"سايبورغس والفضاء"

المصدر: Cyberneticzoo

(أعيد طبعها بإذن من مجلة Astronautics ، عدد سبتمبر 1960)

بدلاً من المحاولة في كل مكان لإنشاء ما يشبه كوكب محلي ، فمن المنطقي أكثر أن تغير نفسك وفقًا لبيئة خارج الأرض ... يمكن أن تكون إحدى طرق تحقيق النتيجة أنظمة للأعضاء الاصطناعية التي تزيد من قدرة الشخص على التحكم في اللاوعي.

يتحدى الطيران إلى الفضاء الإنسانية ، ليس فقط بالمعنى التكنولوجي ، ولكن أيضًا بالمعنى الأخلاقي ، مما يمنح الجميع سببًا ليصبح مشاركًا نشطًا في التطور البيولوجي الشخصي. قد يسمح التقدم العلمي في المستقبل للناس بالوجود في ظروف مختلفة تمامًا عما اعتدنا على تسميته "طبيعي".

لقد بدأنا للتو في فهم كيفية عمل التوازن ، وأصبح من الواضح كم سيكون من الضروري التقدم في فهم مبادئ الحكم الذاتي من أجل حل مشكلة تكييف الشخص مع أي بيئة. ومع ذلك ، لسنوات عديدة ، لا يمكن للتطور أن يقدم أي خيار آخر غير التعديل التدريجي. الآن أصبح الأمر حقيقيًا ، لا تتوقع تفضيلات من التباين الوراثي ، للانتقال إلى المرحلة التالية ، وتغيير طريقة الحياة المألوفة للناس من خلال الإضافات البيوكيميائية والفسيولوجية والإلكترونية. في الواقع ، من نواح عديدة ، يعود استقرار التوازن الداخلي لأي كائنات معروفة إلى عوامل خارجية. لكننا وأنت ، الحيوانات السبات والأسماك ذات الحرارة الحرارية ، لدينا طرق مختلفة تمامًا للحفاظ على درجة حرارة العمل فيما يتعلق بـ "العالم خارج الجسم".

بطرق مختلفة ، تحل الحياة أيضًا مشكلة أخرى - التنفس. الثدييات والأسماك والحشرات والنباتات ، يتم تكييف كل الأنواع تمامًا مع القيود التي تعيش فيها. ولكن إذا أراد شخص ما تجاوز حدود وجوده ، فإنه يواجه على الفور مشكلة "لا يمكن التغلب عليها".

ومع ذلك ، فإنه "مستحيل"؟ من الواضح أن الأسماك لن تكون قادرة على الخروج من الماء إذا أرادت ذلك في هذه اللحظة. ولكن لنفترض أن الأسماك لديها ذكاء وموارد كافية ، فهي تفهم في الكيمياء الحيوية وعلم وظائف الأعضاء ، وحصلت على درجة الماجستير في الهندسة وعلم التحكم الآلي ، وتستخدم أيضًا مختبرات ممتازة - مثل هذه السمكة ربما تكون قادرة على بناء جهاز يسمح لك باستنشاق الهواء والمشي على الأرض دون وجود الرئتين والساقين.

قريباً ، سيحصل العلماء على معلومات كافية لإنشاء أجهزة تسمح للشخص بأداء حيل مماثلة. نحن الآن مهتمون جدًا بالفضاء. كيف تتغيري لتعيش فيه بدون إيذاء نفسك؟ سوف تمر كبسولة صغيرة ذات جو اصطناعي كمأوى مؤقت ، ولكن مثل هذا المأوى خطير للغاية ، لأننا مثل الأسماك التي أخذت دلوًا من الماء معهم للهبوط على أمل البقاء. هذا "البالون" ضعيف للغاية.

عند محاولة التخطيط لرحلة ما بين الكواكب على الأقل ، لدى علماء الأحياء على الفور الكثير من الأسئلة المختلفة. يمكن أن يتضح أن حقيقة الرحلات الطويلة ، ليس بالأيام أو الأشهر أو السنوات ، ولكن في عدة آلاف من السنين ، قاسية للغاية بحيث يجب إعادة التفكير في جميع المناهج الحالية لعلم النفس وعلم وظائف أعضاء الطاقم.

