Susana Zanello jest ekspertem w przystosowywaniu ludzi do życia w kosmosie. Zaproszona jako gość w Ecole Federal de Lausanne (EPFL), podzieliła się swoim spojrzeniem na eksplorację, eksplorację kosmosu, przyszłe podróże na Marsa i nie tylko. Publikujemy wywiad przedstawiony na Phys.org.
Podróże kosmiczne wpływają na ludzkie ciało znacznie silniej, niż nam się wydaje. Susana Zanello specjalizuje się w tych efektach. Biolog, pracuje w Wydziale Nauk o Życiu o Przestrzeni Kosmicznej w Houston, instytucji wspierającej prace NASA. Jego misją jest badanie przystosowania człowieka do życia w kosmosie, identyfikacja związanych z tym zagrożeń i opracowywanie środków zaradczych, aby zachować zdrowie astronautów podczas prowadzenia misji rozpoznawczych.
W jaki sposób ten EPFL pozostanie pomocny w twoich badaniach?
Przyjechałem tutaj, aby dowiedzieć się więcej o miniaturyzacji i zebrać kilka pomysłów. W medycynie kosmicznej potrzebujemy urządzeń o niewielkich wymiarach, które pozwolą na analizy w locie i monitorowanie stanu zdrowia w czasie rzeczywistym: do pomiaru pulsu, ciśnienia krwi, częstości oddechów i temperatury astronautów. Ponadto musi istnieć sposób na zebranie danych o stanie zdrowia całej załogi. To ważna kwestia, ponieważ istnieje wiele ograniczeń w przestrzeni: dostępna przestrzeń, czas załogi, waga przedmiotów, które tam zabieramy. Dlatego szukamy nowych mikro i nanotechnologii, aby tworzyć mniejsze i lepsze urządzenia.
Jakie są najważniejsze przejawy lotów kosmicznych w organizmie?
Życie poza Ziemią jest trudne. W procesie ewolucji życie przystosowało się do tej planety. W kosmosie jednym z głównych zagrożeń jest mikrograwitacja - brak grawitacji. Oczywistą konsekwencją jest utrata gęstości mineralnej kości. Tam na górze po prostu nie musisz nieustannie walczyć z siłą grawitacji, tak jak to robimy na Ziemi.
W ten sposób szkielet po prostu nie musi nas wspierać. Ciało ludzkie zaczyna się przystosowywać, zmniejszając gęstość macierzy kostnej i inaczej przetwarzając wapń. Prowadzi to do utraty wytrzymałości kości, co zwiększa ryzyko złamań po powrocie na Ziemię, a także kamieni nerkowych.
Promieniowanie kosmiczne to kolejne ważne zagrożenie dla życia w kosmosie. Ziemskie pole magnetyczne jest skuteczną tarczą, która zapobiega przedostawaniu się większości cząstek o wysokiej energii do powierzchni planety. Poza pasami Van Allena lub na innych planetach będziemy nieustannie bombardowani potężnymi protonami słonecznymi i galaktycznymi promieniami kosmicznymi.
Film promocyjny:
Istnieją mocne dowody na to, że mogą przenikać przez nasze ciała i wchodzić w interakcje z DNA. W dłuższej perspektywie istnieje ryzyko związane ze zmianami DNA, pojawieniem się raka, dlatego potrzebne są poważne badania.
Czy Twoja praca koncentruje się na zmianach w wizji astronautów?
Na początku XXI wieku zaczęliśmy obserwować spadek ostrości wzroku astronautów po tym, jak spędzili czas na ISS, Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dalsze badania wykazały zmiany w kształcie oczu, spłaszczenie gałki ocznej i zgrubienie tylnej części oka na początku nerwu wzrokowego. 60% astronautów doświadcza osłabienia wzroku, w niektórych przypadkach jest to nieodwracalne. Dlatego NASA uważa to za priorytetowe zagrożenie dla zdrowia.
Co powoduje tę utratę wzroku?
Uważamy, że jest to spowodowane przemieszczaniem się płynów w organizmie. Na Ziemi płyny mają tendencję do przemieszczania się w kierunku stóp. Ich ruch i zastawki w żyłach nóg pomagają pompować krew z powrotem do serca. W mikrograwitacji ten system nie jest już potrzebny, a płyn jest pompowany do głowy.
Prowadzi to do pojawienia się opuchniętej twarzy i udek kurczaka, a także, być może, do zwiększonego ciśnienia wewnątrzczaszkowego. Naukowcy wysuwają hipotezę, że gdy wzrasta ciśnienie w płynie mózgowo-rdzeniowym, zmienia się ciśnienie w oczach, co wpływa na ostrość wzroku.
Jakie badania zamierzasz przeprowadzić w przyszłości?
Istnieją fizjologiczne oznaki adaptacji, które możemy zaobserwować, a także te leżące u ich podstaw na poziomie molekularnym. Geny mogą być wyrażane na różne sposoby w przestrzeni, co prowadzi do pewnych zmian fizjologicznych. Badania, które teraz prowadzę, powinny odpowiedzieć na te pytania. Ale znowu, istnieje wiele ograniczeń w przeprowadzaniu eksperymentów w kosmosie.
Teraz astronauci mieszkają tam do sześciu miesięcy, a tylko dwóch z nich zdecydowało się na roczną misję. Ale kiedy mówimy o innych odległych miejscach, takich jak Mars, mówi się o potrzebie długich misji. Aby dowiedzieć się, co może się wydarzyć podczas takich podróży, musimy przeprowadzić eksperymenty nie tylko na ISS, ale także na ziemskich odpowiednikach baz kosmicznych, na platformach symulujących warunki kosmiczne.
Jakie są główne wyzwania związane z podróżowaniem na Marsa?
Taka misja zajmie co najmniej trzy lata. Pierwsze ryzyko jest fizjologiczne. Aby to zmierzyć, musimy wziąć pod uwagę czas trwania, odległość, izolację, zamknięcie w ograniczonej liczbie osób, stres związany z dużym obciążeniem pracą i presję związaną z koniecznością odniesienia sukcesu. Po przybyciu na Marsa jest lepiej: częściowa grawitacja. Twoje kości otrzymają natychmiastową stymulację, a tempo spadku gęstości kości zmniejszy się. Ale znowu na powierzchni astronauci są narażeni na promieniowanie o wysokiej energii. Nie wspominając o surowym klimacie, kurzu i potrzebie dobrego jedzenia.
A co z innymi planetami?
Oczywiście zaczynamy myśleć o bardziej odległych obiektach, takich jak księżyc Jowisza Europa, na którym odkryto wodę. Ale on jest znacznie dalej. Poza tym, wierzcie lub nie, chociaż Mars wydaje się być martwą planetą, nadal jest stosunkowo przyjazny w porównaniu z resztą. Jego wielkość i rotacja są podobne do Ziemi. Dzień trwa prawie 24 godziny. To ważne dla osób przyzwyczajonych do życia w takich warunkach. Na przykład życie na planecie z 10-godzinnym dniem życia może powodować wiele skutków ubocznych dla organizmu.
Czy jesteśmy zbyt przyzwyczajeni do warunków ziemskich, aby latać w kosmos?
Doświadczenie pokazuje, że potrafimy dostosować się do nowego środowiska. Oczywiście zawsze będzie istniało pewne ryzyko. Musimy dokładnie określić poziomy tych potencjalnych zagrożeń. Ale nie możemy ignorować pragnienia eksploracji przez ludzi. Nawet przy dużym ryzyku zawsze znajdzie się ktoś, kto chce rzucić się w nowe i nieznane.