Masalah medis yang dapat mengakhiri eksplorasi luar angkasa

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Jika demikian, maka kami sarankan Anda membiasakan diri dengan pilihan dari 20 masalah kesehatan yang paling mungkin dihadapi oleh para pelopor era kolonisasi ruang angkasa manusia (jika kita tidak menyelesaikannya sebelum saat ini).

Masalah dengan hati

Penelitian medis Barat dan pengamatan terhadap 12 astronot menunjukkan bahwa dengan paparan gayaberat mikro yang berkepanjangan, jantung manusia menjadi bulat sebesar 9,4 persen lebih kuat, yang pada gilirannya dapat menyebabkan berbagai masalah dengan pekerjaannya. Masalah ini bisa menjadi sangat mendesak selama perjalanan ruang angkasa yang panjang, misalnya, ke Mars.

"Jantung di luar angkasa bekerja dengan cara yang berbeda daripada dalam kondisi gravitasi bumi, yang pada gilirannya dapat menyebabkan hilangnya massa otot," - kata Dr. James Thomas dari NASA.

"Semua ini akan memiliki konsekuensi serius setelah kembali ke Bumi, jadi kami saat ini mencari cara yang mungkin untuk menghindari atau setidaknya mengurangi hilangnya massa otot ini."

Para ahli mencatat bahwa setelah kembali ke Bumi, jantung mendapatkan kembali bentuk aslinya, tetapi tidak ada yang tahu bagaimana salah satu organ terpenting tubuh kita akan berperilaku setelah penerbangan panjang. Dokter sudah mengetahui kasus ketika astronot yang kembali mengalami pusing dan disorientasi. Dalam beberapa kasus, ada perubahan tajam dalam tekanan darah (ada penurunan tajam), terutama ketika seseorang mencoba untuk berdiri. Selain itu, beberapa astronot mengalami aritmia (irama jantung yang tidak normal) selama misi.

Para peneliti mencatat perlunya mengembangkan metode dan aturan yang memungkinkan penjelajah luar angkasa menghindari jenis masalah ini. Seperti disebutkan, metode dan aturan seperti itu dapat bermanfaat tidak hanya untuk astronot, tetapi juga untuk orang biasa di Bumi - mereka yang mengalami masalah jantung, serta mereka yang diresepkan istirahat di tempat tidur.

Saat ini, program penelitian lima tahun telah dimulai, yang tugasnya adalah menentukan tingkat dampak luar angkasa terhadap percepatan perkembangan aterosklerosis (penyakit pembuluh darah) pada astronot.

Mabuk dan gangguan mental

Meskipun survei anonim yang dilakukan oleh NASA menghilangkan kecurigaan konsumsi alkohol yang sering dilakukan oleh astronot, pada tahun 2007 ada dua kasus di mana astronot NASA yang benar-benar mabuk diizinkan terbang di dalam pesawat ruang angkasa Soyuz Rusia. Pada saat yang sama, orang-orang diizinkan untuk terbang bahkan setelah para dokter yang mempersiapkan para astronot ini untuk penerbangan, serta anggota misi lainnya, memberi tahu atasan mereka tentang kondisi rekan-rekan mereka yang sangat panas.

Menurut kebijakan keamanan saat itu, NASA berbicara tentang larangan resmi konsumsi alkohol oleh astronot 12 jam sebelum penerbangan pelatihan. Pengoperasian aturan ini juga diam-diam diasumsikan selama penerbangan ruang angkasa. Namun, setelah kejadian di atas, NASA sangat marah dengan kecerobohan para astronot sehingga badan tersebut memutuskan untuk membuat aturan ini tentang perjalanan ruang angkasa resmi.

Mantan astronot Mike Mallane pernah mengatakan bahwa para astronot meminum alkohol sebelum penerbangan untuk mengeringkan tubuh (alcohol dehydrates), agar pada akhirnya mengurangi beban pada kandung kemih dan tiba-tiba tidak ingin menggunakan toilet pada saat peluncuran.

