Podróże kosmiczne – jeśli mają się upowszechnić i pozwolić nam stanąć kiedyś np. na Marsie – wymagają rozwiązania dwóch zasadniczych problemów. Poza Ziemią astronauci narażeni są na negatywne skutki ekspozycji na promieniowanie kosmiczne oraz przebywania w mikrograwitacji. To pierwsze zagrożenie traktowane jest bardzo poważnie. Natomiast mikrograwitacja, zwana mniej poprawnie nieważkością, kojarzy się raczej przyjemnie. Najczęściej ze swobodnym pływaniem w powietrzu, lekkością i wolnością, na Ziemi znaną najwyżej nurkom.
Niestety, zbyt małe ciążenie jest bardzo groźne dla organizmu pochodzącego z planety, na której bez przerwy działa na niego siła ciężkości rzędu 700 newtonów. To mniej więcej siła, z jaką gryziemy np. jabłko. Nasz gatunek wyewoluował w warunkach stałego działania tej siły i jest mu ona niezbędna do życia. Jej brak – choć pozwala nakręcić widowiskowe filmy, pokazujące astronautów fruwających swobodnie po Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – jest szkodliwy dla zdrowia.
Co grozi astronautom w warunkach mikrograwitacji?
Badaniem tego zagadnienia zajmuje się od dawna Christopher E. Mason, genetyk kierujący realizowanym przez NASA Badaniem Bliźniąt. To szczegółowa obserwacja stanu zdrowia braci bliźniaków Marka i Scotta Kelly’ego, z których jeden przebywał na orbicie o wiele dłużej niż drugi. W wywiadzie, który opublikowaliśmy w listopadowym magazynie „Focus”, Mason mówił, że mikrograwitacja to wyzwanie, z którym na razie nie umiemy sobie zbyt dobrze poradzić.
– Zmniejszona grawitacja masakruje układ odpornościowy i układ krążenia – opowiadał. – Moglibyśmy mieć na statkach obracające się platformy albo buty magnetyczne – jak w serialu „The Expanse” – ale żadnej z tych rzeczy jeszcze nie wynaleziono. Mikrograwitacji nie ma więc jak obejść. Oczywiście organizm w krótkim terminie się dostosowuje. Wielu astronautów ma np. wyrzuty kortyzolu albo innych sygnatur stresu układu odpornościowego. Ich ciała naprawdę reagują na pobyt w kosmosie i jest to bardzo niekomfortowe – podkreślał Mason.
Jak bardzo? Często przywoływanym skutkiem podróży na orbitę są nieopanowane mdłości. – Tego rodzaju kłopoty ma większość astronautów w ciągu pierwszych 24 godzin lotu – wspomina Tim Peake w książce „Zapytaj astronautę”. Winna jest choroba lokomocyjna powodowana przez tzw. konflikt sensoryczny. Układ przedsionkowy w uchu wewnętrznym człowieka nagle zaczyna dostarczać mózgowi zupełnie innych informacji niż płyną z oczu i systemu propioceptywnego (informującego o położeniu naszych części ciała). W uproszczeniu – gdy w stanie nieważkości ruszasz głową, ucho powiadamia mózg, że wstajesz i się kładziesz, podczas gdy według oczu stoisz nieruchomo.
W rezultacie, jak pisała w książce „Ale kosmos” Mary Roach, na chorobę lokomocyjną cierpi od 50 do 75 proc. astronautów. „To dlatego rzadko pokazuje się filmiki z newsami ze statków kosmicznych z pierwszego czy drugiego dnia lotu. Wszyscy gdzieś tam haftują po kątach” – mówi cytowany przez Roach Mike Zolensky z NASA.
Astronauci mają problemy z krążeniem
Jakby tego było mało, czym dłuższy pobyt w kosmosie, tym zdrowotne problemy robią się poważniejsze. Ich badaniem zajmuje się kardiolog Benjamin Levine z Centrum Medycznego UT Southwestern. Dr Levine swoją przygodę z medycyną kosmiczną zaczął już w latach 90. poprzedniego wieku od monitorowania ciśnienia astronautów w kosmosie.
