laboratoriummuizen ooit bloot aan een stralingsniveau dat kenmerkend zou zijn voor de hele tijd op een missie naar Mars. Op hun beurt zullen mensen die naar Mars vliegen, gedurende de drie jaar van de vlucht worden blootgesteld aan straling in een afgemeten dosis. Wetenschappers geloven dat het menselijk lichaam zich kan aanpassen aan zulke kleine doses.

Daarnaast wordt opgemerkt dat kunststoffen en lichtgewicht materialen mensen een effectievere stralingsbescherming kunnen bieden dan het huidige aluminium.

verlies van gezichtsvermogen

Sommige astronauten ontwikkelen ernstige zichtproblemen nadat ze in de ruimte zijn geweest. Hoe langer de ruimtemissie duurt, hoe groter de kans op dergelijke ernstige gevolgen.

Van de minstens 300 Amerikaanse astronauten die sinds 1989 een medische screening hebben ondergaan, heeft 29 procent van de mensen die twee weken in de ruimte zijn geweest en 60 procent van de mensen die enkele maanden aan boord van het internationale ruimtestation hebben gewerkt, problemen met het gezichtsvermogen. …

Artsen van de Universiteit van Texas voerden hersenscans uit van 27 astronauten die al meer dan een maand in de ruimte waren. Bij 25 procent van hen werd een afname van het volume van de anteroposterieure as van een of twee oogbollen waargenomen. Deze verandering leidt tot verziendheid. Nogmaals, er werd opgemerkt dat hoe langer een persoon in de ruimte is, hoe waarschijnlijker deze verandering is.

Wetenschappers geloven dat dit negatieve effect kan worden verklaard door de stijging van vloeistof naar het hoofd in omstandigheden van migrozwaartekracht. In dit geval begint cerebrospinale vloeistof zich op te hopen in de schedel en stijgt de intracraniale druk. Vloeistof kan niet door het bot sijpelen, daarom begint het druk op de binnenkant van de ogen te creëren. Onderzoekers weten nog niet zeker of dit effect zal afnemen bij astronauten die langer dan zes maanden in de ruimte blijven. Het is echter vrij duidelijk dat het nodig zal zijn om erachter te komen voordat mensen naar Mars worden gestuurd.

Als het probleem uitsluitend wordt veroorzaakt door intracraniale druk, dan zou een van de mogelijke oplossingen zijn om omstandigheden van kunstmatige zwaartekracht te creëren, elke dag gedurende acht uur, terwijl de astronauten slapen. Het is echter te vroeg om te zeggen of deze methode zal helpen of niet.

"Dit probleem moet worden aangepakt, omdat het anders de belangrijkste reden kan zijn voor de onmogelijkheid van lange ruimtereizen", zegt wetenschapper Mark Shelhamer.

Nul zwaartekracht doodt de hersenen

Lang verblijf in de ruimte zonder zwaartekracht kan ernstige veranderingen in de hersenen veroorzaken, hebben Siberische wetenschappers ontdekt door de toestand van muizen die in een baan om de aarde zijn geweest te onderzoeken.

De resultaten zullen het mogelijk maken om systemen te creëren om de negatieve impact van gewichtloosheid op het organisme van astronauten te voorkomen en te corrigeren. De interessantste van de verkregen gegevens hebben betrekking op het dopaminesysteem. We zagen dat de expressie van zijn belangrijkste genen na een maand in een baan om de aarde afneemt. Dit suggereert dat het dopaminesysteem van de hersenen, dat normaal verantwoordelijk is voor de fijne coördinatie van acties, en in het algemeen - voor de controle van bewegingen, degradeert.

Op de lange termijn kan een dergelijke verandering leiden tot de ontwikkeling van een parkinson-achtige toestand. Want als je expressie van een enzym dat dopamine synthetiseert, afneemt, neemt ook het niveau van de neurotransmitter zelf af, en uiteindelijk ontwikkelt zich een motorische stoornis, "- citeert de woorden van een onderzoeker van het Laboratorium voor Neurogenomics of Behaviour van de Federal Research Centrum Instituut voor Cytologie en Genetica SB RAS, Anton Tsybko, officiële publicatie SB RAS "Science in Siberia" Zie ook Lancering van het Sojoez TMA-17M bemande transportvoertuig.

Bovendien merkte de wetenschapper veranderingen op in een andere uiterst belangrijke hersenstructuur - de hypothalamus. Hier werden tekenen van apoptose (geprogrammeerde cellulaire "zelfmoord") gevonden, die hoogstwaarschijnlijk wordt veroorzaakt door microzwaartekracht. Het is al bevestigd: zowel in een baan als op aarde - in experimenten die de toestand van gewichtloosheid simuleren - neemt apoptose van neuronen toe. "Dit gaat gepaard met een algemene verslechtering van het metabolisme en nog veel meer. Aangezien het lichaam in gewichtloosheid al wordt aangevallen, kan elke verslechtering van het functioneren ervan behoorlijk ernstige gevolgen hebben", legt Tsybko uit.

Wetenschappers merkten op dat deze veranderingen gelukkig niet dodelijk zijn en dat fysieke activiteit ze volledig verhindert. Bij dieren wordt de fysieke activiteit binnen een week hersteld. De hersenen beginnen de verloren tijd weer op te bouwen, het niveau van serotonine, dopamine keert vrij snel terug naar normaal. Binnen een maand heeft neurodegeneratie geen tijd om op te treden.

Muizen voor een langere tijd de ruimte in lanceren lijkt nog steeds problematisch. Lichamelijke opvoeding is een redding voor kosmonauten Het onderzoek werd uitgevoerd op laboratoriummuizen die een ruimtereis van 30 dagen maakten op de biosatelliet Bion-M1. Wetenschappers merken op dat de anatomie en fysiologie van muizen in veel opzichten vergelijkbaar zijn met die van mensen, onze genomen vallen voor 99% samen, dus lineaire muizen zijn de meest geschikte objecten om de mechanismen van aanpassing aan gewichtloosheid te bestuderen. Er is echter een significant verschil: astronauten kunnen, in tegenstelling tot muizen, zichzelf bewust dwingen te bewegen, ze bewegen meer dan vier uur per dag, waardoor ze de motorische centra in de hersenen stimuleren en de kans op beschadiging van de dopamine minimaliseren. systeem.

Als je echter minimaal twee weken in een baan om de aarde blijft en geen speciale fysieke oefeningen doet, blijkt de toestand bij terugkeer naar de aarde erg moeilijk te zijn en is een lange revalidatie vereist. "Bion" is een serie Sovjet- en Russische ruimtevaartuigen ontwikkeld door TsSKB-Progress en bedoeld voor biologisch onderzoek. Tijdens 11 vluchten werden er experimenten op uitgevoerd met 212 ratten, 12 apen en een aantal andere dieren. De Bion-M1-satelliet werd op 19 april 2013 gelanceerd en keerde een maand later terug naar de aarde.

Naast muizen waren er Mongoolse gerbils, gekkohagedissen, vissen, zoetwater- en druivenslakken, larven van timmermanskevers, micro-organismen, algen, korstmossen en enkele hogere planten aan boord. Tot op heden is het Bion-M1-experiment voltooid. Bion-M2 wordt de komende jaren gelanceerd.