Як пережити космічну подорож?

Програма NASA в галузі людських досліджень вже десять років вивчає що відбувається з організмом людини в космосі. Космос –  небезпечне, недружелюбне місце. Де на відстані від звичайного життя, щодня потрібно проходити складні випробування. 

Першим американцем, який майже рік провів у космосі, на борту Міжнародної космічної станції стане – Скот Келлі. Дослідники з нетерпінням чекають результатів експедиції, щоб побачити, як зміниться його організм. Цей досвід вони зможуть використати для трирічної подорожі людини на Марс. Звісно, один рік на космічній станції не можна порівнювати з трьома роками на Марсі, адже через певний час організм буде по іншому реагувати на різні чинники.

Скот Келлі

Те, що ви будете читати, може вас налякати, проте NASA запевняє, що коли відбудеться політ на Марс, експедитори будуть ретельно підготовані.

 Дослідники детально вивчають проблеми і небезпеки які щодня витримують космічні мандрівники, вони згруповані у п’ять категорій: гравітаційні поля, ізоляція, несприятливе для життя середовище, космічне випромінювання та відстань від Землі.

Гравітаційні поля

 Є три гравітаційні поля, які ви відчули б в експедиції на Марс. У шестимісячному поході між планетами ви були б невагомими. На поверхні Марса ви б жили і працювали приблизно на третині сили тяжіння Землі, і, повернувшись додому, вам довелось би знову змінити тяжіння, яке ми сприймаємо як належне. Перейти від одного гравітаційного поля до іншого насправді не так просто. Це впливає на просторову орієнтацію, координацію голови, очей та рук, рівновагу та рухомість, і ви, швидше за все, відчуєте хворобу руху. Без сили тяжіння, яке впливає на організм, ваші кістки втрачають мінерали, при цьому зменшується щільність кісткової тканини. Після повернення на Землю це складно буде виправити, тому ви будете піддаватися ризику переломів, пов’язаних з остеопорозом. Якщо ви не будете виконувати фізичні вправи і правильно харчуватись, ви втратите м’язеву силу та витривалість, також можливий розвиток хворіб серця. Рідини вашого тіла підніматимуться до голови, що може створювати тиск на очі і викликати проблеми зору. Через зневоднення та підвищене виведення кальцію з кісток, в нирках можуть утворюватися камені. Під час космічного польоту дуже важливим є харчування. Організм повинен отримувати достатню кількість вітамінів та мікроелементів, без цього ви можете нашкодити своєму здоров’ю, а лікування в космосі також може мати іншу дію.

Аналізуючи яких змін зазнає організм у невагомості, та після повернення на земну гравітацію, фахівці зможуть мінімізувати вплив гравітаційного поля на продуктивність космонавта. Для того, щоб перевірити здатність працювати з технічними пристроями у невагомості, проводяться тестування дрібних моторних рухів. Розподіл рідин у тілі контролюватиметься компресійними манжетами. Вони допоможуть зберегти достатню кількість крові у нижніх кінцівках, та зменшать тиск, який призводить до порушення зору. Болі в спині контролюватимуться шляхом ультразвукових досліджень показників хребта. Також ви періодично будете проводити тестування власних фізичних можливостей, які допоможуть стежити за серцево-судинною системою.

NASA перевірила деякі лікарські засоби, наприклад цитрат калію (K-Cit), допоможе боротися з фізіологічними змінами, які збільшують ризик розвитку каменів у нирках. А препарат бісфосфонатів показав свою ефективність у збереженні міцності кісток. Одним з важливих показників є аналіз сечі, який можна буде провести безпосередньо в космосі, щоб слідкувати за станом вашого здоров’я.  Також ви отримаєте збалансоване харчування, з добавками та вітамінами, а регулярні тренування допоможуть підтримувати ваш організм в тонусі протягом всієї експедиції.

Ізоляція.

NASA дізналася, що проблеми поведінки у групі людей ізольованої від світу, незалежно від того на скільки вони добре спілкуються, неминучі. Екіпаж експедиції для перебування на борту космічної станції ретельно підбирається, щоб переконатись, що вони зможуть ефективно працювати в команді.

Екіпажі для місії на Марсі пройдуть ще більшу перевірку та підготовку, оскільки вони будуть подорожувати довше, ніж будь-які попередні люди, будучи більш ізольованими та обмеженими, ніж ми можемо собі уявити. Проблеми з якими вони можуть зіткнутися це переміна настрою, міжособистісне непорозуміння, порушення сну. На Марсі доба має додаткових 38 хвилин, через які збивається циркадний ритм, що призводить до стресу. Постійна втома, нестача свіжої їжі та її різноманітності можуть додатково сприяти фізіологічним та когнітивним розладам.

