El hombre siempre ha tratado de superar lo desconocido. Durante miles de años, los descubrimientos geográficos se han llevado al límite, pero el transporte y el equipo siempre han sufrido un poco más que el descubridor: los barcos se rompieron en una tormenta, el convoy con comida cayó al abismo, el trineo se congeló en el hielo y el hombre siguió avanzando y avanzando hacia su objetivo.
Cuando no había manchas blancas en el planeta, comenzamos a pensar en el espacio. Los programas de exploración de la Luna y Marte no son ficción, sino el futuro inevitable. Detrás de ellos hay vuelos distantes a las estrellas más cercanas. Cuanto más se aleje una persona de la Tierra, más dificultades encontrará en el camino. Hemos llegado a un hito más allá del cual no está la tecnología, sino que las personas mismas están experimentando sobrecargas trascendentales.
Qué amenazas nos esperan en el espacio y qué tecnologías nos permitirán sobrevivir; hablaremos de esto más adelante.
Vida sin gravedad
El 6 de septiembre de 1522, el barco maltratado Victoria regresó a España, el único de los cinco barcos de la expedición de Magallanes en todo el mundo, en el que navegaron 18 de los 260 miembros de la tripulación. El famoso marino fue asesinado por los nativos de la isla de Mactan en la provincia filipina de Cebú.
La historia con Magallanes demuestra bien los riesgos que conlleva un investigador que se atreve a viajar a tierras desconocidas. Pero los viajeros en su camino no se encontraron con algo completamente desconocido. Al viajar a las estrellas (y en vuelos a los planetas más cercanos), necesitaremos crear una nueva ciencia: la biomedicina espacial.
Los astronautas que viajan a Marte pueden romperse los huesos y sufrir de urolitiasis, experimentarán insomnio y depresión y, a largo plazo, la muerte por cáncer. Es por eso que varios grupos de investigación ahora están probando varias hipótesis en la EEI. Debemos saber de antemano cómo una larga estancia en el espacio afecta el cuerpo humano y la psique.
Debido a la reacción del aparato vestibular, se producen náuseas, se manifiesta una sensación de desorientación. Incluso para los pilotos con un sistema nervioso fuerte, para quienes las irritaciones del aparato vestibular al realizar acrobacias aéreas son profesionalmente comunes,
pueden producirse trastornos graves de orientación, acompañados de crisis emocionales y neuróticas. Se sabe que los astronautas se sienten bien las primeras horas después de entrar en órbita, después de lo cual la mayoría de ellos tienen efectos asociados con la falta de gravedad. Después de unos días, ocurre la adaptación y desaparecen los fenómenos desagradables.
Hemos evolucionado como organismos verticales. Nuestro cuerpo ha sido construido durante millones de años bajo la influencia de la gravedad. Nuestros huesos y músculos se desarrollaron, resistiendo los efectos del campo gravitacional, y aprendimos perfectamente cómo interactuar con el mundo exterior.
Con la microgravedad, el cuerpo comienza a fallar. El sistema cardiovascular está diseñado para bombear sangre contra la gravedad. Por ejemplo, en las venas de las piernas hay válvulas de retención que evitan la acumulación de sangre en las piernas, pero no hay tales válvulas en los vasos de la parte superior del cuerpo. Sin gravedad, la sangre sube al pecho y la cabeza, lo que hace que los astronautas hinchen la cara y aumenten la presión. Permanecer bajo gravedad cero durante más de 6 meses conduce a la interrupción del sistema circulatorio. Por ejemplo, hubo una violación del intercambio de gases en los capilares, como resultado de lo cual se suministró mucho menos oxígeno a los tejidos y órganos.
Antes de que el programa de soporte físico se introdujera en órbita, los astronautas tuvieron un momento particularmente difícil. Después de 18 días de vuelo en la nave espacial Soyuz-9, el cosmonauta Andriyan Nikolaev registró una disminución en el volumen del corazón en un 12%. El tejido óseo perdió potasio y calcio, se aflojó. La composición de la sangre cambió: la hemoglobina disminuyó en un 25%, el número de glóbulos rojos en un 20% y el recuento de plaquetas en un 50%.
Los astronautas están literalmente comenzando a perder sus propios huesos. Primero, el cuerpo elimina el calcio y el fósforo, lo que conduce a un debilitamiento gradual de los huesos y un mayor riesgo de osteoporosis. La pérdida de masa ósea puede alcanzar el 1,5% por mes, y la recuperación después de regresar a la Tierra lleva al menos tres o cuatro años.