هذا ، في الواقع ، مقالنا. يمكن تنفيذ بعض الحلول على المستوى الحالي لتطوير المعرفة والتكنولوجيا. البعض الآخر هو مجرد توقعات لمستقبل محتمل ويشبه الخيال العلمي. على سبيل المثال ، يمكن الحفاظ على وظائف الجهاز التنفسي أقل تعقيدًا وطرق أكثر فعالية في نفس الوقت. وصفة واحدة من أقرب وصفة متاحة بسيطة للغاية: لا تتنفس!

إذا توقفت عن محاولة إنشاء بيئة شبيهة بالأرض في كل مكان وبدلاً من ذلك حاولت التكيف جزئيًا مع الفضاء الخارجي ، فسيتم فتح عدد من الطرق الجديدة. يقود أحدهم إلى فكرة أن التوازن البيولوجي الداخلي لشخص تغير من خلال توصيل الأجهزة الخارجية سيعطي فرصة للعيش في المنزل في الفضاء . سيعمل الجهاز العصبي اللاإرادي والغدد الصماء معًا لخدمة الكيمياء الحيوية التي تغيرت للعالم الجديد. ستصبح مثل هذه العملية فاقدًا للوعي ، ولكن سيكون من الممكن التدخل بوعي. ولكن بالطبع ، لإعداد كل هذه الأتمتة المعجزة بشكل صحيح ، نحتاج إلى معرفة واسعة في مجال علم وظائف الأعضاء ونظرية التحكم.

"سايبورغ" - يحرر "الرجل" لفهمه

ما هو المطلوب لنظام الإنسان والآلة التنظيم الذاتي؟ من الواضح أن كل شيء "مدمج" يجب أن يطيع آليات التحكم الخاصة بالجسم ويتفاعل بشكل عضوي معها بالاقتران. بالنسبة للمجمع ، الذي يتكون من الأنسجة الحية و "التفاصيل" الاصطناعية ، ولكنه يعمل ويشعر في نفس الوقت ككل ، نقترح مصطلح "سايبورغ". تضيف Cyborg عن قصد مكونات خارجية إضافية ، لتوسيع نطاق تكيف أنظمتها الخاصة مع البيئة الجديدة.

إذا اضطر رائد الفضاء باستمرار ، بالإضافة إلى الإرشاد ، للانخراط في تعديلات وفحوصات مختلفة للمعدات ، يصبح عبداً للتكنولوجيا. جوهر "سايبورغ" كنظام متجانس هو أن "الروبوت" بشكل مستقل ودون إشراف غير ضروري يتولى الشؤون "الميكانيكية" ، وتفريغ "الشخص" للبحث والأفكار والأفعال والانطباعات.

بعض الأجهزة التي تسمح لك بإنشاء "سايبورغ" موجودة الآن ، على سبيل المثال ، مضخة كبسولة على محرك تناضحي من تصميم ذكي للغاية ، طورته S. Rose للإدارة التدريجية للمستحضرات البيوكيميائية بكثافة معينة. الكبسولة مدمجة في الجسم وتسمح لك بتوصيل مادة معينة إلى عضو معين بتردد محدد مسبقًا ، لا يعطل بأي شكل من الأشكال عمل الجسم ككل. في الوقت الحالي ، تتوفر النماذج التي يمكن أن تعمل بأحجام تبلغ حوالي 0.01 ملليلتر في اليوم وتعمل لمدة 200 يومًا على الأقل ، ولا توجد عوائق لزيادة هذه الفترة بشكل كبير. تم اختبار الأداة على الأرانب والجرذان وكذلك من أجل استمرار حقن الهيبارين في البشر لبعض الوقت. عند زرع الحيوانات ، لم يتم العثور على آثار جانبية. قبل حوالي خمس سنوات ، تم إدخال حاقن بطول 7 سم وقطر 1.4 سم ، ويزن حوالي 15 جرامًا ، بشكل متكرر تحت جلد الفئران التي تزن 150-250 جرامًا دون أي مشاكل. في الصورة أدناه ، مئتان وعشرون جرذان مع حاقن مماثل:


المصدر: Cyberneticzoo

(ملاحظة المترجم: لا توجد دائرة مضخة روز نيلسون في المقالة الأصلية ، لذلك تمت إضافتها للوضوح)


المصدر: Openi.nlm.nih.gov


إذا قمت بدمج كبسولة تناضحية مع أجهزة استشعار ومشغلات ، فمن السهل تكوين دائرة تكمل آليات الجسم الخاصة. وقد يختلف أداء التثبيت حسب الحاجة. إذا كنت تعرف ما ينتظر "cyborg" ، فيمكنك اليوم الاختيار المسبق للمواد الفعالة المناسبة.

على سبيل المثال ، يمكن تنظيم الضغط الانقباضي عن طريق إدخال موسعات الأوعية الدموية أو المنشطات الكظرية ، مما يؤدي إلى المستوى المطلوب. لكن بالطبع ، هذا يعني أننا نعرف بالضبط نوع ضغط الدم المطلوب لظروف الفضاء الخارجي المختلفة.

نظرًا لأنه من الصعب أن نقول ما هو الحد "الطبيعي" ، إذا كنا نتحدث عن القدرات الفسيولوجية والنفسية للناس ، ولكن يمكننا تحديد الحد الأدنى للاعتماد على ملاحظات اليوغي والمنومين. حتى المبتدئين في مدرسة اليوغا يبدون سيطرة مذهلة على العضلات. يمكن أن يكون التنويم المغناطيسي مفيدًا من وجهة نظر أنه من الصعب حتى تخيل كيف أن الانقسام في الفريق ، عادة تفسير التعليمات أو عدم الرغبة في أداء المهام المعينة ستظهر في الرحلات الجوية لمسافات طويلة.

نظرًا لأنه يتم تطوير منتجات جديدة تزيد من قابلية التنويم المغناطيسي ، فإن استخدام التنويم المغناطيسي في نفس الوقت الذي تبدو فيه الأدوية أمرًا جذابًا.

الصعوبات النفسية والفسيولوجية

دعونا الآن ننتقل إلى بعض المشاكل المحددة ذات الطبيعة الفسيولوجية والنفسية ، والتي تتجلى في الرحلات الفضائية ، ونحاول التفكير في الكيفية التي ستساعد بها مرونة "السايبورج" في معالجة الاحتياجات الطبيعية "البشرية".

اليقظة. بالنسبة للرحلات القصيرة نسبيًا من بضعة أسابيع إلى شهور ، يُنصح بإبقاء رائد الفضاء مستيقظًا باستمرار وفي حالة تأهب قصوى لما هو غير متوقع. حتى الآن ، يمكن تحقيق ذلك بمساعدة المنشطات النفسية ، جنبًا إلى جنب مع أدوية إضافية. إذا استمرت الرحلة لمدة شهر على الأقل أو أكثر ، فبفضل الأدوية ، يكفي ساعتان فقط من النوم يوميًا. تظهر الاختبارات أنه في هذا الوضع ، تزيد الإنتاجية بدلاً من انخفاضها ، لذلك تبدو هذه التقنية قابلة للتطبيق تمامًا.

تأثير الإشعاع. من المؤكد أن أحد الأنظمة الفرعية لـ "سايبورج" هو كاشف إشعاع مدمج بمضخة تناضحية لإدخال الواقيات الإشعاعية تلقائيًا في الجرعات الصحيحة. أظهرت تجارب المدرسة العسكرية للقوات الجوية الأمريكية لطب الفضاء على القرود زيادة مقاومة الإشعاع بمزيج من aminoethylisothiourate و cysteine.