Aspek psikologis juga mendapat tempat di antara bahaya dalam misi luar angkasa. Selama misi luar angkasa Skylab 4, para astronot begitu "lelah" berkomunikasi dengan pusat kendali penerbangan luar angkasa sehingga mereka mematikan komunikasi radio selama hampir satu hari dan mengabaikan pesan dari NASA. Setelah insiden ini, para ilmuwan mencoba mengidentifikasi dan mengatasi potensi efek psikologis negatif yang dapat muncul dari misi yang lebih menegangkan dan panjang ke Mars.

Kurang tidur dan penggunaan obat tidur

Sebuah studi sepuluh tahun telah menunjukkan bahwa astronot jelas tidak cukup tidur di minggu-minggu terakhir sebelum peluncuran dan selama awal misi luar angkasa. Di antara responden, tiga dari empat mengakui bahwa mereka menggunakan obat yang membantu mereka tidur, meskipun penggunaan obat tersebut bisa berbahaya saat menerbangkan pesawat ruang angkasa dan saat bekerja dengan peralatan lain. Situasi paling berbahaya dalam kasus ini adalah ketika para astronot meminum obat yang sama pada waktu yang bersamaan. Dalam hal ini, pada saat darurat yang membutuhkan solusi mendesak, mereka bisa saja kesiangan.

Terlepas dari kenyataan bahwa NASA menugaskan setiap astronot untuk tidur setidaknya delapan setengah jam sehari, kebanyakan dari mereka hanya mengambil sekitar enam jam istirahat setiap hari selama misi. Beratnya beban pada tubuh ini diperparah oleh fakta bahwa selama tiga bulan terakhir pelatihan sebelum penerbangan, orang tidur kurang dari enam setengah jam setiap hari.

"Misi masa depan ke Bulan, Mars dan seterusnya akan membutuhkan langkah-langkah yang lebih efektif untuk mengatasi kurang tidur dan mengoptimalkan kinerja manusia dalam penerbangan luar angkasa," kata peneliti senior Dr Charles Kzeiler.

“Langkah-langkah ini dapat mencakup perubahan jadwal kerja, yang akan dilakukan dengan mempertimbangkan paparan seseorang terhadap gelombang cahaya tertentu, serta perubahan strategi perilaku kru untuk lebih nyaman memasuki kondisi tidur, yang sangat penting untuk memulihkan kesehatan, kekuatan dan suasana hati yang baik pada hari berikutnya.

Kehilangan pendengaran

Penelitian telah menunjukkan bahwa sejak hari-hari misi pesawat ulang-alik, beberapa astronot mengalami gangguan pendengaran sementara yang signifikan dan kurang signifikan. Mereka paling sering dicatat ketika orang terkena frekuensi suara tinggi. Anggota kru stasiun luar angkasa Soviet Salyut-7 dan Mira Rusia juga mengalami gangguan pendengaran ringan atau sangat signifikan setelah kembali ke Bumi. Sekali lagi, dalam semua kasus ini, penyebab gangguan pendengaran sementara sebagian atau seluruhnya adalah paparan frekuensi suara yang tinggi.

Awak Stasiun Luar Angkasa Internasional diharuskan memakai penutup telinga setiap hari. Untuk mengurangi kebisingan di atas ISS, antara lain, diusulkan untuk menggunakan gasket isolasi suara khusus di dalam dinding stasiun, serta pemasangan kipas yang lebih tenang.

Namun, selain latar belakang yang bising, faktor lain dapat memengaruhi gangguan pendengaran: misalnya, keadaan atmosfer di dalam stasiun, peningkatan tekanan intrakranial, dan peningkatan kadar karbon dioksida di dalam stasiun.

Pada tahun 2015, NASA berencana, dengan bantuan kru ISS, untuk mulai mengeksplorasi kemungkinan cara untuk menghindari efek gangguan pendengaran selama misi satu tahun. Para ilmuwan ingin melihat berapa lama efek ini dapat dihindari dan mengetahui risiko yang dapat diterima terkait dengan gangguan pendengaran. Tugas utama percobaan ini adalah menentukan cara meminimalkan gangguan pendengaran sepenuhnya, dan tidak hanya selama misi luar angkasa tertentu.

