سعى الإنسان دائمًا للتغلب على المجهول. لآلاف السنين ، تم إجراء الاكتشافات الجغرافية إلى أقصى حد ، لكن النقل والمعدات عانت دائمًا أكثر قليلاً من المكتشف - السفن في عاصفة ، سقطت القافلة مع الطعام في الهاوية ، تجمدت الزلاجة في الجليد ، وظل الرجل يتحرك ويتحرك نحو هدفه.
عندما لم تكن هناك بقع بيضاء على هذا الكوكب ، بدأنا نفكر في الفضاء. برامج استكشاف القمر والمريخ ليست خيالية ، بل المستقبل الحتمي. وخلفهم رحلات بعيدة لأقرب النجوم. كلما ابتعد الشخص عن الأرض ، زادت الصعوبات التي سيواجهها على طول الطريق. لقد وصلنا إلى مرحلة بارزة ليست فيها التكنولوجيا ، ولكن الناس أنفسهم يعانون من الحمل الزائد المتجاوز.
ما هي التهديدات التي تنتظرنا في الفضاء ، وما هي التقنيات التي ستسمح لنا بالبقاء - سنتحدث عن ذلك لاحقًا.
الحياة بدون الجاذبية
6 سبتمبر 1522 ، عادت السفينة فيكتوريا المحطمة إلى إسبانيا - وهي السفينة الوحيدة من بين السفن الخمس لبعثة ماجلان حول العالم ، والتي أبحرت عليها 18 من أصل 260 من أفراد الطاقم. قُتل البحار الشهير من قبل السكان الأصليين من جزيرة ماكتان في مقاطعة سيبو الفلبينية.
توضح القصة مع ماجلان جيدًا المخاطر التي يحملها الباحث الذي يجرؤ على السفر إلى أراضي مجهولة. لكن المسافرين في طريقهم لم يصادفوا شيئًا غير معروف تمامًا. عند السفر إلى النجوم (وفي الرحلات إلى أقرب الكواكب) ، سنحتاج إلى إنشاء علم جديد - الطب الحيوي للفضاء.
يمكن لرواد الفضاء الذين يسافرون إلى المريخ أن يكسروا عظامهم ويعانون من تحص بولي ، وسيعانون من الأرق والاكتئاب ، وعلى المدى الطويل - الموت بسبب السرطان. هذا هو السبب في أن مجموعات البحث المختلفة تختبر الآن فرضيات مختلفة على محطة الفضاء الدولية. يجب أن نعرف مسبقًا كيف تؤثر الإقامة الطويلة في الفضاء على جسم الإنسان ونفسه.
بسبب رد فعل الجهاز الدهليزي ، يحدث الغثيان ، يتجلى الشعور بالارتباك. حتى بالنسبة للطيارين الذين لديهم نظام عصبي قوي ، والذين تكون تهيج الجهاز الدهليزي عند أداء التمارين الرياضية أمرًا مهنيًا ،
فقد تحدث اضطرابات شديدة في التوجيه ، مصحوبة بانهيارات عصبية وعصبية. من المعروف أن رواد الفضاء يشعرون بالراحة في الساعات القليلة الأولى بعد دخولهم إلى المدار ، وبعد ذلك يكون لمعظمهم تأثيرات مرتبطة بنقص الجاذبية. بعد بضعة أيام ، يحدث التكيف ويختفي الظواهر غير السارة.
لقد تطورنا ككائنات مستقيمة. تم بناء جسمنا لملايين السنين تحت تأثير الجاذبية. تطورت عظامنا وعضلاتنا ، وقاومت تأثيرات مجال الجاذبية ، وتعلمت بشكل مثالي كيفية التفاعل مع العالم الخارجي.
مع الجاذبية الصغرى ، يبدأ الجسم في الفشل. تم تصميم نظام القلب والأوعية الدموية لضخ الدم ضد الجاذبية. على سبيل المثال ، في عروق الساقين توجد صمامات فحص تمنع تراكم الدم في الساقين ، ولكن لا توجد مثل هذه الصمامات في أوعية الجزء العلوي من الجسم. بدون الجاذبية ، يرتفع الدم إلى الصدر والرأس ، مما يؤدي إلى انتفاخ وجوه رواد الفضاء وزيادة الضغط. البقاء تحت انعدام الجاذبية لأكثر من 6 أشهر يؤدي إلى اضطراب في الدورة الدموية. على سبيل المثال ، كان هناك انتهاك لتبادل الغازات في الشعيرات الدموية ، ونتيجة لذلك تم توفير كمية أقل من الأكسجين إلى الأنسجة والأعضاء.
