في مهمات الفيلم إلى المريخ ، الوصول إلى هناك هو الجزء السهل. المريخ مارك واتني ، على سبيل المثال ، كان بخير إلى أن تركته عاصفة ترابية يدافع عن نفسه. ولكن في الحياة الواقعية ، فإن الأخطار التي تتجاوز الطقس القاسي تواجه أطقم متجهة إلى الكوكب الأحمر.
تقول ليتيسيا فيغا:"من المحتمل أن تكون المهمة إلى المريخ من أربعة إلى ستة أفراد (يعيشون) معًا في علبة بحجم وينيباغو لمدة ثلاث سنوات". إنها كبيرة العلماء المشاركين في برنامج ناسا للبحوث البشرية في هيوستن ، تكساس. سيكون الوقت على الكوكب محصورًا بين رحلة من ستة إلى تسعة أشهر هناك بالإضافة إلى نفس رحلة العودة الطويلة.
بمجرد الوصول إلى الفضاء ، تصبح الجاذبية الصغرى والإشعاع مصدر قلق كبير. تسمح الجاذبية الصغرى بتراكم السوائل في الرأس. هذا يمكن أن يسبب مشاكل في الرؤية. والإبحار في الفضاء سيقذف المغامرين بجزيئات مشحونة عالية الطاقة. يمكن لهذه الأشياء أن تنضغط مباشرة من خلال البطن المعدني للمركبة الفضائية. لا يعرف الباحثون فقط مدى ضرر هذا الإشعاع. ومع ذلك ، تشير الاختبارات المعملية إلى أنه قد يزيد من خطر إصابة رواد الفضاء بالسرطان وأمراض أخرى.
كيف أثرت سنة في الفضاء على صحة سكوت كيلي
ستكون أيضًا رحلة طويلة. يقول إريك أنتونسن:"كان القمر بمثابة رحلة تخييم عندما تفكر في الذهاب إلى المريخ". إنه طبيب طوارئ ومهندس طيران. يعمل في مركز جونسون للفضاء التابع لوكالة ناسا في هيوستن.
يمكن أن تتطور المشكلات الاجتماعية والعقلية بين الأشخاص المحاصرين معًا داخل مركبة فضائية. ولكن بعد ذلك ، توفر ثلاث سنوات وقتًا وفرصة أكبر بكثير للإصابة بالمرض أو الإصابة أكثر من مهمة أبولو التي تستغرق أيامًا إلى القمر. والمريخ يبعد عن الأرض بحوالي 600 مرة عن القمر. حتى الاتصالات ذات السرعة الضوئية ستستغرق حوالي 20 دقيقة للوصول إلى الأرض من المريخ. لذا فإن الاتصال بهيوستن لطلب المساعدة في حالة الطوارئ ليس خيارًا.
يقول أنتونسن:"الحقيقة هي أنه عندما نقوم بالمهمات الأولى إلى المريخ ، هناك احتمال كبير بأن يموت شخص ما". "إذا خرج شخص ما وأصيب بتآكل في مقلة عينه ولم يستجيب لأي شيء على السيارة ، فسيعود جاك أعور".
على الرغم من هذه المخاطر ، أعربت الولايات المتحدة وروسيا والصين ودول أخرى عن خطط لإرسال أشخاص إلى الكوكب الأحمر. ناسا تستعد للقيام بمهمة في ثلاثينيات القرن العشرين. لذلك يعمل الباحثون الآن على مجموعة من الأجهزة الطبية والأدوية للقيام بهذه الرحلة.
قائمة التعبئة هذه في مراحلها الأولى. في بعض الحالات ، لا تزال العناصر الموجودة في تلك القائمة غير عملية إلى حد ما وغير مثبتة. صولجانات التشخيص العالمية هي حلم بعيد المنال. لكن الباحثين يبتكرون بدلات الجاذبية الاصطناعية. إنهم يعملون أيضًا على الأدوية المضادة للإشعاع والأدوات الطبية المصغرة. يأمل العلماء أن تكون هذه جاهزة في غضون عقد تقريبًا. يجب أن يكون ذلك في الوقت المناسب تمامًا للحفاظ على سلامة وصحة المسافرين الأوائل إلى المريخ.
