MEDICINA SPAZIALE, campo della medicina che studia le caratteristiche della vita umana sotto l'influenza dei fattori del volo spaziale al fine di sviluppare mezzi e metodi per mantenere la salute e le prestazioni degli equipaggi delle astronavi e delle stazioni. I compiti principali della medicina spaziale: studiare l'influenza dei fattori del volo spaziale sul corpo umano; sviluppo di mezzi di prevenzione e protezione dalle conseguenze negative della loro esposizione; giustificazione fisiologica e igienico-sanitaria dei requisiti per il sistema di supporto vitale degli aeromobili con equipaggio, nonché per i mezzi di salvataggio degli equipaggi in caso di situazioni di emergenza. Aree importanti della medicina spaziale; sviluppo di metodi e criteri clinici e psicofisiologici per la selezione e la preparazione dei cosmonauti al volo; sviluppo di mezzi e metodi di controllo medico in tutte le fasi del volo; risolvere problemi di prevenzione e cura delle malattie in volo ed eliminare le conseguenze negative della CP a lungo termine. La medicina spaziale è strettamente correlata alla biologia spaziale, alla fisiologia e psicofisiologia spaziale, alla radiobiologia spaziale, ecc.
La medicina spaziale risale alla medicina aeronautica e il suo sviluppo è dovuto alla creazione della tecnologia missilistica e alle conquiste dell'astronautica. Studi biologici e fisiologici sugli animali e l'utilizzo di razzi e satelliti hanno permesso di testare i sistemi di supporto vitale, studiare gli effetti fisiologici dei fattori CP e giustificarne la fattibilità e la sicurezza per l'uomo. Le attività degli scienziati nazionali hanno permesso di risolvere una serie di problemi fondamentali e applicati della medicina spaziale, inclusa la creazione di un sistema efficace di supporto medico per la salute umana e l'attività attiva nei veicoli spaziali con equipaggio. Ciò è stato facilitato dal grande volume di ricerche ed esperimenti condotti nel nostro paese negli anni '60 e '90, sia in condizioni di modelli terrestri che nello spazio di controllo sui veicoli spaziali Vostok, Voskhod, Soyuz, stazioni orbitali della serie Salyut, "Mir" e dispositivi automatici (satelliti biologici) della serie "Bion".
Nel controllo del volo, il corpo umano è influenzato da fattori legati alla dinamica del volo (accelerazione, rumore, vibrazioni, assenza di gravità, ecc.); fattori associati alla permanenza in una cosiddetta stanza di piccolo volume ermeticamente chiusa con un habitat artificiale. Il complesso impatto di questi fattori durante la CP non sempre consente di stabilire rigorose relazioni di causa-effetto tra le deviazioni registrate nei parametri fisiologici negli esseri umani nelle diverse fasi del volo.
Tra tutti i fattori CP, l'assenza di gravità (microgravità) è unica e praticamente non riproducibile in condizioni di laboratorio. Nel periodo iniziale della sua azione, si verifica uno spostamento dei mezzi fluidi del corpo in direzione craniale (verso la testa) a causa della rimozione della pressione idrostatica, nonché segni della cosiddetta chinetosi dovuta a disadattamento nell'attività dei sistemi sensoriali, ecc. Studi medici e biologici hanno dimostrato che lo sviluppo di reazioni adattive è praticamente tutti i sistemi fisiologici del corpo; rimanere in condizioni di assenza di gravità prolungata può portare a conseguenze avverse: scompenso cardiovascolare, instabilità ortostatica, atrofia muscolare , osteoporosi, ecc. L'effetto fisiologico dei fattori CP viene studiato anche modellando i loro effetti in laboratorio su installazioni e supporti speciali (centrifughe, supporti vibranti, camere a pressione, supporti ad immersione, ecc.).