Batu di ginjal

Satu dari sepuluh orang di Bumi cepat atau lambat mengembangkan masalah batu ginjal. Namun, pertanyaan ini menjadi jauh lebih akut ketika menyangkut astronot, karena di luar angkasa, tulang-tulang tubuh mulai kehilangan zat yang berguna bahkan lebih cepat daripada di Bumi. Garam (kalsium fosfat) disekresikan di dalam tubuh, yang menembus aliran darah dan menumpuk di ginjal. Garam-garam ini dapat dipadatkan dan berbentuk batu. Pada saat yang sama, ukuran batu-batu ini dapat bervariasi dari mikroskopis hingga cukup serius - hingga ukuran kenari. Masalahnya, batu ini bisa menyumbat pembuluh darah dan aliran lain yang memberi makan organ atau membuang zat berlebih dari ginjal.

Bagi astronot, risiko terkena batu ginjal lebih berbahaya karena dalam kondisi gayaberat mikro, volume darah di dalam tubuh bisa berkurang. Selain itu, banyak astronot tidak minum 2 liter cairan sehari, yang, pada gilirannya, dapat memberikan hidrasi lengkap untuk tubuh mereka dan mencegah batu dari stagnasi di ginjal, mengeluarkan partikel mereka bersama dengan urin.

Tercatat bahwa setidaknya 14 astronot Amerika mengalami masalah dengan batu ginjal segera setelah menyelesaikan misi luar angkasa mereka. Pada tahun 1982, kasus nyeri akut tercatat pada anggota kru di stasiun Soviet Salyut-7. Astronot menderita sakit parah selama dua hari, sementara rekannya tidak punya pilihan selain tak berdaya menyaksikan penderitaan rekannya. Pada awalnya, semua orang berpikir tentang radang usus buntu akut, tetapi setelah beberapa saat, sebuah batu ginjal kecil keluar bersama air seni sang kosmonot.

Para ilmuwan telah mengembangkan mesin ultrasound khusus seukuran komputer desktop untuk waktu yang sangat lama, yang dapat mendeteksi batu ginjal dan mengeluarkannya menggunakan pulsa gelombang suara. Tampaknya di atas kapal di sebelah Mars, hal seperti itu pasti bisa berguna …

Sakit paru paru

Terlepas dari kenyataan bahwa kita belum mengetahui dengan pasti efek kesehatan negatif apa yang dapat ditimbulkan oleh debu dari planet atau asteroid lain, para ilmuwan masih menyadari beberapa konsekuensi yang sangat tidak menyenangkan yang dapat muncul sebagai akibat dari paparan debu bulan.

Efek paling serius dari menghirup debu kemungkinan besar terjadi pada paru-paru. Namun, partikel debu bulan yang sangat tajam dapat menyebabkan kerusakan serius tidak hanya pada paru-paru, tetapi juga pada jantung, pada saat yang sama menyebabkan sejumlah besar berbagai penyakit, mulai dari peradangan organ yang parah dan berakhir dengan kanker. Misalnya, asbes dapat menyebabkan efek serupa.

Partikel debu tajam tidak hanya dapat membahayakan organ dalam, tetapi juga menyebabkan peradangan dan lecet pada kulit. Untuk perlindungan, perlu menggunakan bahan seperti Kevlar multi-lapisan khusus. Debu bulan dapat dengan mudah merusak kornea mata, yang pada gilirannya dapat menjadi keadaan darurat paling serius bagi manusia di luar angkasa.

Para ilmuwan menyesal untuk mencatat bahwa mereka tidak dapat memodelkan tanah bulan dan melakukan serangkaian tes lengkap yang diperlukan untuk menentukan efek debu bulan pada tubuh. Salah satu kesulitan dalam memecahkan masalah ini adalah bahwa di Bumi, partikel debu tidak berada dalam ruang hampa dan tidak terus-menerus terkena radiasi. Hanya studi tambahan tentang debu langsung di permukaan Bulan itu sendiri, dan bukan di laboratorium, yang dapat memberi para ilmuwan data yang diperlukan untuk mengembangkan metode perlindungan yang efektif terhadap pembunuh beracun kecil ini.