تزوير الجاذبية
يبدو الطفو في الجاذبية الصغرى مريحًا. لكنه سيء بشكل مدهش بالنسبة لك. عندما لا يضطر الجسم إلى سحب وزنه ، تضعف العضلات والعظام.
كانت هذه مشكلة كبيرة في الأيام الأولى لرحلات الفضاء. في يونيو 1970 ، أمضى طاقم سويوز 9 السوفيتي 18 يومًا في الفضاء. عندما هبطوا ، كان أحد رواد الفضاء ضعيفًا لدرجة أنه لم يستطع حمل خوذته الخاصة أثناء خروجه من كبسولة الهبوط. اليوم ، رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية لديهم طرق للحفاظ على قوتهم. يمارسون الرياضة لبضع ساعات كل يوم. لكن المشاكل الأخرى المتعلقة بالحياة في الجاذبية الصغرى تظل دون حل.
عادة ما تحافظ جاذبية الأرض على السوائل في الجسم من الانجراف نحو الرأس. لكن في الفضاء ، تتحرك تلك السوائل لأعلى. هذا يزيد الضغط داخل الجمجمة. يقول توماس مارشبورن:"إذا جلست على كرسي ووضعت رأسك بين ركبتيك ... فهذا نوع من الإحساس". إنه رائد فضاء في وكالة ناسا قضى خمسة أشهر على متن محطة الفضاء في عام 2013.
يعاني حوالي نصف رواد الفضاء من مشاكل في الرؤية في الفضاء ، مثل طول النظر. تتذكر مارشبيرن:"واجهت صعوبة أكبر في قراءة المفاتيح الموجودة على الكمبيوتر المحمول". يعتقد الباحثون أن السبب وراء ذلك هو الضغط المرتفع المستمر خلف العين.
يؤدي انعدام الوزن أيضًا إلى إرباك أعضاء استشعار الجاذبية في الأذن الداخلية. تلعب هذه الأعضاء دورًا في التوازن والتحكم الحركي. بالعودة إلى الأرض ، يقول مارشبورن:"يمكنني السير في خط مستقيم بسهولة تامة بحلول نهاية ذلك اليوم". "لكن الأمر استغرق مني بضعة أيام قبل أن أتمكن من السير حول زاوية" دون الوقوع في الحائط.
للمساعدة في حل هذه المشكلات ، يمكن تجهيز مركبة فضائية بآلات الجاذبية الاصطناعية. نوع واحد هو غرفة الضغط السلبي السفلي ، أو LBNP. شخص ما يختم بداخله من الخصر إلى أسفل. ثم يقوم الجهاز بتطبيق ضغط الفراغ على النصف السفلي من الجسم. هذا الضغط يعيد خلق سحب الجاذبية للأسفل. يغرس قدم الشخص بقوة على أرضية الغرفة. كما أنه يجذب سوائل الجسم نحو الساقين.
في اختبار واحد لهذا المفهوم ، قام 10 متطوعين بإغلاق الجزء السفلي من أجسامهم داخل غرفة LBNP. كان عليهم الاستلقاء لجلب الضغط داخل الجمجمة - ذلك داخل جماجمهم - أقرب إلى ما سيكون عليه في الفضاء. عندما ينتقل شخص ما على الأرض من الوقوف إلى الاستلقاء ، يرتفع هذا الضغط من حوالي 0 ملم زئبق إلى حوالي 15 ملم زئبقي. هذا أقرب إلى ما يعتقد أن رواد الفضاء يواجهونه في الفضاء. في اختبارات LBNP ، زاد الباحثون ببطء ضغط الفراغ بالجهاز. وانخفض متوسط الضغط داخل الجمجمة للمجندين من 15 إلى 9.4 ملم زئبق. شارك الباحثون تفاصيل هذا العام الماضي في مجلة علم وظائف الأعضاء .