La creazione, il lancio e l'espansione della ISS hanno richiesto lo sviluppo e l'implementazione di un sistema di supporto medico generale per il veicolo spaziale. Il supporto medico è un sistema di misure organizzative, mediche, igienico-sanitarie e tecnico-mediche volte a preservare e mantenere la salute e le prestazioni degli astronauti in tutte le fasi delle loro attività. Comprende: selezione medica ed esame degli astronauti; formazione medica e biologica degli equipaggi; supporto medico e sanitario per lo sviluppo di veicoli spaziali con equipaggio; sviluppo delle apparecchiature di supporto medico e biologico di bordo; supporto medico per la salute e le prestazioni degli astronauti; monitoraggio della salute dell'equipaggio e dell'ambiente di vita nei compartimenti abitativi delle stazioni orbitali (controllo sanitario, igienico e delle radiazioni); prevenzione degli effetti avversi dei fattori CP sul corpo, cure mediche come indicato; supporto medico per la salute dei membri dell'equipaggio nel periodo post-volo, compresa l'attuazione di misure di riabilitazione medica.
Per prevenire reazioni avverse del corpo umano nelle diverse fasi del controllo di volo (compreso il periodo di riabilitazione post-volo), viene utilizzata una serie di misure e mezzi preparatori e preventivi pre-volo: un tapis roulant, un cicloergometro, una tuta sottovuoto che simula la pressione negativa sulla metà inferiore del corpo, tute per il carico di allenamento, espansori, integratori di sale marino, agenti farmacologici, ecc. L'obiettivo principale delle misure preventive è contrastare l'adattamento all'assenza di gravità, che si ottiene creando un carico assiale sul corpo, allenamento fisico, simulazione dell'effetto della pressione sanguigna idrostatica, una dieta equilibrata con la sua eventuale correzione. L'efficacia di queste misure è stata confermata da PT a lungo termine degli equipaggi nazionali.
L'elevata attività biologica di vari tipi di radiazioni cosmiche determina l'importanza delle misure per creare strumenti di dosimetria, determinare le dosi ammissibili durante i veicoli spaziali e sviluppare mezzi e metodi di prevenzione e protezione dagli effetti dannosi delle radiazioni cosmiche. Garantire la sicurezza dalle radiazioni diventa particolarmente importante con l’aumento della portata e della durata dei veicoli spaziali, in particolare delle missioni interplanetarie. Per garantire lo svolgimento del lavoro nello spazio o sulla superficie dei pianeti, nonché per preservare la vita in caso di depressurizzazione di una nave o di una stazione, vengono utilizzate tute spaziali con un sistema di supporto vitale.
La medicina spaziale studia anche i meccanismi di sviluppo e le modalità di prevenzione della malattia da decompressione; effetti della diminuzione (ipossia) e dell'aumento (iperossia) del contenuto di ossigeno; cambiare la routine quotidiana; psicologia della compatibilità dei membri dell'equipaggio. Garantire la vita umana su veicoli spaziali con equipaggio e stazioni orbitali è creato da un complesso di apparecchiature, le cui prestazioni sono monitorate da studi sanitari, igienici e microbiologici dell'atmosfera, dell'acqua, delle superfici interne, ecc. Una sezione speciale della medicina spaziale è dedicata a la selezione e l'addestramento degli astronauti.
L'Agenzia spaziale russa coordina tutte le attività spaziali nella Federazione Russa, compreso il supporto medico al KP. L'Istituto per i problemi medici e biologici è un centro di ricerca statale che studia i problemi della medicina spaziale ed è responsabile della salute degli astronauti a bordo della navicella spaziale. Il Centro di addestramento per cosmonauti intitolato a Yu A. Gagarin è l'organizzazione leader nelle fasi di selezione e preparazione medica e biologica per i veicoli spaziali e nella riabilitazione post-volo. Il Consiglio Scientifico per lo Spazio della RAS ha una sezione sulla biologia e medicina spaziale. La rivista “Medicina aerospaziale e ambientale” è dedicata ai problemi della medicina spaziale. Corsi speciali di fisiologia e medicina spaziale sono inclusi nei programmi di studio della Facoltà di Biologia Medica dell'Università Medica Statale Russa e della Facoltà di Medicina Fondamentale dell'Università Statale di Mosca.