التمثيل الغذائي والسيطرة على انخفاض حرارة الجسم. في حالة الرحلة الطويلة ، يبلغ الاستهلاك المتوقع للفرد في اليوم 5 كيلوغرامات - كيلوغرام من الأكسجين و 2 كيلوغرام من السائل و 2 كيلوغرام من الطعام - مما يسبب صعوبات معينة. لمدة أكثر من عام ، مع افتراض أن "جميع المعدات تعمل بدون أعطال أو أعطال" ، فمن المنطقي وضع الطاقم للنوم والاستيقاظ فقط في حالات الطوارئ. انخفاض حرارة الجسم خيار جيد لإبطاء عملية التمثيل الغذائي وتقليل استهلاك "الوقود البشري". إن الجمع بين تبريد الجسم والدم من خلال تحويلات الشرايين والوريد والسبات (من خلال التعرض للغدة النخامية) ، بمفرده أو مع الأدوية ، سيجعل من الممكن النوم واستقراره لفترة طويلة. الطريقة الأكثر تفضيلاً هي إجبار مركز التنظيم الحراري على خفض درجة حرارة الجسم من تلقاء نفسه ، دون وسائل خارجية.

التشبع بالأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون. ومن الغريب أنه لا يوجد أكسجين في الفضاء ، لذلك لا يوجد شيء للتنفس فحسب ، بل هناك أيضًا صعوبات في إزالة ثاني أكسيد الكربون والحرارة والسوائل المتراكمة في هذه العملية. إذا كانت هناك خلية كهروكيميائية "عكسية" (ملاحظة المترجم: خلية كهروكيميائية "عادية" ، فهي أيضًا "خلية وقود" ، وتحول المواد الكيميائية إلى كهرباء ، وبالتالي فإن "عكسي" يعني تحويلات كيميائية تحت تأثير الكهرباء) ، والتي تتحلل من ثاني أكسيد الكربون إلى مكونات ، مما يسمح لك بإزالة الكربون وإعادة الأكسجين إلى الدورة التنفسية ، ستختفي الحاجة إلى الرئتين. مثل هذا النظام ، الذي يعمل بالطاقة الشمسية أو الذرية ، سيجعل التنفس غير ضروري كحقيقة. ومع ذلك ، يمكن ترك إمكانية التنفس المعتاد في جو مناسب ، وإعادته بمجرد إيقاف محولات الطاقة الكهروكيميائية.

توريد وتصريف السوائل. لضمان توازن السوائل ككل ، يمكنك تثبيت تحويلات من الحالب إلى الدورة الدموية الوريدية ، وإزالة أو تحويل المواد الضارة في نفس الوقت. إن تعقيم الجهاز الهضمي مع التغذية الوريدية أو المعوية سيقلل من كمية البراز إلى الحد الأدنى ، ويمكن أيضًا إعادة تدويرها.

إنزيمات. عند تبريد الجسم ، يختلف نشاط الإنزيمات المختلفة عن الاسمية. بالطبع ، لم يشترك أحد في دراسة منهجية لتأثير العوامل الكيميائية أو الدوائية على نشاط الإنزيم ، ولكن بدون شك ، من المهم للغاية التأثير عليها إذا لعبنا مع درجة الحرارة. مرة أخرى ، نظرًا لحقيقة أن عملية التمثيل الغذائي بالكامل مدفوعة بالإنزيمات ، تتبادر إلى الذهن أفكار مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، يتم تحويل بعض الكائنات الحية الدقيقة في المختبر تحت تأثير الإشعاع من الهوائية إلى اللاهوائية ، ويمكن أن يعطي تحليل نظام الإنزيمات فهمًا لكيفية تغيير الإنسان وفقًا لذلك. وبالتالي ، يمكن إعداد الباحثين لتكوين غاز معين للغلاف الجوي.

الجهاز الدهليزي. يمكن التغلب على الارتباك أو الانزعاج المعتاد الناجم عن انعدام الوزن بالأدوية أو الصرف المؤقت أو العكس من خلال ملء الأذن الداخلية بالسوائل تمامًا والعديد من الطرق الأخرى ، بما في ذلك الطرق الكيميائية البحتة. يمكن أن يساعد التنويم المغناطيسي أيضًا.