يقول آلان هارجينز:"لا نعرف حقًا في الوقت الحالي كم من الوقت [في LBNP] نحتاجه لحماية الجسم" من تحولات السوائل الضارة في الفضاء. إنه عالم فسيولوجي فضاء يعمل في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو. ولكن في حالة أن يصبح LBNP جزءًا رئيسيًا من يوم رائد فضاء ، قام فريق Hargens ببناء نموذج أولي لبدلة LBNP للفضاء. يمكن ارتداؤها أثناء النشاط اليومي. تتكون البدلة من زوج من وزرة مع حذاء مدمج. إنه يغلق حول الخصر. يسحب ضغط الفراغ من يرتديها إلى أسفل على نعل الحذاء. يقول هارجنز إن أجهزة LBNP هذه "هي شكل مبكر من الجاذبية الاصطناعية".
خيار آخر هو جهاز طرد مركزي. يستخدم هذا الجهاز قوة الطرد المركزي لمحاكاة الجاذبية. إنه نفس التأثير الذي يحافظ على الماء في قاع دلو عند تأرجحه فوق رأسك. يبدو جهاز الطرد المركزي المصمم لمساعدة رواد الفضاء في الجاذبية الصغرى مثل دائري به أسرة بدلاً من المهور. الراكب مستلقي على سرير ، متجهًا رأسه نحو مركز الرف الدائري. ثم يدور الكاروسيل. هذا يبذل قوة طرد مركزي أفقية باتجاه القدمين. هذه القوة تعادل قوة سحب الجاذبية لأسفل.
سيكون إطلاق جهاز طرد مركزي بحجم الغرفة أصعب بكثير من إطلاقه في مركبة فضائية من بدلة LBNP. لكن يعتقد بعض الباحثين أن جهاز الطرد المركزي لكامل الجسم قد يحارب مشكلات الجاذبية الصغرى التي لا يستطيع LBNP القيام بها. وتشمل هذه مشاكل الأذن الداخلية.
تدرس راتشيل سيدلر قضايا التحكم في حركة الجسم في جامعة فلوريدا في غينزفيل. كانت جزءًا من فريق بحث في تأثيرات جهاز الطرد المركزي على التحكم في المحركات. لتقليد الحياة في الجاذبية الصغرى ، أبقوا 24 متطوعًا في السرير لمدة 60 يومًا. قام ستة عشر من المجندين بالدوران في جهاز طرد مركزي لمدة إجمالي 30 دقيقة كل يوم. الثمانية الآخرون لم يحصلوا على الرحلة اليومية. قبل الراحة في الفراش وبعدها ، تم اختبار توازن المشاركين. هم أيضا تم المناورة في مسار عقبة. يقول سيدلر:"لقد تلقينا للتو نظرة أولية خاطفة جدًا" على البيانات ، ولكن "يبدو أن الجاذبية الاصطناعية كانت مفيدة" للتحكم في المحرك.
تستعد للإشعاع
الجاذبية الصغرى على الأقل هي تحدٍ مألوف لرواد الفضاء. يختلف التعرض المزمن لإشعاع الفضاء السحيق. لم يواجه أي إنسان هذا من قبل.
النظام الشمسي مغمور في جسيمات مشحونة تسمى الأشعة الكونية المجرية. يسافرون بسرعة تقارب سرعة الضوء ، ويمكنهم تمزيق المعدن مثل المناديل الورقية. ويمكنهم قتل الخلايا أو خلق طفرات في الحمض النووي. يحمي المجال المغناطيسي للأرض رواد الفضاء في المحطة الفضائية إلى حد كبير من هذه الكرات المدمرة الصغيرة ، تمامًا كما يحمي الناس على الأرض. لكن الطاقم المتجه إلى المريخ سيكون مكشوفًا تمامًا. في طريقهم إلى الكوكب الأحمر ، من المتوقع أن يتلقى رواد الفضاء ما يقرب من ملي سيفرت من الإشعاع يوميًا. هذا يساوي تقريبًا إجراء فحص تصوير مقطعي محوسب لكامل الجسم كل ستة أيام.