قبل إدخال برنامج الدعم البدني في المدار ، كان رواد الفضاء يواجهون صعوبة بالغة. بعد 18 يومًا من الرحلة على متن سفينة الفضاء سويوز 9 ، سجل رائد الفضاء أندريان نيكولاييف انخفاضًا في حجم القلب بنسبة 12٪. فقدت أنسجة العظام البوتاسيوم والكالسيوم ، وأصبحت فضفاضة. تغير تكوين الدم: انخفض الهيموجلوبين بنسبة 25 ٪ ، وعدد خلايا الدم الحمراء - بنسبة 20 ٪ ، وعدد الصفائح الدموية - بنسبة 50 ٪.
بدأ رواد الفضاء حرفيا يفقدون عظامهم. أولاً ، يزيل الجسم الكالسيوم والفوسفور ، مما يؤدي إلى ضعف تدريجي للعظام وزيادة خطر الإصابة بهشاشة العظام. يمكن أن يصل فقدان كتلة العظام إلى 1.5 ٪ شهريًا ، ويستغرق التعافي بعد العودة إلى الأرض ما بين ثلاث إلى أربع سنوات على الأقل.
لا يترك الكالسيوم العظام فقط - يتم غسله في الدم والبول ، مما قد يؤدي إلى تحص بولي. كل هذا يحدث
في الأيام الأولى من الرحلة . لكن الرحلة إلى المريخ ستستغرق ما يقرب من عام ، وبعد الهبوط ، سيتعين على الطاقم التصرف دون مساعدة.
بسبب عدم الضغط على الجاذبية ، يطول العمود الفقري ، مما يؤدي إلى آلام الظهر. تتدهور عضلات الظهر بشكل ملحوظ أثناء إقامتهم في الفضاء ، حيث تنخفض بنسبة 19٪. واشتكى أكثر من نصف طاقم محطة الفضاء الدولية من آلام الظهر. من المحتمل أن يحصل رواد الفضاء على القرص الغضروفي أربع مرات.
باستخدام الموجات فوق الصوتية ، يقوم العلماء باختبار الطرق غير الغازية لتقييم وقياس الضغط داخل الجمجمة لرواد الفضاء. الصورة: وكالة ناسامشكلة خطيرة أخرى هي مشاكل الرؤية. السبب ، وفقا للدراسات ، هو زيادة في حجم السائل النخاعي. وبسبب هذا ، يزداد الضغط ، ويضغط السائل أولاً على العصب البصري في العلبة ، ثم على طول الفراغات بين ألياف العصب البصري إلى مقلة العين. ونتيجة لذلك ، يتطور طول النظر.
الآن هناك عدة طرق لحل مشكلة الجاذبية الصغرى. يتدرب رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية على أجهزة المحاكاة لمدة ساعتين تقريبًا في اليوم ، مما يقاوم تدهور العظام والعضلات والأوعية الدموية. الحل الأفضل هو الجاذبية الاصطناعية. من الناحية النظرية ، من الممكن تمامًا إنشائه على متن سفينة. عمليا - بينما هناك حاجة إلى الكثير من الموارد.
الإشعاع
لدى الفضول أداة RAD على متن الطائرة لتحديد شدة التعرض للإشعاع. هذا هو أول جهاز مصمم لجمع بيانات عن أشكال الإشعاع الضارة على سطح المريخ.يمكن أن يؤثر التعرض طويل الأمد للإشعاع الكوني سلبًا جدًا على صحة الإنسان. على الأرض ، نحن محميون من الأشعة الكونية ، لأن الغلاف الجوي للكوكب والمجال المغناطيسي يعملان كدرع ، مما يمنع الجسيمات الأولية والنوى الذرية. من الأفضل عدم مواجهة هذه الجسيمات - فهي تؤدي إلى تلف الحمض النووي ، وتحولات الخلايا والسرطان. وعندما نصل إلى كوكب المريخ ، سيتعين علينا أن نعيش مع فكرة أن الكوكب لا يحتوي على طبقة الأوزون - لا شيء يحمي من الأشعة فوق البنفسجية.