El calcio no solo abandona los huesos, sino que se lava en la sangre y la orina, lo que puede provocar urolitiasis. Todo esto sucede
en los primeros días del vuelo . Pero el vuelo a Marte tomará casi un año, y después de aterrizar, la tripulación tendrá que actuar sin ayuda.
Debido a la falta de compresión gravitacional, la columna se alarga, lo que provoca dolor de espalda. Los músculos de la espalda se degradan significativamente durante su estancia en el espacio, disminuyendo en un 19%. Más de la mitad de la tripulación de la EEI se quejó de dolor de espalda. Los astronautas son cuatro veces más propensos que las personas comunes a tener una hernia de disco.
Usando ultrasonido, los científicos están probando métodos no invasivos para evaluar y medir la presión intracraneal de los astronautas. Imagen: NASAOtro problema grave son los problemas de visión. La razón, según los estudios, es un aumento en el volumen del líquido cefalorraquídeo. Debido a esto, la presión aumenta, y el líquido primero aprieta el nervio óptico dentro de la caja, y luego a lo largo de los espacios entre las fibras del nervio óptico en el globo ocular. Como resultado, se desarrolla la hipermetropía.
Ahora hay varias formas de resolver el problema de la microgravedad. Los cosmonautas en la EEI entrenan en simuladores durante aproximadamente dos horas al día, contrarrestando la degradación de huesos, músculos y vasos sanguíneos. La mejor solución es la gravedad artificial. Teóricamente, es bastante posible crearlo en un barco. Prácticamente, aunque se requieren demasiados recursos.
La radiación
Curiosity tiene un instrumento RAD incorporado para determinar la intensidad de la exposición a la radiación. Este es el primer dispositivo diseñado para recopilar datos sobre formas dañinas de radiación en la superficie de Marte.La exposición a largo plazo a la radiación cósmica puede afectar muy negativamente la salud humana. En la Tierra, estamos protegidos de los rayos cósmicos, porque la atmósfera y el campo magnético del planeta actúan como un escudo, inhibiendo las partículas elementales y los núcleos atómicos. Es mejor no encontrar tales partículas, ya que conducen a daños en el ADN, mutaciones celulares y cáncer. Y cuando lleguemos a Marte, tendremos que vivir con la idea de que el planeta no tiene una capa de ozono: nada protege contra la radiación ultravioleta.
La dosis diaria de radiación espacial en la EEI es de 1 mSv, es decir, una milésima de sievert. En comparación, 1 sievert de radiación se asocia con un aumento del 5.5% en el riesgo de cáncer. En general, no es tan aterrador. Todo se vuelve mucho peor cuando dejamos la magnetosfera de la Tierra. Durante el viaje, los astronautas estarán sujetos a diferentes tipos de estudio. Las partículas subatómicas de alta energía que vuelan desde el Sol y la radiación ionizante causada por una explosión de supernova, muy probablemente destruyan tejidos biológicos. Además del cáncer, también pueden causar cataratas y enfermedad de Alzheimer.
Cuando estas partículas caen en el casco del casco de un barco, algunos átomos metálicos se desmoronan, emitiendo partículas aún más rápidas; Esto se llama radiación secundaria.
Los datos de otro
estudio muestran que la ausencia de un campo magnético protector reduce las funciones cognitivas de una persona (velocidad de pensamiento, capacidad de aprendizaje, etc.) y provoca una exacerbación de las reacciones alérgicas.
¿Solución a un problema? Los científicos están desarrollando formas de reducir la exposición, por ejemplo, utilizando diversos materiales protectores en la piel del barco. Pero por ahora, la única solución que tenemos es la velocidad de vuelo. Cuanto más rápido lleguemos al Planeta Rojo, menos sufrirán los astronautas.
Aislamiento
Como parte de un experimento científico para preparar vuelos a Marte, seis personas vivieron en una casa con cúpula en Hawai durante un año.La enfermedad mental es otro gran riesgo para los astronautas. La enfermedad mental es difícil de detectar e incluso más difícil de curar.
Vivir a bordo de un barco es muy aburrido. Toda su actividad consiste en repeticiones de rutina integradas en el horario de trabajo. Las tareas monótonas y repetitivas conducen a la apatía, la pérdida de interés, la negligencia y los errores.
Otro riesgo está relacionado con la compatibilidad psicológica. Debe vivir en un área limitada en compañía de personas con las que se haya reunido unos meses antes del comienzo.