الأشخاص الوحيدون الذين انغمسوا تمامًا في إشعاع الفضاء السحيق هم أولئك الذين ذهبوا إلى القمر. لكنهم تعرضوا لأقل من أسبوعين. يقول إيمانويل أوركويتا في مهمة إلى المريخ ، "نحن لا نعرف بالضبط ما الذي سيحدث للبشر عندما يتعرضون لهذه الأنواع من التعرض". إنه باحث في طب الفضاء في كلية بايلور للطب في هيوستن. ولكن بناءً على التجارب المعملية ، فإن هذا الإشعاع لن يمنح رواد الفضاء أي قوى خارقة.
في الاختبارات التي أجريت على الحيوانات والأنسجة البشرية ، أدت حزم الجسيمات المصممة لتقليد إشعاع الفضاء إلى تدهور أنسجة القلب والأوعية الدموية. يشير ذلك إلى أن طاقم المريخ قد يكون أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. وبالمثل ، تشير الدراسات التي أجريت على القوارض المعرضة للإشعاع إلى أن إشعاع الفضاء يضر بالوظائف العقلية.
يقول بيتر غويدا:"هناك أيضًا قدر كبير من البيانات حول قدرة الإشعاع على إحداث السرطان" في الرئتين والكبد والدماغ. يعمل في مختبر Brookhaven الوطني في أبتون ، نيويورك وهناك يدرس التأثيرات البيولوجية للإشعاع.
إن التأثيرات الإشعاعية المخيفة التي تظهر في حيوانات المختبر أو الخلايا المستزرعة لا تعطي سوى تلميحات حول المخاطر المحتملة. الفأر ليس بشخص. خلايا الدماغ في الطبق لا تصنع دماغًا. أيضًا ، تحصل الحيوانات والخلايا عادةً على جرعة الإشعاع على مستوى مهمة المريخ بأكملها في جلسة واحدة أو في سلسلة من التعريضات على مدار أسابيع أو شهور. هذا ليس نفس الشيء مثل الحصول على تعريضات منخفضة المستوى ثابتة. لا تزال البيانات من هذه التجارب مقلقة. لذلك يختبر الباحثون العديد من العلاجات المضادة للإشعاع.
يقول Guida إن أحد أكثر هذه المواد الواعدة هو مضادات الأكسدة. تشمل الخيارات الفيتامينات A و E. والآخر هو سيلينوميثيونين. إنه مكون موجود في بعض المكملات الغذائية. ويقول إنه على مستويات مختلفة ، فقد ثبت أنها تقلل من الآثار الضارة للإشعاع.
المشكلات الطبية يتعرض رواد الفضاء لخطر كبير نسبيًا للتطور أثناء تواجدهم في الفضاء:
- الطفح الجلدي / تهيج الجلد
- دوار الحركة
- الأرق
- جلطات الدم
- آلام الظهر
- احتقان الأنف
- حصوات الكلى
- طول النظر
حتى الاستفادة من القوى الطبيعية المضادة للأكسدة الموجودة في التوت قد تساعد. في إحدى التجارب ، تم تغذية الفئران بالطعام الممزوج بمسحوق التوت المجفف بالتجميد لمدة أربعة أسابيع. يبدو أنهم كانوا أفضل أداءً قليلاً في اختبار الذاكرة بعد التعرض لجسيمات مشحونة عالية الطاقة مقارنة بالفئران التي تم إطعامها طعامًا عاديًا.
الشرح:ما هي مضادات الأكسدة؟
تقول مرجان بورما إن مضادات الأكسدة وحدها قد لا تكون جيدة بما يكفي. إنها عالمة أحياء إشعاعية في جامعة أركنساس للعلوم الطبية في ليتل روك. Boerma في فريق يختبر ما إذا كان الأسبرين وغيره من مضادات الالتهاب (بما في ذلك شكل من أشكال فيتامين E) يمكن أن تساعد في تقليل الضرر الذي يلحق بالخلايا من الجزيئات عالية الطاقة. قد يستغرق الأمر مجموعة متنوعة من الأدوية. أو قد يكون عصيرًا ممزوجًا بعناية. لا يزال العلماء بعيدين عن تحديد الوصفة الدقيقة لنظام مكافحة الإشعاع هذا ، على حد قولها.