Kegagalan sistem kekebalan tubuh

Sistem kekebalan tubuh kita berubah dan merespons setiap perubahan, bahkan yang terkecil, dalam tubuh kita. Kurang tidur, asupan nutrisi yang tidak memadai, atau bahkan stres normal semuanya dapat melemahkan sistem kekebalan tubuh kita. Tapi ini di Bumi. Perubahan sistem kekebalan di luar angkasa pada akhirnya dapat berubah menjadi flu biasa atau membawa potensi bahaya dalam perkembangan penyakit yang jauh lebih serius.

Di luar angkasa, distribusi sel imun dalam tubuh tidak banyak berubah. Ancaman yang jauh lebih besar terhadap kesehatan dapat disebabkan oleh perubahan fungsi sel-sel ini. Ketika fungsi sel menurun, virus yang sudah tertekan di dalam tubuh manusia dapat dibangunkan kembali. Dan untuk melakukan ini hampir secara diam-diam, tanpa manifestasi gejala penyakit. Ketika sel-sel kekebalan menjadi lebih aktif, sistem kekebalan bereaksi berlebihan terhadap rangsangan, menyebabkan reaksi alergi dan efek samping lain seperti ruam kulit.

"Hal-hal seperti radiasi, kuman, stres, gayaberat mikro, gangguan tidur, dan bahkan isolasi semuanya dapat memengaruhi cara sistem kekebalan anggota kru bekerja," kata ahli imunologi NASA Brian Krushin.

"Misi luar angkasa jangka panjang akan meningkatkan risiko infeksi, hipersensitivitas, dan masalah autoimun pada astronot."

Untuk mengatasi masalah dengan sistem kekebalan, NASA berencana untuk menggunakan metode baru perlindungan anti-radiasi, pendekatan baru untuk nutrisi seimbang dan obat-obatan.

Ancaman radiasi

Kurangnya aktivitas matahari yang sangat tidak biasa dan sangat berkepanjangan saat ini dapat berkontribusi pada perubahan berbahaya dalam tingkat radiasi di ruang angkasa. Tidak ada hal seperti ini yang terjadi selama hampir 100 tahun terakhir.

“Meskipun peristiwa seperti itu tidak selalu menjadi faktor penghentian untuk misi panjang ke Bulan, asteroid, atau bahkan Mars, radiasi kosmik galaksi itu sendiri merupakan faktor yang dapat membatasi waktu yang direncanakan untuk misi ini,” kata Nathan Schwadron dari Institut terestrial, eksplorasi kelautan dan luar angkasa.

Konsekuensi dari paparan semacam ini bisa sangat berbeda, mulai dari penyakit radiasi dan berakhir dengan perkembangan kanker atau kerusakan organ dalam. Selain itu, tingkat radiasi latar yang berbahaya mengurangi efektivitas perlindungan anti-radiasi pesawat ruang angkasa sekitar 20 persen.

Hanya dalam satu misi ke Mars, seorang astronot dapat terkena 2/3 dari dosis radiasi yang aman yang dapat dialami seseorang dalam kasus terburuk sepanjang hidupnya. Radiasi ini dapat menyebabkan perubahan DNA dan meningkatkan risiko kanker.

“Ketika sampai pada dosis kumulatif, itu sama dengan melakukan CT scan tubuh secara penuh setiap 5-6 hari,” kata ilmuwan Carey Zeitlin.

Masalah kognitif

Dalam mensimulasikan keadaan berada di luar angkasa, para ilmuwan telah menemukan bahwa paparan partikel bermuatan tinggi, bahkan dalam dosis kecil, membuat tikus laboratorium merespons lingkungan mereka jauh lebih lambat, dan dengan melakukan itu, hewan pengerat menjadi lebih mudah tersinggung. Pengamatan tikus juga menunjukkan adanya perubahan komposisi protein di otak mereka.

Namun, para ilmuwan dengan cepat mencatat bahwa tidak semua tikus menunjukkan efek yang sama. Jika aturan ini berlaku untuk astronot, maka, menurut para peneliti, mereka dapat mengidentifikasi penanda biologis yang menunjukkan dan memprediksi manifestasi awal dari efek ini pada astronot. Mungkin penanda ini bahkan akan memungkinkan menemukan cara untuk mengurangi efek negatif dari paparan radiasi.