الجرعة اليومية للإشعاع الفضائي على محطة الفضاء الدولية هي 1 ملي سيفرت ، أي ألف جزء من الغربال. وبالمقارنة ، فإن سيفرت إشعاع واحد مرتبط بزيادة 5.5٪ في خطر الإصابة بالسرطان. بشكل عام ، ليس مخيفا جدا. يصبح كل شيء أسوأ بكثير عندما نغادر الغلاف المغناطيسي للأرض. خلال الرحلة ، سيخضع رواد الفضاء لأنواع مختلفة من الدراسة. الجسيمات دون الذرية عالية الطاقة التي تحلق من الشمس ، والإشعاع المؤين الناجم عن انفجار المستعر الأعظم ، على الأرجح يدمر الأنسجة البيولوجية. بالإضافة إلى السرطان ، يمكن أن تسبب إعتام عدسة العين ومرض الزهايمر.
عندما تقع هذه الجسيمات في بدن السفينة ، تنهار بعض ذرات الفلزات ، وتنبعث منها جسيمات أسرع ؛ وهذا ما يسمى بالإشعاع الثانوي.
تظهر بيانات من
دراسة أخرى أن عدم وجود مجال مغناطيسي وقائي يقلل من الوظائف الإدراكية للشخص (سرعة التفكير ، والقدرة على التعلم ، وما إلى ذلك) ويؤدي إلى تفاقم الحساسية.
حل المشكلة؟ يقوم العلماء بتطوير طرق لتقليل التعرض ، على سبيل المثال ، باستخدام مواد واقية مختلفة في جلد السفينة. لكن في الوقت الحالي ، الحل الوحيد لدينا هو سرعة الطيران. وكلما أسرعنا في الوصول إلى الكوكب الأحمر ، قل معاناة رواد الفضاء.
العزلة
كجزء من تجربة علمية لإعداد رحلات إلى المريخ ، عاش ستة أشخاص في منزل مقبب في هاواي لمدة عام.المرض العقلي هو خطر كبير آخر لرواد الفضاء. يصعب اكتشاف المرض العقلي بل ويصعب علاجه.
العيش على متن سفينة ممل للغاية. يتكون كل نشاطك من التكرارات الروتينية المضمنة في جدول العمل. تؤدي المهام الرتيبة المتكررة إلى اللامبالاة وفقدان الاهتمام والإهمال والأخطاء.
هناك خطر آخر يتعلق بالتوافق النفسي. تحتاج إلى العيش في منطقة محدودة برفقة أشخاص قابلتهم قبل بضعة أشهر.
رواد الفضاء ، كأشخاص مدربين جيدًا ومتحمسين للغاية ، لا يميلون إلى الشكوى أو التعبير بحدة عن عواطفهم. لذلك ، من الصعب التعرف على علامات الإجهاد النفسي لدى مجموعة من المحترفين. على الأرض ، قد لا يكونون على دراية بالمشكلات الحقيقية حتى يحدث انفجار عاطفي ، أو ، على الأرجح ، أخصائينا الراقي يتراجع بهدوء ويغرق في الاكتئاب.
هذا هو السبب في إجراء التجارب حيث يتم حبس الأشخاص مع بعضهم البعض في نفس الغرفة. كان لدى وكالة ناسا مشروع التناظر والمحاكاة لاستكشاف الفضاء في هاواي ، في روسيا ، نظمت في مارس -500 ، تجربة لمحاكاة رحلة مأهولة إلى المريخ ، والتي استمرت 519 يومًا قياسيًا.
أظهرت كلتا التجربتين اتصالات جيدة بين أفراد الطاقم ، وسهولة التفاعل والاستعداد للعمل الجماعي في أي فترة زمنية. كانت أكبر مشكلة نفسية واجهها المجربون هي الملل ، لكنها لم تعرض المهمة بأكملها للخطر.