Negli Stati Uniti, la NASA coordina il lavoro sulla medicina spaziale; in Europa - Agenzia spaziale europea (ESA); in Giappone - Agenzia giapponese per lo sviluppo spaziale (JAXA); in Canada - Agenzia spaziale canadese (CSA). Le più grandi organizzazioni internazionali sono il Comitato per la ricerca spaziale (COSPAR) e la Federazione astronautica internazionale (IAF).
Lett.: Breve libro di consultazione sulla biologia e medicina spaziale. 2a ed. M., 1972; Fondamenti di biologia e medicina spaziale. Pubblicazione congiunta sovietico-americana: in 3 volumi / A cura di O. G. Gazenko, M. Calvin. M., 1975; Biologia e medicina spaziale: pubblicazione congiunta sovietico-americana: in 5 volumi M., 1994-2001.
Liceo GOU n. 000
Distretto Kalininsky di San Pietroburgo
Ricerca
Ricerca medica e biologica nello spazio
Gurshev Oleg
Responsabile: insegnante di biologia
San Pietroburgo, 2011
Introduzione 2
L'inizio della ricerca biomedica a metà del XX secolo. 3
L'impatto del volo spaziale sul corpo umano. 6
Esobiologia. 10
Prospettive per lo sviluppo della ricerca. 14
Elenco delle fonti utilizzate. 17
Appendice (presentazione, esperimenti) 18
introduzione
Biologia e medicina spaziale- una scienza complessa che studia le caratteristiche della vita umana e di altri organismi nelle condizioni di volo spaziale. Il compito principale della ricerca nel campo della biologia e della medicina spaziale è lo sviluppo di mezzi e metodi di supporto vitale, preservando la salute e le prestazioni dei membri dell'equipaggio di veicoli spaziali e stazioni durante voli di varia durata e grado di complessità. La biologia e la medicina spaziale sono indissolubilmente legate alla cosmonautica, all'astronomia, all'astrofisica, alla geofisica, alla biologia, alla medicina aeronautica e a molte altre scienze.
L’importanza dell’argomento è piuttosto elevata nel nostro 21° secolo moderno e frenetico.
L'argomento "Ricerca medica e biologica" mi ha interessato negli ultimi due anni, da quando ho deciso la mia scelta professionale, quindi ho deciso di svolgere un lavoro di ricerca su questo argomento.
Il 2011 è l'anno dell'anniversario: 50 anni dal primo volo umano nello spazio.
Avvio della ricerca biomedica nel mezzoXXsecolo
Le seguenti pietre miliari sono considerate i punti di partenza nello sviluppo della biologia e della medicina spaziale: 1949 - per la prima volta divenne possibile condurre ricerche biologiche durante i voli missilistici; 1957 - per la prima volta una creatura vivente (il cane Laika) viene inviata in un volo orbitale vicino alla Terra sul secondo satellite artificiale della Terra; 1961: viene completato il primo volo con equipaggio nello spazio. Per dimostrare scientificamente la possibilità di un volo umano nello spazio sicuro dal punto di vista medico, è stata studiata la tollerabilità degli impatti caratteristici del lancio, del volo orbitale, della discesa e dell'atterraggio sulla Terra di veicoli spaziali (SV) e del funzionamento di apparecchiature biotelemetriche e di supporto vitale. sono stati testati sistemi per astronauti. L'attenzione principale è stata rivolta allo studio degli effetti dell'assenza di gravità e delle radiazioni cosmiche sul corpo.
