Dalam perjalanan ke bintang-bintang: bahaya perjalanan ruang angkasa

Manusia selalu berusaha mengatasi hal yang tidak diketahui. Selama ribuan tahun, penemuan geografis telah dibuat hingga batasnya, tetapi transportasi dan peralatan selalu lebih menderita daripada si penemu - kapal pecah dalam badai, konvoi dengan makanan jatuh ke dalam jurang, giring membeku ke dalam es, dan pria itu terus bergerak dan bergerak menuju tujuannya.

Ketika tidak ada bintik-bintik putih di planet ini, kami mulai berpikir tentang ruang. Program eksplorasi Bulan dan Mars bukanlah fiksi, tetapi masa depan yang tak terhindarkan. Di belakang mereka ada penerbangan jauh ke bintang-bintang terdekat. Semakin jauh seseorang menjauh dari Bumi, semakin banyak kesulitan yang akan dia temui di sepanjang jalan. Kita telah sampai pada tonggak sejarah di luar yang bukan teknologi, tetapi orang-orang itu sendiri mengalami kelebihan transendental.

Ancaman apa yang menanti kita di luar angkasa, dan teknologi apa yang memungkinkan kita untuk bertahan hidup - kita akan membicarakannya nanti.

Hidup tanpa gravitasi

6 September 1522 kapal tua Victoria kembali ke Spanyol - satu-satunya dari lima kapal ekspedisi Magellan di seluruh dunia, tempat 18 dari 260 awak kapal berlayar. Pelaut yang terkenal itu dibunuh oleh penduduk asli dari pulau Mactan di provinsi Cebu, Filipina.

Kisah dengan Magellan menunjukkan dengan baik risiko yang dibawa oleh seorang peneliti yang berani bepergian ke negeri yang tidak dikenal. Tetapi para pelancong yang sedang dalam perjalanan tidak menemukan sesuatu yang sama sekali tidak dikenal. Saat bepergian ke bintang-bintang (dan dalam penerbangan ke planet terdekat), kita perlu membuat biomedis ilmu-ruang baru.

Para astronot yang bepergian ke Mars dapat mematahkan tulang mereka dan menderita urolitiasis, mereka akan mengalami insomnia dan depresi, dan dalam jangka panjang - kematian akibat kanker. Inilah sebabnya mengapa berbagai kelompok penelitian sekarang menguji berbagai hipotesis pada ISS. Kita harus tahu sebelumnya bagaimana tinggal lama di ruang angkasa mempengaruhi tubuh dan jiwa manusia.

Karena reaksi alat vestibular, mual terjadi, perasaan disorientasi dimanifestasikan. Bahkan untuk pilot dengan sistem saraf yang kuat, yang menyebabkan iritasi pada alat vestibular saat melakukan aerobik adalah hal yang umum, gangguan orientasi parah dapat terjadi , disertai dengan gangguan emosional dan neurotik. Diketahui bahwa astronot merasa baik-baik saja beberapa jam pertama setelah memasuki orbit, setelah itu sebagian besar dari mereka memiliki efek yang terkait dengan kurangnya gravitasi. Setelah beberapa hari, adaptasi terjadi dan fenomena tidak menyenangkan menghilang.

Kami telah berevolusi sebagai organisme tegak. Tubuh kita telah dibangun selama jutaan tahun di bawah pengaruh gravitasi. Tulang dan otot kita berkembang, melawan efek medan gravitasi, dan dengan sempurna belajar bagaimana berinteraksi dengan dunia luar.

Dengan gayaberat mikro, tubuh mulai gagal. Sistem kardiovaskular dirancang untuk memompa darah melawan gravitasi. Misalnya, di pembuluh darah kaki ada katup periksa yang mencegah akumulasi darah di kaki, tetapi tidak ada katup seperti itu di pembuluh tubuh bagian atas. Tanpa gravitasi, darah naik ke dada dan kepala, yang menyebabkan astronot membengkak wajah mereka dan meningkatkan tekanan. Tetap di bawah gravitasi nol selama lebih dari 6 bulan menyebabkan gangguan pada sistem sirkulasi. Misalnya, ada pelanggaran pertukaran gas di kapiler, akibatnya oksigen yang lebih sedikit disuplai ke jaringan dan organ.

Sebelum program dukungan fisik diperkenalkan di orbit, para astronot mengalami kesulitan. Setelah 18 hari penerbangan dengan pesawat ruang angkasa Soyuz-9, kosmonot Andriyan Nikolaev mencatat penurunan volume jantung sebesar 12%. Jaringan tulang kehilangan kalium dan kalsium, menjadi longgar. Komposisi darah berubah: hemoglobin menurun 25%, jumlah sel darah merah - 20%, dan jumlah trombosit - 50%.

Para astronot secara harfiah mulai kehilangan tulang mereka sendiri. Pertama, tubuh menghilangkan kalsium dan fosfor, yang menyebabkan melemahnya tulang secara bertahap dan peningkatan risiko osteoporosis. Kehilangan massa tulang bisa mencapai 1,5% per bulan, dan pemulihan setelah kembali ke Bumi membutuhkan setidaknya tiga hingga empat tahun.