رائد فضاء ، يشفي نفسك
سيتعين على زوار المريخ أيضًا التعامل مع الأمراض والإصابات غير المتوقعة. ولن يتمكن مركز التحكم في المهمة من التحدث إليهم خلال حالة الطوارئ.
قد يشمل طاقم المريخ طبيبًا. يقول أوركويتا:"لكن هذا الشخص يمكن أن يمرض أيضًا". ولن يكون أحد خبيرا في كل شيء طبي. من الناحية المثالية ، ستكون مركبة الفضاء المريخية مزودة بذكاء اصطناعي. يمكن للذكاء الاصطناعي أن يتفحص الأعراض التي يعاني منها رائد الفضاء ثم يوصي بإجراء الفحوصات الطبية والتشخيصات وتعيين العلاجات.
ولكن اليوم ، يمكن الاعتماد على "د. الذكاء الاصطناعي "ليس قريبًا من الواقع.
في الوقت الحالي ، أكثر أدوات فحص الأعراض تعقيدًا هي أدوات مثل VisualDx. يستخدم العاملون في مجال الرعاية الصحية هذا البرنامج التشخيصي في المستشفيات والعيادات. يجيب المستخدم على أسئلة حول مريض. يمكن أن تشمل هذه الأعراض والميزات مثل العمر أو الجنس أو الخلفية العرقية. ثم يضيق البرنامج التشخيصات الممكنة. بالنسبة لأمراض الجلد ، يمكن لـ VisualDx أيضًا تحليل صور بشرة شخص ما. يتم توسيعه الآن لمساعدة المستخدمين في تقييم عمليات الفحص بالموجات فوق الصوتية.
آرت بابير هو طبيب أمراض جلدية والرئيس التنفيذي لشركة VisualDx. صمم هو وفريقه نسخة من النظام للاستخدام في الفضاء السحيق. يعمل على جهاز كمبيوتر محمول بدون انترنت. لا يتعين على البرنامج أن يأخذ في الحسبان كل تشخيص محتمل. من غير المحتمل أن يصاب رائد الفضاء بمرض من المناطق الاستوائية ، على سبيل المثال. بدلاً من ذلك ، سيركز على الحالات الطبية التي من المحتمل أن يصاب بها رواد الفضاء. وتشمل هذه الطفح الجلدي وحصى الكلى.
دوغلاس إيبرت هو عالم فسيولوجي للرحلات الفضائية وعالم في طب الفضاء يعمل لدى KBR، Inc. في هيوستن. وهو جزء من مجموعة تقوم بتطوير أداة برمجية تسمى دعم المسؤول الطبي المستقل ، أو AMOS. سيساعد في توجيه رواد الفضاء من خلال الإسعافات الأولية والفحوصات الطبية. تستخدم نسخة مبكرة منه الصور ومقاطع الفيديو. يمكن أن يعلم هؤلاء المبتدئين كيفية إجراء فحص العين ، على سبيل المثال ، أو إدخال أنبوب التنفس.
اختبر الباحثون نموذجًا أوليًا لـ AMOS مع حوالي 30 مجندًا ليسوا أطباء. تعلم هؤلاء الناس كيفية إجراء العديد من الإجراءات الطبية. ثم عادوا بعد ثلاثة إلى تسعة أشهر للقيام بالإجراءات مرة أخرى. يمكنهم استخدام البرنامج ، حسب الحاجة ، لإرشادهم. هذا يحاكي الطريقة التي يستخدم بها رائد الفضاء AMOS للتدريب المبدئي والدعم اللحظي أثناء الطوارئ.
القياس
تعلم حوالي 30 من غير الأطباء الإسعافات الأولية من نظام برمجي مصمم لمساعدة رواد الفضاء. بعد أشهر من التدريب ، كان أداء هؤلاء الأشخاص جيدًا ، باستثناء إدخال أنبوب التنفس والأنبوب الوريدي.