نظام القلب والأوعية الدموية. عند دراسة دور نظام القلب والأوعية الدموية (فيما يلي CCC) في التوازن ، فإن تطبيق نظرية التحكم على هذه الدراسات أسفر عن نتائج مثمرة للغاية بحيث يمكننا أن نناقش بثقة كيفية "cyborgize" CCC. إن الحقن بمواد مثل الإيبينيفرين ، الريسيربين ، الديجيتال ، الأمفيتامين بمساعدة حاقن الورد سيغير عمل CCC في ظل الحالة المعينة. من الممكن أيضًا تغيير عمل CVS ، بالإضافة إلى سلاسل متجانسة محددة ، عن طريق تعديل معدل ضربات القلب أو عن طريق تطبيق التحفيز الكهربائي على بعض العقد العصبية بمشاركة الدماغ أو إشارة خارجية.

توتر العضلات. البقاء لفترة طويلة في السائل (ملاحظة المترجم: من الواضح أنه يهدف إلى التعويض عن الحمل الزائد عن طريق غمر رائد الفضاء في كبسولة بالسائل) أو ببساطة نقص النشاط البدني سيؤدي إلى انخفاض في قوة العضلات. على الرغم من حقيقة أن انخفاض درجة حرارة الجسم ومعدل التمثيل الغذائي سيقلل دون شك العواقب السلبية ، إلا أنه يلزم إجراء مزيد من الدراسات لفهم كيمياء العملية وتجميع منتج صيدلاني وقائي.

تشويه الإدراك. تعمل الرؤية في جو خافت أو في غيابه التام بشكل مختلف إلى حد ما عما اعتدنا عليه على الأرض. لذلك ، يجب الانتباه إلى إنشاء بيئات اختبار يمكنك من خلالها التعود على ميزات الإدراك حتى قبل البدء. جزء مهم من المشكلة هو عدم وجود نقاط مرجعية في الفضاء ، وهذا يؤدي إلى تأثيرات مثل الوهم الذاتي . إذا أمكن ، يجب أيضًا قمع هذه الأشياء بمساعدة المستحضرات الصيدلانية.

الضغط الخارجي. مع ضغط خارجي أقل من 60 ملم زئبق. الفن. يبدأ الدم في الغليان حتى عند 36.6 درجة مئوية. لذلك ، إذا كان رائد الفضاء يخطط للسير على الجلد حتى بدون بدلة تعويضية ، فستكون هناك حاجة إلى طرق لخفض درجة حرارة العمل إلى قيمة بحيث لا يتجاوز ضغط بخار السوائل في الداخل سعة الاحتفاظ بالنسيج. سبب آخر لتبريد الجسم.

تقلبات في درجة الحرارة الخارجية. إذا كان عليك حتمًا ، بقيم "متطرفة" ، أن تلجأ إلى المركبة الفضائية ، فإن بعض الأشخاص "المقبولين" يمكنهم تحملها حتى خارجها. يمكن تحقيق الراحة من خلال التحكم في انعكاس وامتصاص الحرارة من خلال الملابس الواقية المصنوعة من مادة مسامية واستخدام المواد التي تغير لونها ونتيجة لذلك توفر حماية فعالة ضد الأشعة فوق البنفسجية. ستكون بدلة حساسة للضوء مع التنظيم الكيميائي للانعكاسية للحفاظ على المناخ المحلي المطلوب.

الجاذبية علاقة أخرى لقوى الجاذبية والقصور الذاتي للقوى الجزيئية ، من بين أمور أخرى ، ستغير معدل العمليات البيوكيميائية. ربما سنكون قادرين على تحسين نوعية حياة رائد فضاء بجاذبية أكثر أو أقل من الأرض ، من خلال الجمع بين تنظيم درجة حرارة الجسم والأدوية.

المجالات المغناطيسية. يمكن أيضًا أن يؤدي تعديل الكيمياء الحيوية والتنظيم الحراري إلى إبطاء أو تخفيف عواقب معينة تسببها المجالات المغناطيسية للفضاء.