Penyakit Alzheimer adalah masalah yang lebih serius.

"Paparan tingkat radiasi yang setara dengan yang dialami manusia dalam penerbangan ke Mars dapat berkontribusi pada perkembangan masalah kognitif dan mempercepat perubahan fungsi otak yang paling sering dikaitkan dengan penyakit Alzheimer," kata ahli saraf Kerry O'Banion.

"Semakin lama Anda berada di luar angkasa, semakin besar risiko terkena penyakit ini."

Salah satu fakta yang menghibur adalah bahwa para ilmuwan telah berhasil menyelidiki salah satu skenario paparan radiasi yang paling disayangkan. Mereka memaparkan tikus laboratorium pada satu waktu ke tingkat radiasi yang akan menjadi karakteristik sepanjang waktu dalam misi ke Mars. Pada gilirannya, orang yang terbang ke Mars akan terkena radiasi dalam dosis terukur, selama tiga tahun penerbangan. Para ilmuwan percaya bahwa tubuh manusia dapat beradaptasi dengan dosis sekecil itu.

Selain itu, perlu dicatat bahwa plastik dan bahan ringan dapat memberikan perlindungan radiasi yang lebih efektif bagi manusia daripada aluminium yang digunakan saat ini.

Kehilangan penglihatan

Beberapa astronot mengalami masalah penglihatan yang parah setelah berada di luar angkasa. Semakin lama misi luar angkasa berlangsung, semakin besar kemungkinan konsekuensi mengerikan seperti itu.

Di antara setidaknya 300 astronot Amerika yang telah menjalani pemeriksaan medis sejak 1989, 29 persen orang yang telah berada di luar angkasa dalam misi luar angkasa dua minggu dan 60 persen orang yang telah bekerja di Stasiun Luar Angkasa Internasional selama beberapa bulan memiliki masalah penglihatan. …

Dokter dari University of Texas melakukan pemindaian otak terhadap 27 astronot yang telah berada di luar angkasa selama lebih dari sebulan. Pada 25 persen dari mereka, penurunan volume sumbu anteroposterior dari satu atau dua bola mata diamati. Perubahan ini menyebabkan rabun jauh. Sekali lagi, dicatat bahwa semakin lama seseorang berada di luar angkasa, semakin besar kemungkinan perubahan ini terjadi.

Para ilmuwan percaya bahwa efek negatif ini dapat dijelaskan dengan naiknya cairan ke kepala dalam kondisi gayaberat migrasi. Dalam hal ini, cairan serebrospinal mulai menumpuk di tengkorak, dan tekanan intrakranial meningkat. Cairan tidak dapat merembes melalui tulang, oleh karena itu, ia mulai menciptakan tekanan di bagian dalam mata. Para peneliti belum yakin apakah efek ini akan berkurang pada astronot yang tiba di luar angkasa selama lebih dari enam bulan. Namun, cukup jelas bahwa perlu untuk mengetahuinya sebelum orang-orang dikirim ke Mars.

Jika masalahnya hanya disebabkan oleh tekanan intrakranial, maka salah satu solusi yang mungkin adalah menciptakan kondisi gravitasi buatan, setiap hari selama delapan jam, saat para astronot tidur. Namun, terlalu dini untuk mengatakan apakah metode ini akan membantu atau tidak.

"Masalah ini perlu diatasi, karena jika tidak, ini bisa menjadi alasan utama ketidakmungkinan perjalanan ruang angkasa yang panjang," kata ilmuwan Mark Shelhamer.

Gravitasi nol membunuh otak

Lama tinggal di luar angkasa dalam gravitasi nol dapat menyebabkan perubahan serius pada otak, ilmuwan Siberia telah menemukan dengan memeriksa keadaan tikus yang telah di orbit.