Los cosmonautas, como personas bien entrenadas y altamente motivadas, no se inclinan a quejarse o expresar bruscamente sus emociones. Por lo tanto, es difícil reconocer signos de estrés psicológico en un grupo de superprofesionales. En la Tierra, uno puede no ser consciente de los problemas reales hasta que ocurra una explosión emocional, o, más probablemente, nuestro especialista con clase se retira en silencio y se sumerge en la depresión.
Es por eso que se realizan experimentos en los que las personas están encerradas entre sí en la misma habitación. La NASA tenía el proyecto Analógico y Simulación de Exploración Espacial de Hawái, en Rusia organizaron el Mars-500, un experimento para simular un vuelo tripulado a Marte, que duró un récord de 519 días.
Ambos experimentos mostraron una buena comunicación entre los miembros de la tripulación, facilidad de interacción y preparación para el trabajo en equipo en cualquier intervalo de tiempo. El mayor problema psicológico que enfrentaron los experimentadores fue el aburrimiento, pero no puso en peligro toda la misión.
Sin embargo, los datos obtenidos no pueden llamarse objetivos. Las condiciones experimentales están demasiado lejos de un verdadero vuelo interplanetario. Cualquier participante puede rechazar una mayor participación en cualquier momento y abandonar el complejo, a diferencia de un vuelo real a Marte. Cada participante sabía que estaba en la Tierra (y que no moriría en un espacio sin aire), y la simulación continuó solo mientras él la quisiera. Además, ninguno de los participantes sufrió enfermedades reales que los astronautas podrían esperar en el camino a Marte.
El problema no tiene una solución única. Tomará meses de pruebas y una cuidadosa selección psicológica para preparar al equipo. Y otra cuestión importante a resolver: ¿es enviar al espacio un grupo de personas del mismo sexo o representantes de diferentes sexos?
Criaturas vivientes del espacio
Las bacterias se sienten muy bien en la EEI y, obviamente, volarán con nosotros a Marte, y luego aún más. Al mismo tiempo, la ingravidez puede suprimir ciertas funciones inmunes, haciendo que las personas sean más vulnerables a las enfermedades.
Microflora en las estaciones espaciales está tratando activamente de comer todo lo que puede. Es suficiente tener alta humedad y nutrientes, para que las bacterias y los hongos comiencen a comer aislamiento plástico, crezcan en el vidrio y lo dañen con ácidos secretados durante el crecimiento.
La vida siempre encontrará su camino: los organismos viven incluso en la piel externa de la EEI.
Un equipo de científicos dirigido por Brian Krushian de la NASA estudió cómo una estadía prolongada en el espacio afecta el funcionamiento del sistema inmune humano. Resultó que el sistema inmunológico de las personas que habían estado en gravedad cero durante aproximadamente seis meses funcionó mal: su capacidad para producir linfocitos T disminuyó, su recuento de leucocitos disminuyó y su capacidad para reconocer microorganismos y células extraños se deprimió. Este será un problema grave si hay bacterias peligrosas a bordo.
Obviamente, no podremos destruir todas las bacterias (para esto también sería necesario destruir a las personas), pero vale la pena trabajar más en el campo del mantenimiento de la inmunidad.
Grandes problemas en un gran espacio.
La prueba más grande en el espacio son las mutaciones en el cuerpo, en las cuales falla el sistema inmune y los medicamentos no ayudan, porque el metabolismo ha cambiado bajo la influencia de la microgravedad.
¿Cómo podemos lidiar con las mutaciones y otros problemas? Hasta la fecha, no existe una solución preparada para eliminar todos los peligros de los viajes espaciales, pero hay varios conceptos
respaldados por Elon Musk. En particular, el problema de la radiación cósmica se puede resolver con la ayuda de la capa óptima de protección del casco, "reforzada" por el campo magnético alrededor del barco, desviando el flujo de partículas cargadas. Además, continúa la búsqueda de medicamentos eficaces contra el cáncer.
Simplemente puede volar más rápido a Marte mismo: los motores con un aumento en el impulso específico por órdenes de magnitud comenzaron a desarrollarse hace más de medio siglo, y con la financiación adecuada y la organización del trabajo, pueden implementarse. Pero se requieren grandes esfuerzos, por lo tanto, nadie vuela de vacaciones a la luna a principios del siglo XXI, aunque los escritores de ciencia ficción escribieron sobre esto hace muchos años.