Kalsium tidak hanya meninggalkan tulang - ia dicuci ke dalam darah dan urin, yang dapat menyebabkan urolitiasis. Semua ini terjadi pada hari-hari awal penerbangan . Tetapi penerbangan ke Mars akan memakan waktu hampir satu tahun, dan setelah mendarat, para kru harus bertindak tanpa bantuan.

Karena kurangnya gravitasi, tulang belakang memanjang, yang mengarah ke sakit punggung. Otot-otot punggung secara signifikan terdegradasi selama mereka tinggal di ruang angkasa, berkurang sebesar 19%. Lebih dari setengah kru ISS mengeluh sakit punggung. Astronot empat kali lebih mungkin mendapatkan disk hernia daripada orang biasa.


Menggunakan USG, para ilmuwan sedang menguji metode non-invasif untuk menilai dan mengukur tekanan intrakranial para astronot. Gambar: NASA

Masalah serius lainnya adalah masalah penglihatan. Alasannya, menurut penelitian, adalah peningkatan volume cairan serebrospinal. Karena itu, tekanan meningkat, dan cairan pertama menekan saraf optik ke dalam case, dan kemudian sepanjang ruang antara serat-serat saraf optik ke bola mata. Akibatnya, rabun dekat berkembang.

Sekarang ada beberapa cara untuk mengatasi masalah gayaberat mikro. Kosmonot di ISS berlatih menggunakan simulator selama sekitar dua jam sehari, menangkal degradasi tulang, otot, dan pembuluh darah. Solusi terbaik adalah gravitasi buatan. Secara teoritis, sangat mungkin untuk membuatnya di atas kapal. Praktis - sementara terlalu banyak sumber daya diperlukan.

Radiasi

Keingintahuan memiliki instrumen RAD on-board untuk menentukan intensitas paparan radiasi. Ini adalah perangkat pertama yang dirancang untuk mengumpulkan data tentang bentuk radiasi berbahaya di permukaan Mars.

Paparan radiasi kosmik jangka panjang dapat sangat memengaruhi kesehatan manusia. Di Bumi, kita dilindungi dari sinar kosmik, karena atmosfer dan medan magnet planet bertindak seperti perisai, menghambat partikel elementer dan inti atom. Lebih baik tidak menemukan partikel seperti itu - mereka menyebabkan kerusakan DNA, mutasi sel dan kanker. Dan ketika kita sampai di Mars, kita harus hidup dengan pemikiran bahwa planet ini tidak memiliki lapisan ozon - tidak ada yang melindungi terhadap radiasi ultraviolet.

Dosis harian radiasi ruang pada ISS adalah 1 mSv, yaitu, seperseribu sievert. Sebagai perbandingan, 1 sievert radiasi dikaitkan dengan peningkatan 5,5% dalam risiko kanker. Secara umum, tidak begitu menakutkan. Segalanya menjadi jauh lebih buruk ketika kita meninggalkan magnetosfer Bumi. Selama perjalanan, para astronot akan dikenakan berbagai jenis studi. Partikel subatom berenergi tinggi terbang dari Matahari, dan radiasi pengion yang disebabkan oleh ledakan supernova, kemungkinan besar menghancurkan jaringan biologis. Selain kanker, mereka juga dapat menyebabkan katarak dan penyakit Alzheimer.

Ketika partikel-partikel ini jatuh ke lambung lambung kapal, beberapa atom logam hancur, memancarkan partikel yang bahkan lebih cepat; ini disebut radiasi sekunder.

Data dari penelitian lain menunjukkan bahwa tidak adanya medan magnet pelindung mengurangi fungsi kognitif seseorang (kecepatan berpikir, kemampuan belajar, dll.) Dan menyebabkan eksaserbasi reaksi alergi.

Solusi untuk masalah ini? Para ilmuwan sedang mengembangkan cara untuk mengurangi paparan, misalnya, menggunakan berbagai bahan pelindung di kulit kapal. Tetapi untuk saat ini, satu-satunya solusi yang kami miliki adalah kecepatan penerbangan. Semakin cepat kita sampai di Planet Merah, semakin sedikit astronot yang akan menderita.

Isolasi

Sebagai bagian dari percobaan ilmiah untuk menyiapkan penerbangan ke Mars, enam orang tinggal di rumah berkubah di Hawaii selama setahun.

Penyakit mental adalah risiko besar lainnya bagi para astronot. Penyakit mental sulit dideteksi dan bahkan lebih sulit disembuhkan.

Hidup di atas kapal sangat membosankan. Semua aktivitas Anda terdiri dari repetisi rutin yang dibangun dalam jadwal kerja. Tugas yang monoton dan berulang menyebabkan apati, kehilangan minat, kelalaian, dan kesalahan.

Risiko lain terkait dengan kompatibilitas psikologis. Anda perlu tinggal di daerah terbatas di perusahaan orang-orang yang mungkin pernah Anda temui beberapa bulan sebelum memulai.