W 2018 roku zespół dr Levine’a ustalił, że spędzenie sześciu miesięcy w warunkach zerowej grawitacji zwiększa ryzyko wystąpienia migotania przedsionków – zaburzenia rytmu serca, które może prowadzić m.in. do udarów niedokrwiennych mózgu.
– A to nie wszystko – mówi Levine. – Prawdopodobnie istnieje wiele innych skutków oddziaływania mikrograwitacji na ciśnienie, szczególnie w mózgu, których jeszcze nie zbadaliśmy. Astronauci skarżą się np. na coś, co nazywają „kosmicznym ogłupieniem” („brain stupids”). Po prostu na orbicie popełniają więcej błędów niż czują, że powinni. Czy ma to związek ze zmienionym ciśnieniem, jeszcze nie wiadomo – dodaje naukowiec.
Astronauci mają problemy z widzeniem
Jednak wiadomo, jak mikrograwitacja wpływa na funkcjonowanie wzroku. Jedną z bolączek, z którą NASA próbuje się uporać, jest tzw. zespół nerwowo-oczny, wywołany przebywaniem w przestrzeni kosmicznej (ang. spaceflight associated neuro-ocular syndrome, SANS).
Co grozi astronautom, których dotknie SANS? Jak się okazuje, podczas wielomiesięcznego pobytu w kosmosie ludzka gałka oczna dosłownie się spłaszcza. Dochodzi do spuchnięcia nerwu wzrokowego – drogi, którą bodźce wizualne przekazywane są z siatkówki do mózgu – i kłopotów z widzeniem.
W rezultacie, jak podaje NASA, po półrocznym pobycie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej problemy ze wzrokiem ma połowa astronautów. Cierpią na nadwzroczność, która utrudnia im czytanie. Czasem nawet potrzebują pomocy kolegów przy wykonywaniu eksperymentów.
Przyczyną problemów jest ciśnienie, jakie na gałkę oczną wywierają płyny ustrojowe – krew i płyn mózgowordzeniowy. To ciśnienie jest większe niż na Ziemi, gdzie za każdym razem, gdy wstajemy z łóżka, płyny wewnątrz naszego ciała siła grawitacji ciągnie w dół. W kosmosie jednak nie można „wstać” – w rezultacie w głowie astronauty zbiera się prawie 2 kg płynów wywierających stałe ciśnienie na oczy.
Rozwiązaniem problemu z oczami astronautów ma być próżniowy śpiwór
Większość objawów SANS na szczęście znika, gdy astronauci wrócą na Ziemię. Tam znów mogą wstawać i się kłaść. Jednak NASA, przygotowując się do załogowej misji na Marsa, szuka konkretnych rozwiązań inżynieryjnych, które zagwarantują, że wysłani w kosmos astronauci po drodze nie oślepną.
Jedno z nich przetestował zespół dr Levine’a. To przypominający kokon próżniowy śpiwór, który sprawia, że nawet w pozycji leżącej płyny wewnątrz ciała przesuwają się w jego dolną połowę.
Badanie, które to wykazało, było jednym z tych prostszych. 10 ochotników, którzy wzięli w nim udział, przez trzy dni miało po prostu leżeć. Już tyle czasu wystarczyło, by ich gałka oczna zaczęła się nieznacznie odkształcać. Jednak gdy ochotnicy podczas trzydobowego eksperymentu wkładani byli na osiem godzin do próżniowego śpiwora, efekt udało się zniwelować.
– [SANS] to jeden z najbardziej krytycznych problemów medycznych związanych z lataniem w kosmos odkrytych w ostatniej dekadzie – podkreśla dr Levine. I dodaje: – Jestem bardzo wdzięczny ochotnikom, dzięki którym udało nam się lepiej zrozumieć i, mam nadzieję, rozwiązać ten problem.
Źródła: JAMA Ophthalmology, EurekAlert, NASA