NASA роками вивчає людей в ізольованих та обмежених середовищах, і розробило методи та технології для протидії можливим проблемам. Вони використовують розумні пристрої на зразок актиграфії, які допомагають оцінити та покращити сон і пильність, записуючи, скільки ви рухаєтесь і скільки світла навколо вас. Нове освітлення, спричинене розвитком світлодіодної технології (LED), незабаром буде використано на космічній станції, щоб допомогти врівноважити циркадні ритми, що покращить сон та працездатність. Ви можете оцінити вплив втоми на свою ефективність за допомогою п'ятихвилинного самотестування. Усі ці методи та технології допоможуть підготуватися до довгих місій розвідки.

Вороже/закрите середовище.

Екосистема всередині космічного корабля відіграє важливу роль у повсякденному житті космонавтів. Мікроби можуть змінювати характеристики в просторі, а мікроорганізми, які природним чином живуть на вашому тілі, переносяться легше від людини до людини в закритих місцях проживання. Рівень гормону стресу підвищений, а імунна система змінена, що може призвести до алергії та інших захворювань.

Кожен сантиметр та деталі житлового та робочого приміщення повинні бути ретельно продумані та розроблені. Так само, як ви б не хотіли, щоб у вашому будинку було занадто спекотно, холодно, темно чи шумно, так і космонавтам повинно бути комфортно під час експедиції. Для цього NASA використовує технологію моніторингу якості повітря космічної станції, щоб забезпечити дихання чистим повітрям не забрудненим газами, такими як формальдегід, аміак та оксид вуглецю. Аналіз вашої сечі та крові проводиться, щоб переконатися, що стрес космічного польоту не спричинив повторну активацію інфекційних захворювань, таких як вірус Епштейна-Барра. А ризик виникнення мікробів, які можуть викликати захворювання у вас та членів вашої команди, буде оцінюватися за допомогою передових молекулярних методик. Встановлено ефективні методи моніторингу, щоб визначити, як змінюється ваша імунна система в просторі, аналізуючи аналіз крові, слини та сечі. Житлові приміщення та робоче середовище ретельно сплановані та оцінені, щоб забезпечити збалансованість комфорту та ефективності. А освітлення, завдяки новій системі світлодіодного освітлення, буде подібне до того, яке ви звикли бачити  на Землі.

Космічне випромінювання.

Найнебезпечнішим аспектом подорожі на Марс є космічне випромінювання. На станції космонавти отримують випромінювання в десять разів більше, ніж природне на Землі. Магнітне поле і атмосфера нашої планети захищають нас від сильного космічного випромінювання. Без цього захисту наш організму зазнає шкоди центральної нервової системи. Космічне випромінювання також може викликати променеву хворобу, що призводить до нудоти, блювоти, анорексії та втоми. Розвиваються дегенеративні захворювання тканин, такі як катаракта, серцеві та кровоносні захворювання. Їжа, яку ви їсте, і ліки, які ви приймаєте, повинні бути безпечними і зберігати поживну та фармацевтичну цінність, навіть при космічному випромінюванні. Космічний транспорт також повинен мати захист від опромінення.

Космічна станція знаходиться просто в захисному магнітному полі Землі, тому, хоча наші космонавти піддаються випромінюванню в десять разів більше, ніж на Землі, це все ж набагато менше, ніж випромінювання, з яким зіткнеться Марс. Щоб дізнатися, що відбувається над низькою орбітою Землі, NASA широко використовувало наземні дослідження, щоб вивчити, як радіація впливає на біологічні системи, і, що ще важливіше, як їх захистити. Вони розробляють унікальні способи контролю та вимірювання того, як радіація впливає на вас під час життя в космосі. Для того щоб захистити судно під час подорожі будуть використовуватись методи оптимізації екранування.

Відстань від землі

Наскільки далеко Марс? Приблизно за 140 мільйонів миль від Землі (Місяць знаходиться на відстані 0,239 мільйонів миль від Землі). Через затримку зв’язку до 20 хвилин в один бік, експедитори повинні вміти самостійно вирішити проблему чи усунути неполадку.

А скільки продуктів харчування та медикаментів ви б взяли у три річну подорож без доступу до магазинів?  NASA використовує космічну станцію, щоб визначити, які типи захворювань трапляються в космосі за півроку та які види навичок, процедур, обладнання та ліків необхідні, тож ви матимете гарне уявлення про те, що буде потрібно спакувати для польоту.

Навіть якщо ви не лікар, ви зі своїми товаришами по команді навчитесь виконувати ультразвукове сканування, щоб стежити за здоров’ям кісток та органів. NASA вивчає та вдосконалює системи складання, переробки, упаковки та консервування харчових продуктів, щоб гарантувати, що продукти збережуть харчову цінність протягом всієї експедиції. Також розроблені космічні стійкі ліки та упаковка, що зберігають цілісність фармацевтичних препаратів під час тривалих місій.

NASA шукає рішення як мінімізувати ризики, та зменшити негативний вплив на людський організм. Результати однорічної місії забезпечать більш глибоке розуміння змін протягом тривалого періоду часу, а також стануть основою для ще довших місій. Коли вони відправлять людей у ​​подорож на Марс, то точно переконаються, що усунули всі можливі ризики та небезпеку.

Статтю переклала Олена Мала з офіційного сайту NASA