المصدر:د. ايبرت وآخرون / ورشة عمل الباحثين في برنامج ناسا للبحوث البشرية 2020
أجرى حوالي 80 في المائة من هؤلاء الأشخاص فحوصات العين والموجات فوق الصوتية بدقة. حوالي 70 بالمائة أدخلوا حقنة وريدية بشكل صحيح. عندما يتعلق الأمر بمهمة أكثر صعوبة - إدخال أنبوب التنفس - قام نصفه فقط بسحبه. أبلغ إيبرت وزملاؤه عن هذا في يناير في جالفيستون ، تكساس. قدموه في ورشة عمل حول برنامج الأبحاث البشرية التابع لوكالة ناسا.
المسح والاختبار الطبي للفضاء
في أبريل ، نجح رواد الفضاء على متن المحطة الفضائية في استخدام البرنامج الجديد. ساعدهم في فحص الكلى والمثانة باستخدام الموجات فوق الصوتية. وقد فعلوا ذلك بدون مساعدة من السيطرة الأرضية.
عند إجراء الفحوصات الطبية ، لن يحصل رواد الفضاء على سفينة الفضاء Enterprise خليج المرضى تحت تصرفهم. سوف يحتاجون إلى أجهزة طبية صغيرة تناسب المركبة الفضائية.
بالنسبة للتصوير الطبي ، يضع باحثو طب الفضاء أعينهم على جهاز جديد للموجات فوق الصوتية. يسمى Butterfly iQ ، يمكنه تصوير أجزاء مختلفة من الجسم. إنه يستبدل مجموعة متنوعة من الأجهزة اللازمة عادةً للقيام بذلك بمسبار واحد بحجم ماكينة الحلاقة الكهربائية. هذا المجس خفيف الوزن ويعرض الصور على تطبيق جوال.
تعمل شركة 1Drop Diagnostics على تطوير شرائح بحجم بطاقة الائتمان لاكتشاف العلامات الكيميائية للمرض. يقوم بتحليل عينات الدم من وخز الإصبع. كما تعمل الشركة على اختبارات الدم المحمولة لرواد الفضاء.
يجب أن تكون المجموعة الطبية التي يستخدمها رواد الفضاء لإصلاح بعضهم البعض صغيرة وخفيفة الوزن. لتحديد ما يتم تضمينه في مجموعة الإسعافات الأولية ، يستخدم الباحثون النموذج الطبي المتكامل التابع لناسا. يتنبأ هذا النموذج بالمشكلات الصحية التي من المرجح أن يعاني منها رواد الفضاء في مهمة معينة.
يقوم الباحثون بإدخال تفاصيل المهمة. قد يشمل هذا المكان الذي يتجه إليه الطاقم. كما سينظر في الأجناس والظروف الموجودة مسبقًا لرواد الفضاء. ثم يقوم النموذج بتشغيل الآلاف من عمليات محاكاة المهمة. يقيس مخاطر إصابة هذا العضو بأي شيء من الإمساك إلى النوبة القلبية. ثم يمكن للمخططين تحديد أولويات مستلزمات الأدوات الطبية.
استخدم إيبرت من KBR في هيوستن وفريقه هذا النظام بالفعل لبناء قائمة تعبئة أولية للإسعافات الأولية. إنها مهمة التحليق فوق القمر التي خططت لها وكالة ناسا في عام 2022. لهذه الرحلة التي تستغرق ثلاثة أسابيع ، فإن مجموعة الإسعافات الأولية بسيطة جدًا. ويشمل الأدوية لأشياء مثل آلام الظهر ودوار الحركة.
يقول إيبرت إن التعبئة من أجل المريخ ستكون لعبة كرة جديدة تمامًا. لكن لا يزال أمام الباحثين عقد على الأقل لتقليص معداتهم إلى الحجم ومعرفة مزيج الإمدادات التي ستمنح رواد فضاء المريخ أفضل فرصة للنجاة من رحلتهم الملحمية.
