O homem sempre procurou superar o desconhecido. Por milhares de anos, as descobertas geográficas foram feitas até o limite, mas o transporte e o equipamento sempre sofreram um pouco mais do que o descobridor - os navios quebraram em uma tempestade, o comboio com comida caiu no abismo, o trenó congelou no gelo e o homem continuou se movendo e se movendo em direção a seu objetivo.
Quando não havia manchas brancas no planeta, começamos a pensar no espaço. Os programas de exploração de Lua e Marte não são ficção, mas o futuro inevitável. Atrás deles há vôos distantes para as estrelas mais próximas. Quanto mais uma pessoa se afasta da Terra, mais dificuldades ela encontra ao longo do caminho. Chegamos a um marco além do qual não é a tecnologia, mas as próprias pessoas estão passando por sobrecargas exorbitantes.
Quais ameaças nos aguardam no espaço e quais tecnologias nos permitirão sobreviver - falaremos sobre isso mais tarde.
Vida sem gravidade
Em 6 de setembro de 1522, o navio maltratado Victoria voltou à Espanha - o único dos cinco navios da expedição de Magalhães ao redor do mundo, em que 18 dos 260 tripulantes navegaram. O famoso marítimo foi morto pelos nativos da ilha de Mactan, na província filipina de Cebu.
A história com Magalhães demonstra bem os riscos que um pesquisador que ousa viajar para terras desconhecidas acarreta. Mas os viajantes a caminho não encontraram algo completamente desconhecido. Ao viajar para as estrelas (e em vôos para os planetas mais próximos), precisaremos criar uma nova biomedicina científica - espacial.
Os astronautas que viajam para Marte podem quebrar seus ossos e sofrer de urolitíase, sofrerão insônia e depressão e, a longo prazo - morte por câncer. É por isso que vários grupos de pesquisa estão testando várias hipóteses na ISS. Devemos saber com antecedência como uma longa permanência no espaço afeta o corpo humano e a psique.
Devido à reação do aparelho vestibular, ocorre náusea, um sentimento de desorientação é manifestado. Mesmo para pilotos com um forte sistema nervoso, para quem as irritações do aparelho vestibular ao realizar acrobacias são profissionalmente comuns,
podem ocorrer graves distúrbios de orientação, acompanhados de quebras emocionais e neuróticas. Sabe-se que os astronautas se sentem bem nas primeiras horas após entrar em órbita, após o que a maioria deles tem efeitos associados à falta de gravidade. Após alguns dias, a adaptação ocorre e fenômenos desagradáveis desaparecem.
Nós evoluímos como organismos retos. Nosso corpo foi construído por milhões de anos sob a influência da gravidade. Nossos ossos e músculos se desenvolveram, resistindo aos efeitos do campo gravitacional, e aprenderam perfeitamente como interagir com o mundo exterior.
Com a microgravidade, o corpo começa a falhar. O sistema cardiovascular é projetado para bombear o sangue contra a gravidade. Por exemplo, nas veias das pernas existem válvulas de retenção que impedem o acúmulo de sangue nas pernas, mas não existem válvulas nos vasos da parte superior do corpo. Sem gravidade, o sangue sobe para o peito e a cabeça, o que faz os astronautas incharem o rosto e aumentarem a pressão. Ficar abaixo da gravidade zero por mais de 6 meses leva à perturbação do sistema circulatório. Por exemplo, houve uma violação das trocas gasosas nos capilares, como resultado do qual muito menos oxigênio foi fornecido aos tecidos e órgãos.
Antes de o programa de suporte físico ser introduzido em órbita, os astronautas tiveram um momento particularmente difícil. Após 18 dias de vôo na espaçonave Soyuz-9, o cosmonauta Andriyan Nikolaev registrou uma diminuição no volume cardíaco de 12%. O tecido ósseo perdeu potássio e cálcio, ficou solto. A composição do sangue mudou: a hemoglobina diminuiu 25%, o número de glóbulos vermelhos - 20% e a contagem de plaquetas - 50%.
Os astronautas estão literalmente começando a perder seus próprios ossos. Primeiro, o corpo remove cálcio e fósforo, o que leva a um enfraquecimento gradual dos ossos e a um risco aumentado de osteoporose. A perda de massa óssea pode atingir 1,5% ao mês, e a recuperação após o retorno à Terra leva pelo menos três a quatro anos.
