Jak przebywanie w kosmosie wpływa na zdrowie astronautów

Astronauci w czasie misji narażeni są na wiele niebezpieczeństw, a przebywanie w kosmosie ma ogromny wpływ na ciało człowieka. Naukowcy próbują opracowywać rozwiązania mające zwiększyć bezpieczeństwo załogi w czasie nadchodzących coraz dłuższych i dalszych wypraw odkrywania Układu Słonecznego.

Pogorszenie stanu kości i mięśni, narażenie na promieniowanie, zaburzenia wzorku – to tylko część wpływu jakie wywołuje przebywanie w kosmosie na astronautów podczas długotrwałych misji, dochodzą do tego również psychologiczne skutki izolacji.

Niektóre z zagrożeń dla zdrowia, z którymi mają odczynienia astronauci przebywający w przestrzeni kosmicznej w czasie misji, są dobrze udokumentowane i kontrolowane, jednak inne wciąż pozostają tajemnicą. Niebezpieczeństwa te będą coraz liczniejsze, gdy ludzkość będzie odwiedzać coraz to dalsze miejsca w Układzie Słonecznym, takie jak Marsa. Będzie to wymagać innowacyjnych rozwiązań w celu zabezpieczenia bezpieczeństwa członków załogi długotrwałych misji.

Misje na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) trwają zazwyczaj sześć miesięcy, ale niektórzy astronauci przebywają tam nawet rok, a naukowcy są pewni, że są w stanie utrzymać ich w zdrowiu przez tak długi czas. Badacze z Baylor College of Medicine, University of Central Florida, University of Illinois Urbana-Champaign i Embry-Riddle Aeronautical University opracowują rozwiązania, aby było to możliwe.  

Ćwiczenia fizyczne są jedną z ważniejszych aktywności astronautów w kosmosie, żeby mogli pozostać w pełni sprawni. Podnoszenie ciężarów buduje mięśnie i wzmacnia kości, jednak na Ziemi opiera się ono na grawitacji, której brakuje na orbicie. Aby temu przeciwdziałać, członkowie misji używają na ISS trzech maszyn do ćwiczeń, w tym maszyny oporowej zainstalowanej w 2009 roku, która symuluje wolne ciężary za pomocą rur próżniowych i lin koła zamachowego. Przebywający na stacji odbywają codzienny dwugodzinny trening, który utrzymuje ich w formie. Astronauci muszą również trenować podczas 45-dniowego programu rehabilitacji po misji.

„Najlepszymi wynikami, które pokazują, że jesteśmy bardzo skuteczni, jest to, że tak naprawdę nie mamy problemu ze złamaniami u astronautów po powrocie na Ziemię. Chociaż utrata masy kostnej jest nadal wykrywalna na skanach” – podkreśla Rihana Bokhari z Baylor College of Medicine.

„Innym problemem jest brak równowagi. Zdarza się to każdemu astronaucie, nawet tym, którzy lecą w kosmos tylko na kilka dni, muszą oni po powrocie odbudować zaufanie do swojego ucha wewnętrznego” – dodaje Emmanuel Urquieta z University of Central Florida.

Kolejnym wyzwaniem z jakim łączy się przebywanie w kosmosie, jak wskazują badacze, jest „przesunięcie płynów” – redystrybucja płynów ustrojowych w kierunku głowy w warunkach mikrograwitacji. Może to zwiększyć poziom wapnia w moczu, zwiększając ryzyko wystąpienia kamieni nerkowych.

Przesunięcie płynów mogą również przyczyniać się do zwiększonego ciśnienia wewnątrzczaszkowego, zmieniając kształt gałki ocznej i powodując zespół neuro-okulistyczny związany z lotami kosmicznymi (spaceflight-associated neuro-ocular syndrome – SANS), którego objawami są łagodne do umiarkowanych zaburzenia widzenia. Inna teoria sugeruje, że przyczyną jest podwyższony poziom dwutlenku węgla.

Problem jest również to, że poziom promieniowania na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest wyższy niż na Ziemi, ponieważ przechodzi ona przez pas Van Allena (obszar intensywnego promieniowania korpuskularnego, otaczającego naszą planetę), ale ziemskie pole magnetyczne nadal zapewnia jej znaczną ochronę. Osłona przed tym zagrożeniem jest niezwykle ważna, ponieważ NASA dąży do zmniejszenia zwiększonego ryzyka zachorowania na raka astronautów do proc.

Jednak w czasie odleglejszych misji na Księżyc i Marsa ekspozycja na promieniowanie będzie znacznie wyższa. Przyszłe sondy kosmiczne mogą zapewnić pewien czas ostrzegania przed szczególnie niebezpiecznymi zdarzeniami, takimi jak koronalne wyrzuty masy – chmury plazmy ze Słońca – ale promieniowanie kosmiczne wciąż pozostaje nieprzewidywalne.

„Osłonę przed promieniowaniem najlepiej wykonać przy użyciu ciężkich materiałów, takich jak ołów, ale potrzebne są ich ogromne ilości” – powiedział Siegfried Eggl z University of Illinois Urbana-Champaign.

Jak przewidują naukowcy, sztuczna grawitacja, wytworzona przez obracające się ramy statku kosmicznego, mogłaby pomóc astronautom zachować formę po dziewięciomiesięcznej podróży na Marsa. Alternatywnie, statek kosmiczny mógłby wykorzystywać potężne przyspieszenie i spowolnienie, aby dorównać sile ziemskiej grawitacji. Takie podejście byłoby szybsze – zmniejszając ryzyko narażenia na promieniowanie, ale wymaga technologii napędu która jeszcze nie istnieje.

Przyszłe leki, a nawet terapie genowe mogłyby wzmocnić obronę organizmu przed promieniowaniem kosmicznym, a ćwiczenia mogłyby wzmocnić organizm. Jednak pozostają jeszcze inne niepoznane skutki długotrwałego przebywania w kosmosie, w tym psychologiczne, spowodowane stałym przebywaniem w izolacji i z tymi samymi członkami zespołu.

Emil Gołoś