Laika (cane cosmonauta) 1957
R i risultati ottenuti durante gli esperimenti biologici sui razzi, sul secondo satellite artificiale (1957), sui satelliti spaziali rotanti (1960-1961), combinati con i dati di studi clinici, fisiologici, psicologici, igienici e di altro tipo condotti a terra, hanno effettivamente aperto la strada all'uomo nello spazio. Inoltre, gli esperimenti biologici nello spazio nella fase di preparazione per il primo volo spaziale umano hanno permesso di identificare una serie di cambiamenti funzionali che si verificano nel corpo sotto l'influenza di fattori di volo, che hanno costituito la base per pianificare successivi esperimenti sugli animali e organismi vegetali durante i voli di veicoli spaziali con equipaggio, stazioni orbitali e biosatelliti. Il primo satellite biologico al mondo con un animale da esperimento: il cane "Laika". Lanciato in orbita il 3 novembre 1957. E vi rimase per 5 mesi. Il satellite esisteva in orbita fino al 14 aprile 1958. Il satellite aveva due trasmettitori radio, un sistema di telemetria, un dispositivo software, strumenti scientifici per studiare la radiazione solare e i raggi cosmici, sistemi di rigenerazione e controllo termico per mantenere le condizioni nella cabina necessari all'esistenza dell'animale. Sono state ottenute le prime informazioni scientifiche sullo stato di un organismo vivente in condizioni di volo spaziale.
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I risultati nel campo della biologia e della medicina spaziale hanno in gran parte predeterminato i successi nello sviluppo dell'astronautica con equipaggio. Insieme al volo , effettuato il 12 aprile 1961, vale la pena notare eventi epocali nella storia dell'astronautica, come lo sbarco degli astronauti il 21 luglio 1969 Armstrong(N. Armstrong) e Aldrina(E. Aldrin) sulla superficie della Luna e molti mesi (fino a un anno) voli di equipaggi sulle stazioni orbitali Salyut e Mir. Ciò è diventato possibile grazie allo sviluppo delle basi teoriche della biologia e della medicina spaziale, alla metodologia per condurre ricerche mediche e biologiche nei voli spaziali, alla giustificazione e all'implementazione di metodi per la selezione e la preparazione pre-volo degli astronauti, nonché alla sviluppo di apparecchiature di supporto vitale, monitoraggio medico e mantenimento della salute e delle prestazioni dei membri dell'equipaggio in volo.
Squadra Apollo 11 (da sinistra a destra): Neil. A. Armstrong, pilota del modulo di comando Michael Collins, comandante Edwin (Buzz) E. Aldrin.
Impatto del volo spaziale sul corpo umano
Durante il volo spaziale, il corpo umano è influenzato da un complesso di fattori legati alla dinamica del volo (accelerazione, vibrazioni, rumore, assenza di gravità), alla permanenza in una stanza sigillata di volume limitato (ambiente gassoso alterato, ipocinesia, stress neuroemotivo, ecc. ), nonché fattori relativi allo spazio esterno come habitat (radiazione cosmica, radiazione ultravioletta, ecc.).
All'inizio e alla fine del volo spaziale, il corpo è influenzato da accelerazioni lineari . I loro valori, il gradiente di aumento, il tempo e la direzione dell'azione durante il periodo di lancio e inserimento di un veicolo spaziale nell'orbita terrestre bassa dipendono dalle caratteristiche del razzo e del complesso spaziale, e durante il periodo di ritorno sulla Terra - dal balistico caratteristiche del volo e del tipo di veicolo spaziale. L'esecuzione di manovre in orbita è accompagnata anche dall'impatto delle accelerazioni sul corpo, ma la loro grandezza durante i voli dei moderni veicoli spaziali è insignificante.