O cálcio não deixa apenas os ossos - é lavado no sangue e na urina, o que pode levar à urolitíase. Tudo isso acontece
nos primeiros dias do voo . Mas o vôo para Marte levará quase um ano e, após o pouso, a tripulação terá que agir sem assistência.
Devido à falta de compressão gravitacional, a coluna aumenta, o que leva a dores nas costas. Os músculos das costas são significativamente degradados durante a estadia no espaço, diminuindo 19%. Mais da metade da equipe da ISS se queixou de dores nas costas. Os astronautas têm quatro vezes mais chances do que as pessoas comuns de obter um disco de hérnia.
Usando o ultrassom, os cientistas estão testando métodos não invasivos para avaliar e medir a pressão intracraniana dos astronautas. Imagem: NASAOutro problema sério são os problemas de visão. A razão, de acordo com estudos, é um aumento no volume de líquido cefalorraquidiano. Por esse motivo, a pressão aumenta e o fluido primeiro pressiona o nervo óptico no estojo e, em seguida, ao longo dos espaços entre as fibras do nervo óptico no globo ocular. Como resultado, a clarividência se desenvolve.
Agora, existem várias maneiras de resolver o problema da microgravidade. Os cosmonautas no ISS treinam em simuladores por cerca de duas horas por dia, neutralizando a degradação dos ossos, músculos e vasos sanguíneos. A melhor solução é a gravidade artificial. Teoricamente, é bem possível criá-lo em um navio. Praticamente - embora muitos recursos sejam necessários.
Radiação
O Curiosity possui um instrumento RAD integrado para determinar a intensidade da exposição à radiação. Este é o primeiro dispositivo projetado para coletar dados sobre formas nocivas de radiação na superfície de Marte.A exposição prolongada à radiação cósmica pode afetar muito negativamente a saúde humana. Na Terra, estamos protegidos dos raios cósmicos, porque a atmosfera e o campo magnético do planeta agem como um escudo, inibindo partículas elementares e núcleos atômicos. É melhor não encontrar essas partículas - elas causam danos ao DNA, mutações celulares e câncer. E quando chegarmos a Marte, teremos que conviver com o pensamento de que o planeta não possui uma camada de ozônio - nada protege contra a radiação ultravioleta.
A dose diária de radiação espacial na ISS é de 1 mSv, ou seja, um milésimo de peneira. Em comparação, 1 filtro de radiação está associado a um aumento de 5,5% no risco de câncer. Em geral, não é tão assustador. Tudo fica muito pior quando deixamos a magnetosfera da Terra. Durante a viagem, os astronautas estarão sujeitos a diferentes tipos de estudo. Partículas subatômicas de alta energia que voam do Sol e radiação ionizante causada por uma explosão de supernova provavelmente destrói os tecidos biológicos. Além do câncer, eles também podem causar catarata e doença de Alzheimer.
Quando essas partículas caem no casco do casco de um navio, alguns átomos de metal se separam, emitindo partículas ainda mais rápidas; isso é chamado de radiação secundária.
Dados de outro
estudo mostram que a ausência de um campo magnético protetor reduz as funções cognitivas de uma pessoa (velocidade do pensamento, capacidade de aprendizado etc.) e causa uma exacerbação de reações alérgicas.
Solução para um problema? Os cientistas estão desenvolvendo maneiras de reduzir a exposição, por exemplo, usando vários materiais de proteção na pele do navio. Mas, por enquanto, a única solução que temos é a velocidade do vôo. Quanto mais rápido chegarmos ao Planeta Vermelho, menos astronautas sofrerão.
Isolamento
Como parte de um experimento científico para preparar voos para Marte, seis pessoas viveram em uma casa com cúpula no Havaí por um ano.A doença mental é outro grande risco para os astronautas. A doença mental é difícil de detectar e ainda mais difícil de curar.
Viver a bordo de um navio é muito chato. Toda a sua atividade consiste em repetições de rotina integradas no horário de trabalho. Tarefas monótonas e repetitivas levam à apatia, perda de interesse, negligência e erros.
Outro risco está relacionado à compatibilidade psicológica. Você precisa morar em uma área limitada na companhia de pessoas com quem se encontrou alguns meses antes do início.
