在通往星星的路上:太空旅行的危险



人一直试图克服未知。 几千年来,地理发现已达到极限,但运输和设备遭受的损失总是比发现者少得多-船只在暴风雨中破裂,食物护卫队跌入深渊,雪橇结冰成冰,该人一直朝着自己的目标前进。

当星球上没有白点时,我们开始考虑太空。 月球和火星的探索计划不是虚构的,而是必然的未来。 它们的后面是远距离飞行的恒星。 一个人离地球越远,一路上会遇到更多的困难。 我们已经达到了一个里程碑,超越这个里程碑不是技术,而是人们自己正在经历超验的超载。

太空中正在面临着哪些威胁,哪些技术将使我们得以生存-我们将在稍后讨论。

没有重力的生活




1522年9月6日,遭受重创的维多利亚号返回西班牙,这是麦哲伦探险队五艘船中的唯一一艘,在260名船员中,有18艘在此航行。 著名的海员被菲律宾宿雾省麦克坦岛的当地人杀死。

麦哲伦的故事很好地证明了敢于去未知土地的研究人员所承担的风险。 但是,旅途中的旅行者并未遇到完全未知的事物。 当前往星空(并飞往最近的行星)时,我们将需要创建一种新的科学-太空生物医学。

前往火星的宇航员可能会骨折并遭受尿路结​​石症的困扰,他们将失眠,沮丧,并长期遭受癌症死亡。 这就是为什么各个研究小组现在正在ISS上测试各种假设的原因。 我们必须事先知道长期停留在太空会如何影响人体和心理。

由于前庭装置的反应,出现恶心,表现出迷失方向的感觉。 即使对于神经系统很强的飞行员,在进行特技飞行时对前庭装置的刺激很普遍, 也可能发生严重的定向障碍,并伴有情绪和神经功能衰竭。 众所周知,宇航员进入轨道后的最初几个小时感觉良好,此后大多数人会因缺乏重力而产生影响。 几天后,适应发生了,不愉快的现象消失了。

我们已经发展成为直立的生物。 在重力的影响下,我们的身体已经建成了数百万年。 我们的骨骼和肌肉发达,抵抗重力场的影响,并且完美地学会了如何与外界互动。

随着微重力,身体开始衰竭。 心血管系统旨在抵抗重力泵送血液。 例如,在腿部的静脉中具有防止血液在腿部中积聚的止回阀,但是在上身的血管中没有这种阀。 没有重力,血液就会流到胸部和头部,这会导致宇航员膨胀其面部并增加压力。 在零重力下停留六个月以上会导致循环系统中断。 例如,在毛细管中发生了气体交换违规行为,因此向组织和器官提供的氧气少得多。

在将物理支持程序引入轨道之前,宇航员度过了特别困难的时期。 在Soyuz-9宇宙飞船上飞行18天后,宇航员Andriyan Nikolaev记录到其心脏体积减少了12%。 骨组织失去了钾和钙,变得松弛。 血液的成分发生了变化:血红蛋白减少了25%,红细胞数量减少了20%,血小板计数减少了50%。

宇航员从字面上开始失去自己的骨头。 首先,人体去除钙和磷,这会导致骨骼逐渐变弱并增加骨质疏松症的风险。 骨量每月损失达1.5%,重返地球至少需要三到四年。

钙不仅会留在骨骼中-还被冲入血液和尿液中,这会导致尿路结石。 所有这一切都发生在飞行初期 。 但是飞往火星的飞行将花费近一年的时间,着陆后,机组人员将不得不在没有帮助的情况下采取行动。

由于缺少重力挤压,脊柱加长,从而导致背部疼痛。 背部肌肉在其停留期间会明显退化,下降了19%。 超过一半的国际空间站工作人员抱怨背部疼痛。 宇航员患椎间盘突出症的可能性是普通人的四倍。


科学家们正在使用超声波测试非侵入性方法,以评估和测量宇航员的颅内压。 图片:NASA

另一个严重的问题是视力问题。 根据研究,其原因是脑脊液量增加。 因此,压力增加,液体首先将视神经挤压到壳体中,然后沿着视神经纤维之间的空间进入眼球。 结果,发展了远见。

现在有几种方法可以解决微重力问题。 ISS上的宇航员每天在模拟器上训练两个小时,以抵制骨骼,肌肉和血管的退化。 最好的解决方案是人工重力。 从理论上讲,很可能在船上创建它。 实际上-需要太多资源。

放射线



好奇心具有车载RAD仪器,用于确定辐射暴露的强度。 这是第一台旨在收集有关火星表面有害辐射形式数据的设备。

长期暴露于宇宙辐射会严重危害人类健康。 在地球上,我们受到了宇宙射线的保护,因为行星的大气层和磁场就像是盾牌,可以抑制基本粒子和原子核。 最好不要遇到此类颗粒-它们会导致DNA损伤,细胞突变和癌症。 当我们到达火星时,我们将不得不以为地球上没有臭氧层的想法为生-没有什么能防止紫外线辐射。