نقص المهيجات والنشاط. كنوع من الحرمان الحسي ، هناك ثبات حسي ، أي نقص في المنبهات ، حشرة من رواد الفضاء. في معظم التجارب على الحرمان الحسي ، كان الثبات هو الذي تسبب في الانزعاج ، وفي الحالات القصوى ، ظهور حالات تشبه الذهان. لكن الثبات أو الاستحالة أو تحديد الأفعال يمكن أن يكون أكثر خطورة بكثير من ثبات الأحاسيس ، حيث أن معظم المشاركين في التجربة يذكرون عادة الرغبة في "القيام بشيء على الأقل". أولاً ، يمكن أن يساعد تطوير سيناريوهات العمل التي يصاحب كل عمل فيها استجابة حسية كبيرة هنا. ثانيًا ، الأدوية مفيدة أيضًا هنا لتخفيف التوتر المتراكم. نظرًا لأن الإجراءات التي لا معنى لها والتي تبدو غير مجدية ، بالإضافة إلى المحاولات الواضحة لاستحضار بعض الإحساس على الأقل ، هي أعراض مزعجة للغاية.

الذهان.على الرغم من كل القلق المبدئي لمسافري الفضاء ، بالطبع ، هناك خطر من أنه في مكان ما في منتصف ما بين النجوم الممتدة التي لا حدود لها ، سوف يقوم شخص ما بتحريك عقولهم ، وفي هذه الحالة لم يتم اختراع آلية مؤازرة. وعلى الرغم من أن المضخة التناضحية المشحونة بالفينوثيازينات عالية الفعالية الممزوجة بالريسبرين يمكن أن تدخل إلى مجموعة الطوارئ ، إلا أن المريض النائم غالبًا لا يتعرف على شذوذ سلوكه أو عواطفه أو أفكاره ، ولهذا السبب يرفض تناول الدواء. في مثل هذه الحالة ، مع التقييم الصحيح لحالة الشخص ، يجب أن يكون من الممكن تشغيل توريد الأدوية عن بعد من الأرض أو على يد أحد أفراد الطاقم.

بين الحياة والموت.يجب ألا يغيب عن بالنا إمكانية حدوث حالة طوارئ خارج التصميم ، مما سيؤدي إلى إصابات مؤلمة للغاية لرواد الفضاء ، أو عذاب آخر. في هذه الحالة ، يجب أن يكون قادرًا على الوقوع في نوع من حالة اللاوعي ، إذا رأى ذلك ضروريًا. أفضل طريقة للخروج نعتبر النوم لفترات طويلة مستحثًا إلكترونيًا أو دوائيًا.

صعوبات أخرى

بالطبع ، بمساعدة علم الصيدلة ، يمكن للمرء أن يهزم ما لا يقل عن عدد من المشاكل التي لم تندرج في هذه القائمة بسبب القيود المفروضة على حجم النشر. هذه أشياء مثل الغثيان والدوار ودوار الحركة والاحتياجات الجنسية والتسامح مع الاهتزاز وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، كل ما سبق هو مجرد محاولة لجعلك تفكر في ما يمكن أن يقدمه لنا "سايبورغ" في سياق السفر إلى الفضاء. على الرغم من بعض "عدم واقعية" المناهج المعرب عنها ، سيلاحظ الكثيرون إشارات إلى الأدبيات التقنية السوفيتية التي تحكي عن البحث في نفس المجالات. يقدم الروس تشبعًا أوليًا للغلاف الجوي بالأكسجين في المراحل الأولى من الإطلاق ؛ تقرير عن التأثير على الجهاز الدهليزي من خلال الجمع بين الجراحة والأدوية ؛ دراسة ملامح إدراك العين ومبادئ حركتها عند بناء صورة بصرية ؛ اكتشف كيف يؤثر انخفاض درجة الحرارة على الضغط في الأوعية ، وما إلى ذلك.

لن يكون النجاح في الإجابة عن العديد من الأسئلة التقنية المتعلقة برحلات الفضاء من خلال تكييف الكائن الحي مع البيئة ، وليس العكس ، خطوة مهمة إلى الأمام في التقدم العلمي فحسب ، بل سيفتح أيضًا مساحة جديدة واسعة للحسم البشري.

يمكن تنزيل نسخة المسح الضوئي للمقال الأصلي بتنسيق PDF من هنا .