A furcsa, halálos hatások, amelyeket a Mars gyakorolna a testedre

Az emberi test azon képessége, hogy alkalmazkodjon a földi környezetek szélsőségeihez, a Föld pályája és a Hold szempontjából nagyrészt lényegtelen volt. A Mars azonban más léptékű és jellegű kihívást jelent. Az élet a Földön az elmúlt három és fél milliárd év alatt változatlan gravitációs térben alakult ki. Vegye el a gravitációt, és testünk virtuális idegenné válik számunkra.

Már jóval Gagarin első űrrepülése előtt elképzeltük, hogy embereket küldünk a Marsra. Wernher von Braun, a Neil Armstrongot és Buzz Aldrint a Holdra szállító Saturn V hordozórakéta főépítésze 1965-öt tervezte annak az időpontnak, amikor az első emberek megérkezhetnek a Marsra. Azóta több mint ezer különböző műszaki tanulmány készült, amelyek többsége azt feltételezi, hogy a Mars valamivel több mint 20 évet feküdt a jövőben.

De ott maradt a Mars: mindig a jövőnkben.

Az űr nem egyetlen cél. A Föld, a Hold és a Mars pályája nagyon különböző utakat és kihívásokat jelent. Mivel a veszélyek közvetlenebbek és drámaibbak voltak a korábbi küldetéseknél - katasztrofális robbanások, amelyek túlélését senki sem remélhette -, az emberi test azon képessége, hogy alkalmazkodjon a földi környezetek szélsőségeihez, nagyrészt lényegtelen volt.

A Mars azonban más léptékű és jellegű kihívást jelent: ez inkább maraton, mint sprint. Itt a gravitációs terhelés hiánya új dimenziót kap, átalakulva az újdonságból kúszó fenyegetéssé, mert az élet a Földön az elmúlt három és fél milliárd év alatt változatlan gravitációs térben alakult ki. Ebben az összefüggésben nem lehet meglepő, hogy élettanunk nagy részét a gravitáció határozza meg - vagy függ attól -.

Vegye el a gravitációt, és testünk virtuális idegenné válik számunkra.

Ez a tested. Ez a tested a Marson

Mindennapi életünkben a gravitáció az a gyalogos fizikai erő, amely a földhöz ragasztott bennünket. Menned kell az utadból - fel kell másznod egy sziklára vagy ki kell ugranod a repülőgépből -, mielőtt az elkezdné követelni a figyelmedet.

De folyamatosan érzékeljük a gravitáció hatásait és ellenük dolgozunk, nagyrészt öntudatlanul.

[Kevin Fong] (https://twitter.com/Kevin_Fong) orvosdoktor, aki asztrofizikai és mérnöki diplomával is rendelkezik. A londoni University College fiziotanának tiszteletbeli előadója, valamint a Magasság, űr és extrém környezetgyógyászat központjának alapítója és társigazgatója. Fong a NASA humán alkalmazkodási és ellenintézkedési irodájával dolgozott a houstoni Johnson Űrközpontban és az orvosi műveleti csoporttal a Cape Canaveral Kennedy Űrközpontban.

A gerincoszlopot körülvevő és magasan tartó quadriceps, fenék, borjak és erekerincek nélkül a gravitáció az emberi testet magzati gömbbé varázsolná, és a padlóhoz közel tekeredne. Ezeket az izomcsoportokat a gravitációs erő formálja, állandó testmozgás állapotában, állandóan terhelve és kirakva mindennapi életünk során. Ezért a hús tömege, amely a combjaink nagy részét képezi, és a térd meghosszabbításán és kiegyenesítésén dolgozik, a test leggyorsabban pazarló csoportja.

Az űrben repült patkányok quadricepsájának változását ábrázoló kísérletek során a teljes izomtömeg több mint egyharmada elveszett kilenc napon belül.

Csontjainkat is a gravitációs erő formálja. Hajlamosak vagyunk csontvázunkat meglehetősen inertnek gondolni - alig több, mint egy állvány, amelyre a húst vagy a biológiai páncélzat rendszerét fel lehet függeszteni. Mikroszkopikus szinten azonban sokkal dinamikusabb: folyamatosan változtatja szerkezetét, hogy küzdjön az általa tapasztalt gravitációs erőkkel, olyan szövést szőve magának, amely a legjobban védi a csontot a megterheléstől. A gravitációs terheléstől eltekintve a csontok egyfajta űrrepülés okozta oszteoporózis áldozatává válnak. És mivel testünk kalciumának 99 százaléka a csontvázban van tárolva, és így elenyészik, ez a kalcium bejut a véráramba, és még több problémát okoz a székrekedéstől a vesekőtől a pszichotikus depresszióig.

Az orvostanhallgatók úgy emlékeznek erre a listára: „csontok, kövek, hasi nyögések és pszichés nyögések”.

A gravitációhoz való biológiai alkalmazkodás nem áll meg itt. Amikor felállunk, a szívünknek, önmagában izomszivattyúnak kell működnie a gravitáció ellen, függőlegesen nyomja a vért a nyaki artériákban, amelyek a szívünktől az agyunk felé vezetnek. Ha elveszítik a gravitációs erő elleni munka szükségességét, a szív és az érrendszere dekonszidálódik - lassan felveszi a sportolókat és kanapé krumplivá változtatja őket.