ISS上空间辐射的日剂量为1 mSv,即西弗特的千分之一。 相比之下,1辐射西弗特与癌症风险增加5.5%有关。 一般来说,没有那么吓人。 当我们离开地球的磁层时,一切都会变得更加糟糕。 在旅途中,宇航员将接受不同类型的学习。 来自太阳的高能亚原子粒子以及超新星爆炸引起的电离辐射极有可能破坏生物组织。 除癌症外,它们还可能引起白内障和阿尔茨海默氏病。

当这些颗粒落入船体时,一些金属原子会散开,从而发射出更快的颗粒。 这称为二次辐射。

来自另一项研究的数据表明,缺少保护磁场会降低人的认知功能(思维速度,学习能力等),并加剧过敏反应。

问题的解决方案? 科学家正在开发减少暴露的方法,例如在船上使用各种保护材料。 但是目前,我们唯一的解决方案是飞行速度。 我们到达红色星球的速度越快,宇航员所受的痛苦就越小。

隔离度



作为准备飞往火星的科学实验的一部分,六个人在夏威夷的一栋圆顶房屋中居住了一年。

精神疾病是宇航员的另一大风险。 精神疾病很难发现,甚至很难治愈。

在船上生活很无聊。 您的所有活动都包含在工作时间表中建立的例行重复。 单调重复的任务导致冷漠,失去兴趣,疏忽和错误。

另一个风险与心理相容性有关。 在开始之前几个月,您需要与可能遇到的人一起住在有限的区域内。

宇航员,以及训练有素,积极性高的人,不愿意抱怨或敏锐地表达自己的情感。 因此,很难识别出一群超专业人士的心理压力迹象。 在地球上,直到发生情感爆炸之前,或更可能是我们优雅的专家悄悄撤退并陷入抑郁,人们才意识到真正的问题。



这就是为什么进行实验时,人们必须在同一房间内彼此锁定。 美国宇航局有夏威夷太空探索模拟和模拟项目,在俄罗斯,他们组织了Mars-500,这是一个模拟载人飞往火星飞行的实验,历时519天。

两项实验均显示出机组人员之间的良好沟通,轻松的互动和随时准备进行团队合作。 实验者面临的最大心理问题是无聊,但这并没有危害整个任务。

但是,获得的数据不能称为客观数据。 实验条件离真正的行星际飞行太远了。 与真正飞往火星的航班不同,任何参与者都可以随时拒绝进一步参与并离开综合大楼。 每个参与者都知道他在地球上(不会在没有空气的空间中死亡),并且模拟只要他自己想要就可以持续下去。 此外,所有参与者都没有遭受宇航员在前往火星途中可能期望的真正疾病。
这个问题没有单一的解决方案。 准备团队需要几个月的测试和仔细的心理选择。 还有一个需要解决的重要问题:是否要将一群同性或不同性别的代表送入太空?

太空生物




细菌在国际空间站上感觉很好,很明显,它将和我们一起飞向火星,然后飞到更远的地方。 同时,失重会抑制某些免疫功能,使人们更容易感染疾病。

空间站的微生物区系正在积极尝试尽其所能。 它具有高湿度和养分就足够了,这样细菌和真菌就开始吃掉塑料绝缘层,在玻璃上生长,并在生长过程中分泌出的酸破坏它。

生命将永远找到自己的方式-生物甚至在国际空间站的外层皮肤上也能生存。
由美国国家航空航天局(NASA)的布莱恩·克鲁什安(Brian Krushian)领导的一组科学家研究了长时间在太空停留如何影响人类免疫系统的功能。 事实证明,在零重力状态下工作约六个月的人的免疫系统效果很差:他们产生T淋巴细胞的能力下降,白细胞计数下降,并且识别异物和细胞的能力下降。 如果船上有危险细菌,这将是一个严重的问题。

显然,我们将无法消灭所有细菌(为此也有必要消灭人类),但是在保持免疫力方面值得做更多的工作。

大空间中的大问题


太空中最大的测试是人体突变,其中免疫系统失效,而药物则无济于事,因为新陈代谢在微重力的影响下发生了变化。

我们如何处理突变和其他问题? 迄今为止,还没有现成的解决方案来消除太空旅行的所有危险,但是埃隆·马斯克 Elon Musk) 支持了几种概念。 特别地,宇宙射线的问题可以借助最佳的船体保护层来解决,该层由船周围的磁场“增强”,使带电粒子流偏转。 此外,寻找有效的抗癌药物的工作仍在继续。

您可以飞快地飞向火星本身-比冲动增加了几个数量级的发动机是半个多世纪以前就开始开发的,并且有了适当的资金和工作安排,就可以实施它们。 但是需要付出很大的努力-因此,尽管科幻小说家在许多年前就写过这篇文章,但21世纪初没有人飞往月球度假。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN406051/


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