Os cosmonautas, como pessoas bem treinadas e altamente motivadas, não estão inclinados a reclamar ou expressar suas emoções de maneira aguda. Portanto, é difícil reconhecer sinais de estresse psicológico em um grupo de superprofissionais. Na Terra, pode-se não estar ciente de problemas reais até que ocorra uma explosão emocional, ou, mais provavelmente, nosso especialista em classe se retrai e mergulha em depressão.
É por isso que são realizadas experiências nas quais as pessoas ficam trancadas na mesma sala. A NASA tinha o projeto Analógico e Simulação de Exploração Espacial do Havaí. Na Rússia, eles organizaram o Mars-500, um experimento para simular um vôo tripulado para Marte, que durou um recorde de 519 dias.
Ambos os experimentos mostraram boa comunicação entre os membros da tripulação, facilidade de interação e disponibilidade para o trabalho em equipe a qualquer intervalo de tempo. O maior problema psicológico que os pesquisadores enfrentaram foi o tédio, mas isso não prejudicou toda a missão.
No entanto, os dados obtidos não podem ser chamados de objetivos. As condições experimentais estão muito longe de um voo interplanetário real. Qualquer participante pode recusar mais participação a qualquer momento e deixar o complexo, ao contrário de um voo real para Marte. Cada participante sabia que estava na Terra (e não morreria em um espaço sem ar), e a simulação continuou apenas enquanto ele próprio quisesse. Além disso, nenhum dos participantes sofria de doenças reais que os astronautas poderiam esperar a caminho de Marte.
O problema não tem solução única. Levará meses de testes e cuidadosa seleção psicológica para preparar a equipe. E outra questão importante a ser resolvida: enviar ao espaço um grupo de pessoas do mesmo sexo ou representantes de sexos diferentes?
Criaturas vivas do espaço
As bactérias se sentem muito bem na ISS e, obviamente, voam conosco para Marte, e depois ainda mais. Ao mesmo tempo, a falta de peso pode suprimir certas funções imunológicas, tornando as pessoas mais vulneráveis a doenças.
A microflora nas estações espaciais está tentando ativamente comer tudo o que pode. Basta ter alta umidade e nutrientes, para que bactérias e fungos comecem a comer isolamento plástico, cresçam no vidro e danifiquem-no com ácidos secretados durante o crescimento.
A vida sempre encontrará seu caminho - os organismos vivem até na pele externa da ISS.
Uma equipe de cientistas liderados por Brian Krushian da NASA estudou como uma estadia prolongada no espaço afeta o funcionamento do sistema imunológico humano. Descobriu-se que o sistema imunológico de pessoas que estavam em gravidade zero por cerca de seis meses funcionou mal: sua capacidade de produzir linfócitos T diminuiu, sua contagem de leucócitos diminuiu e sua capacidade de reconhecer microorganismos e células estranhas foi deprimida. Este será um problema sério se houver bactérias perigosas a bordo.
Obviamente, não seremos capazes de destruir todas as bactérias (para isso seria necessário destruir as pessoas também), mas vale a pena trabalhar mais no campo da manutenção da imunidade.
Grandes problemas no grande espaço
O maior teste no espaço são as mutações no corpo, nas quais o sistema imunológico falha, e as drogas não ajudam, porque o metabolismo mudou sob a influência da microgravidade.
Como podemos lidar com mutações e outros problemas? Até o momento, não existe uma solução pronta para eliminar todos os perigos das viagens espaciais, mas existem vários conceitos
suportados por Elon Musk. Em particular, o problema da radiação cósmica pode ser resolvido com a ajuda da camada ideal de proteção do casco, “reforçada” pelo campo magnético ao redor da nave, desviando o fluxo de partículas carregadas. Além disso, a busca por medicamentos eficazes contra o câncer continua.
Você pode simplesmente voar mais rápido para Marte - motores com um aumento de impulso específico em ordens de magnitude começaram a ser desenvolvidos há mais de meio século e, com financiamento e organização adequados do trabalho, eles podem ser implementados. Mas grandes esforços são necessários - portanto, ninguém voa de férias para a lua no início do século XXI, embora escritores de ficção científica tenham escrito sobre isso há muitos anos.