Kosmonot, sebagai orang yang terlatih dan bermotivasi tinggi, tidak cenderung mengeluh atau mengekspresikan emosi mereka dengan tajam. Oleh karena itu, sulit untuk mengenali tanda-tanda stres psikologis dalam kelompok profesional super. Di Bumi, mereka mungkin tidak menyadari masalah nyata sampai ledakan emosional terjadi, atau, lebih mungkin, spesialis berkelas kami diam-diam mundur dan jatuh ke dalam depresi.



Itulah sebabnya percobaan dilakukan di mana orang-orang dikunci satu sama lain di ruangan yang sama. NASA memiliki proyek Simulasi dan Simulasi Eksplorasi Antariksa Hawaii, di Rusia mereka mengorganisir Mars-500, percobaan untuk mensimulasikan penerbangan berawak ke Mars, yang berlangsung dengan catatan 519 hari.

Kedua percobaan menunjukkan komunikasi yang baik antara anggota kru, kemudahan interaksi dan kesiapan untuk kerja tim pada setiap interval waktu. Masalah psikologis terbesar yang dihadapi para peneliti adalah kebosanan, tetapi itu tidak membahayakan seluruh misi.

Namun, data yang diperoleh tidak bisa disebut objektif. Kondisi eksperimental terlalu jauh dari penerbangan antarplanet nyata. Setiap peserta dapat menolak partisipasi lebih lanjut kapan saja dan meninggalkan kompleks, tidak seperti penerbangan nyata ke Mars. Setiap peserta tahu bahwa dia ada di Bumi (dan tidak akan mati di ruang tanpa udara), dan simulasi hanya berlanjut selama dia sendiri menginginkannya. Selain itu, tidak ada partisipan yang menderita penyakit nyata yang dapat diperkirakan para astronot dalam perjalanan ke Mars.
Masalahnya tidak memiliki solusi tunggal. Ini akan memakan waktu berbulan-bulan pengujian dan seleksi psikologis yang cermat untuk mempersiapkan tim. Dan pertanyaan penting lain yang harus dipecahkan: apakah akan mengirim ke ruang sekelompok orang dengan sesama jenis atau perwakilan dari jenis kelamin yang berbeda?

Makhluk hidup luar angkasa

Bakteri merasa hebat di ISS dan, jelas, akan terbang bersama kami ke Mars, dan kemudian lebih jauh lagi. Pada saat yang sama, penurunan berat badan dapat menekan fungsi kekebalan tertentu, membuat orang lebih rentan terhadap penyakit.

Microflora di stasiun ruang angkasa secara aktif mencoba memakan segala yang ia bisa. Cukup memiliki kelembaban dan nutrisi yang tinggi, sehingga bakteri dan jamur mulai memakan insulasi plastik, tumbuh di gelas dan merusaknya dengan asam yang dikeluarkan selama pertumbuhan.

Hidup akan selalu menemukan jalannya - organisme hidup bahkan di kulit luar ISS.
Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh Brian Krushian dari NASA mempelajari bagaimana tinggal lama di ruang angkasa memengaruhi fungsi sistem kekebalan manusia. Ternyata sistem kekebalan tubuh orang-orang yang berada di gravitasi nol selama sekitar enam bulan bekerja dengan buruk: kemampuan mereka untuk memproduksi limfosit T menurun, jumlah leukosit mereka turun, dan kemampuan mereka untuk mengenali mikroorganisme dan sel asing tertekan. Ini akan menjadi masalah serius jika ada bakteri berbahaya di dalamnya.

Jelas, kita tidak akan dapat menghancurkan semua bakteri (untuk ini akan perlu untuk menghancurkan orang juga), tetapi ada baiknya bekerja lebih banyak di bidang mempertahankan kekebalan.

Masalah besar di ruang besar

Tes terbesar di ruang angkasa adalah mutasi dalam tubuh, di mana sistem kekebalan tubuh gagal, dan obat-obatan tidak membantu, karena metabolisme telah berubah di bawah pengaruh gayaberat mikro.

Bagaimana kita bisa menghadapi mutasi dan masalah lain? Sampai saat ini, tidak ada solusi siap pakai untuk menghilangkan semua bahaya perjalanan ruang angkasa, tetapi ada beberapa konsep yang didukung oleh Elon Musk. Secara khusus, masalah radiasi kosmik dapat diselesaikan dengan bantuan lapisan pelindung lambung yang optimal, "diperkuat" oleh medan magnet di sekitar kapal, menangkis aliran partikel bermuatan. Selain itu, pencarian obat anti kanker yang efektif terus berlanjut.

Anda dapat terbang lebih cepat ke Mars itu sendiri - mesin dengan peningkatan impuls spesifik berdasarkan pesanan besarnya mulai dikembangkan lebih dari setengah abad yang lalu, dan dengan pembiayaan dan organisasi kerja yang tepat, mereka dapat diimplementasikan. Tetapi upaya yang sangat besar diperlukan - oleh karena itu, tidak ada yang terbang berlibur ke bulan pada awal abad ke-21, meskipun penulis fiksi ilmiah menulis tentang ini bertahun-tahun yang lalu.