ومع ذلك ، لا يمكن أن تسمى البيانات التي تم الحصول عليها موضوعية. الظروف التجريبية بعيدة جدًا عن رحلة حقيقية بين الكواكب. يمكن لأي مشارك رفض المزيد من المشاركة في أي وقت ومغادرة المجمع ، على عكس رحلة حقيقية إلى المريخ. عرف كل مشارك أنه كان على الأرض (ولن يموت في فضاء خالٍ من الهواء) ، واستمرت المحاكاة طالما أراد هو نفسه ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، لم يعاني أي من المشاركين من أمراض حقيقية يمكن أن يتوقعها رواد الفضاء في الطريق إلى المريخ.
المشكلة ليس لها حل واحد. سيستغرق الأمر شهورًا من الاختبار والاختيار النفسي الدقيق لإعداد الفريق. وسؤال آخر مهم يجب حله: هل هو إرسال مجموعة من الأشخاص من نفس الجنس أو ممثلين من جنسين مختلفين إلى الفضاء؟
مخلوقات الفضاء الحية
تشعر البكتيريا بالرضا في محطة الفضاء الدولية ، ومن الواضح أنها ستطير معنا إلى المريخ ، ثم إلى أبعد من ذلك. في الوقت نفسه ، يمكن أن يؤدي انعدام الوزن إلى قمع وظائف مناعية معينة ، مما يجعل الناس أكثر عرضة للإصابة بالأمراض.
تحاول الميكروفلورا في محطات الفضاء بنشاط تناول كل ما تستطيع. يكفي أن يكون لديك رطوبة عالية ومغذيات ، بحيث تبدأ البكتيريا والفطريات في تناول العزل البلاستيكي ، وتنمو على الزجاج وتتلفه بالأحماض التي تفرز أثناء النمو.
ستجد الحياة طريقها دائمًا - تعيش الكائنات الحية حتى على الجلد الخارجي لمحطة الفضاء الدولية.
درس فريق من العلماء بقيادة بريان كروشيان من وكالة ناسا كيف تؤثر الإقامة الطويلة في الفضاء على عمل جهاز المناعة البشري. اتضح أن الجهاز المناعي للأشخاص الذين كانوا في حالة انعدام الجاذبية لمدة ستة أشهر تقريبًا عملوا بشكل سيئ: فقدرتهم على إنتاج الخلايا اللمفاوية التائية انخفضت ، وانخفض عدد كريات الدم البيضاء لديهم ، وانخفضت قدرتهم على التعرف على الكائنات الحية الدقيقة والخلايا الأجنبية. ستكون هذه مشكلة خطيرة إذا كانت البكتيريا الخطرة على متن الطائرة.
من الواضح أننا لن نكون قادرين على تدمير جميع البكتيريا (لهذا سيكون من الضروري تدمير الناس أيضًا) ، لكن الأمر يستحق العمل أكثر في مجال الحفاظ على الحصانة.
مشاكل كبيرة في الفضاء الكبير
أكبر اختبار في الفضاء هو الطفرات في الجسم ، حيث يفشل الجهاز المناعي ، والأدوية لا تساعد ، لأن التمثيل الغذائي قد تغير تحت تأثير الجاذبية الصغرى.
كيف يمكننا التعامل مع الطفرات والمشاكل الأخرى؟ حتى الآن ، لا يوجد حل جاهز للتخلص من جميع مخاطر السفر إلى الفضاء ، ولكن هناك العديد من المفاهيم
التي يدعمها Elon Musk. على وجه الخصوص ، يمكن حل مشكلة الإشعاع الكوني بمساعدة طبقة الحماية المثلى للبدن ، "المعززة" بواسطة المجال المغناطيسي حول السفينة ، مما يصرف تدفق الجسيمات المشحونة. بالإضافة إلى ذلك ، يستمر البحث عن أدوية فعالة مضادة للسرطان.
يمكنك ببساطة التحليق بشكل أسرع إلى المريخ نفسه - فقد بدأ تطوير محركات ذات زيادة في الاندفاع المحدد بأوامر من الحجم منذ أكثر من نصف قرن ، وبفضل التمويل وتنظيم العمل المناسبين ، يمكن تنفيذها. لكن هناك حاجة إلى جهود كبيرة للغاية - لذلك ، لا أحد يطير في عطلة إلى القمر في بداية القرن الحادي والعشرين ، على الرغم من أن كتاب الخيال العلمي كتبوا عن هذا منذ سنوات عديدة.