Hasilnya akan memungkinkan untuk membuat sistem untuk mencegah dan memperbaiki dampak negatif dari keadaan tanpa bobot pada organisme astronot. Yang paling menarik dari data yang diperoleh menyangkut sistem dopamin. Kami melihat bahwa ekspresi gen kuncinya menurun setelah satu bulan di orbit. Ini menunjukkan bahwa sistem dopamin otak, yang biasanya bertanggung jawab untuk koordinasi tindakan yang baik, dan secara umum - untuk kontrol gerakan, menurun.

Dalam jangka panjang, perubahan seperti itu dapat mengarah pada perkembangan keadaan seperti parkinson. Karena jika ekspresi Anda terhadap enzim yang mensintesis dopamin menurun, maka tingkat neurotransmitter itu sendiri juga menurun, dan, pada akhirnya, defisit motorik berkembang, "- mengutip kata-kata seorang peneliti di Laboratory of Neurogenomics of Behavior di Federal Research Pusat Institut Sitologi dan Genetika SB RAS, Anton Tsybko, publikasi resmi SB RAS "Ilmu di Siberia" Lihat juga Peluncuran kendaraan transportasi berawak Soyuz TMA-17M.

Selain itu, ilmuwan mencatat perubahan dalam struktur otak lain yang sangat penting - hipotalamus. Di sini, tanda-tanda apoptosis ("bunuh diri" seluler terprogram) ditemukan, yang kemungkinan besar dipicu oleh gayaberat mikro. Sudah dikonfirmasi: baik di orbit maupun di Bumi - dalam eksperimen yang mensimulasikan keadaan tanpa bobot - apoptosis neuron meningkat. "Ini penuh dengan penurunan umum metabolisme dan banyak lagi. Mengingat bahwa dalam gravitasi nol tubuh sudah diserang, setiap perubahan fungsinya menjadi lebih buruk dapat memiliki konsekuensi yang cukup serius," jelas Tsybko.

Para ilmuwan mencatat bahwa, untungnya, perubahan ini tidak fatal, dan aktivitas fisik benar-benar mencegahnya terjadi. Pada hewan, aktivitas fisik dipulihkan dalam waktu seminggu. Otak mulai menumpuk waktu yang hilang lagi, tingkat serotonin, dopamin kembali normal cukup cepat. Dalam sebulan, neurodegenerasi tidak sempat terjadi.

Meluncurkan tikus ke luar angkasa untuk waktu yang lebih lama tampaknya masih bermasalah. Pendidikan jasmani adalah penyelamatan bagi kosmonot Penelitian dilakukan pada tikus laboratorium yang melakukan perjalanan ruang angkasa selama 30 hari dengan biosatelit Bion-M1. Para ilmuwan mencatat bahwa anatomi dan fisiologi tikus dalam banyak hal mirip dengan manusia, genom kita bertepatan dengan 99%, jadi tikus linier adalah objek yang paling cocok untuk mempelajari mekanisme adaptasi terhadap keadaan tanpa bobot. Namun, ada perbedaan yang signifikan: astronot, tidak seperti tikus, mampu secara sadar memaksa diri untuk bergerak, mereka berolahraga lebih dari empat jam sehari, yang berarti mereka merangsang pusat motorik di otak dan meminimalkan risiko kerusakan dopamin. sistem.

Namun, jika Anda tinggal di orbit setidaknya selama dua minggu dan tidak melakukan latihan fisik khusus, maka setelah kembali ke Bumi, kondisinya menjadi sangat sulit dan membutuhkan rehabilitasi yang lama. "Bion" adalah serangkaian pesawat ruang angkasa Soviet dan Rusia yang dikembangkan oleh TsSKB-Progress dan ditujukan untuk penelitian biologi. Selama 11 penerbangan, mereka melakukan eksperimen dengan 212 tikus, 12 monyet, dan sejumlah hewan lainnya. Satelit Bion-M1 diluncurkan pada 19 April 2013 dan kembali ke Bumi sebulan kemudian.

Selain tikus, ada gerbil Mongolia, kadal tokek, ikan, siput air tawar dan anggur, larva kumbang tukang kayu, mikroorganisme, ganggang, lumut, dan beberapa tanaman tingkat tinggi di atas kapal. Sampai saat ini, percobaan Bion-M1 telah selesai. Bion-M2 akan diluncurkan di tahun-tahun mendatang.