Lancio della navicella spaziale Soyuz TMA-18 verso la Stazione Spaziale Internazionale dal cosmodromo di Baikonur
Le informazioni di base sugli effetti delle accelerazioni sul corpo umano e sui metodi di protezione dai loro effetti avversi sono state ottenute attraverso la ricerca nel campo della medicina aeronautica; la biologia spaziale e la medicina hanno solo integrato queste informazioni. Si è scoperto che la permanenza in condizioni di assenza di gravità, soprattutto per lungo tempo, porta ad una diminuzione della resistenza del corpo agli effetti dell'accelerazione. A questo proposito, pochi giorni prima della discesa dall'orbita, gli astronauti passano ad uno speciale regime di allenamento fisico, e subito prima della discesa ricevono integratori di sale marino per aumentare il grado di idratazione del corpo e il volume del sangue circolante. Sono state sviluppate sedie speciali: supporti e tute anti-G, che garantiscono una maggiore tolleranza all'accelerazione quando gli astronauti ritornano sulla Terra.
Tra tutti i fattori del volo spaziale, quello costante e praticamente irriproducibile in condizioni di laboratorio è l'assenza di gravità. La sua influenza sul corpo è diversa. Sia le reazioni adattive non specifiche caratteristiche dello stress cronico che vari cambiamenti specifici si verificano a causa dell'interruzione dell'interazione dei sistemi sensoriali del corpo, della ridistribuzione del sangue nella metà superiore del corpo, della riduzione della rimozione dinamica e quasi completa dei carichi statici sul sistema muscolo-scheletrico .
ISS estate 2008
Gli esami dei cosmonauti e numerosi esperimenti sugli animali durante i voli dei biosatelliti Cosmos hanno permesso di stabilire che il ruolo principale nel verificarsi di reazioni specifiche combinate nel complesso dei sintomi della forma spaziale della cinetosi (malattia) appartiene all'apparato vestibolare . Ciò è dovuto ad un aumento dell'eccitabilità dei recettori dell'otolite e del canale semicircolare in condizioni di assenza di peso e ad un'interruzione dell'interazione dell'analizzatore vestibolare e di altri sistemi sensoriali del corpo. In condizioni di assenza di gravità, gli esseri umani e gli animali mostrano segni di indebolimento del sistema cardiovascolare, aumento del volume sanguigno nei vasi toracici, congestione del fegato e dei reni, cambiamenti nella circolazione cerebrale e diminuzione del volume plasmatico. A causa del fatto che in condizioni di assenza di gravità cambiano la secrezione dell'ormone antidiuretico, dell'aldosterone e lo stato funzionale dei reni, si sviluppa l'ipoidratazione del corpo. Allo stesso tempo, il contenuto del liquido extracellulare diminuisce e aumenta l'escrezione di sali di calcio, fosforo, azoto, sodio, potassio e magnesio dal corpo. I cambiamenti nel sistema muscolo-scheletrico si verificano prevalentemente in quei dipartimenti che, in condizioni normali di vita sulla Terra, sopportano il carico statico maggiore, cioè i muscoli della schiena e degli arti inferiori, nelle ossa degli arti inferiori e nelle vertebre. Si osserva una diminuzione della loro funzionalità, un rallentamento del tasso di formazione dell'osso periostale, l'osteoporosi della sostanza spugnosa, la decalcificazione e altri cambiamenti che portano ad una diminuzione della resistenza meccanica delle ossa.
Durante il periodo iniziale di adattamento all'assenza di gravità (dura in media circa 7 giorni), circa un cosmonauta su due sperimenta vertigini, nausea, incoordinazione dei movimenti, percezione alterata della posizione del corpo nello spazio, sensazione di afflusso di sangue alla testa, difficoltà nella respirazione nasale e perdita di appetito. In alcuni casi, ciò porta ad una diminuzione delle prestazioni complessive, il che rende difficile lo svolgimento delle mansioni professionali. Già nella fase iniziale del volo compaiono i primi segni di cambiamenti nei muscoli e nelle ossa degli arti.