A belső fülünkben található gyorsulásmérők rendszerét, az otolitokat és a félkör alakú csatornákat úgy tervezték, hogy a mozgás legfinomabb részleteit biztosítsák, be- és kimeneteiket megosszák a szemekkel, a szívvel, az ízületekkel és az izmokkal. Ezeket a szerveket nem tekintik „létfontosságúnak” abban az értelemben, hogy nincs szükségük az emberi test életben tartására. Ennek eredményeként gyakran figyelmen kívül hagyják a finoman kalibrált mozgásérzet nyújtásában játszott alapvető szerepet.

Az élet legjobb dolgaihoz hasonlóan, addig sem értékeli igazán, amit kapott, amíg el nem veszíti. Képzeljen el egy gyengéden lengő, émelygést kiváltó jelenetet, ahonnan nincs menekvés. Ez az az érzés, amikor a belső fül szervei meghibásodnak. És ezt okozhatják betegségek, gyógyszerek, mérgek és - mint kiderült - a gravitáció hiánya.

A károsodások nem állnak meg itt. Vannak más, kevésbé jól érthető változások. A vörösvértestek száma csökken, ami egyfajta űr vérszegénységet okoz. Az immunitás szenved, a sebgyógyulás lelassul, az alvás krónikusan zavart.

> Ha a gravitációs erő ellen nem kell dolgozni, akkor a test leromlott állapotba kerül - a sportolókat elkapja és kanapé krumplivá változtatja.

Számos félelmetes probléma kíséri a hosszú távú küldetéseket. Az első az életfenntartás. Hogyan találhatunk ki egy rendszert, amely közel négy évig életben tudja tartani a négyfős személyzetet?

Az űrállomások számára a lélegző oxigénhez állandó vízellátás szükséges. De nincs egyszerű módja a Marsra utazó csapat utánpótlásának, ezért számos ötletes megoldást javasoltak erre a problémára.

Az egyik magában foglalja az életfenntartáshoz és a táplálkozáshoz való saját magunk hozzáállását. Kiderült, hogy ha 10 000 búzanövényt termeszt, több mint elegendő oxigént termelhet a lélegzéshez, miközben eltávolítja az emberi szén-dioxid hulladékgázt. Még jobb, ha van egy részleges táplálékforrásod. Egy ideig az űrközpont négy önkéntesből álló csapatát bezárta egy hermetikusan lezárt csőbe, és elég önállóan élt ezen az önregeneráló, hidroponikusan megnövekedett életfenntartó rendszeren.

És ez mind remek - amíg nem veszi figyelembe a terméshiány lehetőségét.

Egy másik megoldás, amelyet az Európai Űrügynökség emberi űrkutatási szimpóziumán tárgyaltak, az lenne, ha algatartályokat növesztenének (amelyek könnyebben fenntarthatók, mint a búza, és fehérjeforrást is jelentenek). Ez és a búzanövények között félúton eljuthat a pizza-szerű ételek - ízesített algákkal bevont kenyér - étrendjébe, és jelentősen csökkentheti a Mars-misszióhoz szükséges élelmiszer- és életfenntartó készülékek tömegét és térfogatát. Egy francia, aki a regeneratív életfenntartás területére szakosodott, elmondta nekem, hogyan működhet ez, egészen odáig, hogy elmagyarázza a vizelet újrafeldolgozását és az ürülék megtermékenyítésként való felhasználását.

- Látja - kiáltotta a bár dübörgője felett -, ezek az emberek, akik a Marsra mennek, szó szerint 'av megeszik a saját szart.'

Ha ez még nem hátráltatta az utazást, akkor vegye figyelembe a sugárterhelést. Amennyire bárki meg tudja mondani, a háttérsugárzásnak, amelynek ki lennénk téve a Föld és a Mars között utazva, biztonságos határokon belül kell lennie ... hacsak nincs napkitörés. A napkitörés olyan, mint egy neutronbomba, amely melletted megy. Az energetikai részecskék - töltött héliummagok, neutronok, protonok és hasonlók - áthaladnának a testünkön, pusztítást okozva és visszafordíthatatlanul károsítva a sejteket. (Az ólom és más nehézfém bevonat nem segítene, ha nagyon energikus nehéz részecskékről van szó.)

Még akkor is, ha kitaláljuk a sugárzás tárgyalásának módját, és kiépítünk egy legalább részben regeneratív életfenntartó rendszert, visszatérünk a legelemibb problémához: a gravitáció hiányával kell megküzdenünk.

Mindennapi életünkben fiziológiánkat csak a gravitációs terhelés időszakos expozíciója tartja fenn - a felállás és a toporgás napközben. Amikor a kutatók utánozni akarják a mikrogravitáció hatásait itt a Földön, egyszerűen egy csomó embert.

Ebből a felismerésből nőtt ki az az ötlet, hogy a gravitációt úgy írhatjuk fel, mint egy drogot, rövid, de nagy adagokban adva. A NASA kiment és megépítette. A NASA mesterséges gravitációs kísérleti projektjének korai eredményei azt sugallták, hogy a szív és az izmok ily módon hasznos védelemben részesülhetnek. Meglepő lenne, ha a csont sem lenne előnyös. De a belső fül és annak gyorsulásmérő szervei más történet.

Sajnos nem tűnik úgy, hogy hamarosan megtudjuk a válaszokat. 2009-ben, amikor a mesterséges gravitációs projekt készen állt arra, hogy átfogóbb vizsgálati szakaszba lépjen, költségvetési megszorítások sora szakadt át a NASA-n. Konzerválták azt a stratégiát, amelynek eredményeként egy rövid karú centrifugát alaposan kivizsgáltak volna a földön, majd az űrállomás fedélzetén készen álltak a repülésre.

Profilfotó hitel: Anthony Cullen

Szerkesztő: Sonal Chokshi @ smc90