All'aumentare della durata della permanenza in condizioni di assenza di gravità, molte sensazioni spiacevoli scompaiono o si attenuano. Allo stesso tempo, in quasi tutti gli astronauti, se non vengono prese le misure adeguate, i cambiamenti nello stato del sistema cardiovascolare, del metabolismo, dei muscoli e dei tessuti ossei progrediscono. Per evitare cambiamenti sfavorevoli, viene utilizzata un'ampia gamma di misure e mezzi preventivi: serbatoio sottovuoto, cicloergometro, tapis roulant, tute per il carico di allenamento, elettrostimolatore muscolare, espansori per l'allenamento, integratori salini, ecc. Ciò consente di mantenere buona salute e un elevato livello di prestazione dei membri dell’equipaggio nei voli spaziali a lungo termine.
Un inevitabile fattore di accompagnamento di qualsiasi volo spaziale è l'ipocinesia, una limitazione dell'attività motoria che, nonostante un intenso allenamento fisico durante il volo, porta a un generale deallenamento e astenia del corpo in condizioni di assenza di gravità. Numerosi studi hanno dimostrato che l'ipocinesia prolungata, creata dallo stare a letto con la testa inclinata (-6°), ha quasi lo stesso effetto sul corpo umano dell'assenza di gravità prolungata. Questo metodo di modellazione in condizioni di laboratorio di alcuni degli effetti fisiologici dell'assenza di gravità è stato ampiamente utilizzato in URSS e negli Stati Uniti. La durata massima di un simile esperimento modello, condotto presso l'Istituto di problemi medici e biologici del Ministero della Salute dell'URSS, era di un anno.
Un problema specifico è lo studio degli effetti delle radiazioni cosmiche sul corpo. Esperimenti dosimetrici e radiobiologici hanno permesso di creare e mettere in pratica un sistema per garantire la sicurezza dalle radiazioni dei voli spaziali, che comprende mezzi di controllo dosimetrico e protezione locale, farmaci radioprotettivi (radioprotettori).
Stazione orbitale "MIR"
I compiti della biologia e della medicina spaziale comprendono lo studio dei principi e dei metodi biologici per la creazione di habitat artificiali su veicoli spaziali e stazioni. Per fare ciò, selezionano organismi viventi che promettono di essere inclusi come collegamenti in un sistema ecologico chiuso, studiano la produttività e la sostenibilità delle popolazioni di questi organismi, modellano sistemi sperimentali unificati di componenti viventi e non viventi - biogeocenosi, determinano le loro caratteristiche e possibilità funzionali per uso pratico nei voli spaziali.
Anche una direzione della biologia e medicina spaziale come l'esobiologia, che studia la presenza, la distribuzione, le caratteristiche e l'evoluzione della materia vivente nell'Universo, si sta sviluppando con successo. Sulla base di esperimenti su modelli terrestri e studi nello spazio, sono stati ottenuti dati che indicano la possibilità teorica dell'esistenza di materia organica al di fuori della biosfera. È inoltre in corso un programma per la ricerca di civiltà extraterrestri registrando e analizzando segnali radio provenienti dallo spazio.
"Sojuz TMA-6"
Esobiologia
Una delle aree della biologia spaziale; ricerca materia vivente e sostanze organiche nello spazio e su altri pianeti. L'obiettivo principale dell'esobiologia è ottenere prove dirette o indirette dell'esistenza della vita nello spazio. La base di ciò è la scoperta di precursori di molecole organiche complesse (acido cianidrico, formaldeide, ecc.), che sono stati scoperti nello spazio con metodi spettroscopici (in totale sono stati trovati fino a 20 composti organici). I metodi di esobiologia sono diversi e sono progettati non solo per rilevare manifestazioni aliene di vita, ma anche per ottenere alcune caratteristiche di possibili organismi extraterrestri. Per presumere l'esistenza della vita in condizioni extraterrestri, ad esempio su altri pianeti del sistema solare, è importante determinare la capacità di sopravvivenza degli organismi durante la riproduzione sperimentale di queste condizioni. Molti microrganismi possono esistere a temperature prossime allo zero assoluto ed elevate (fino a 80-95°C); le loro spore possono resistere al vuoto profondo e all'essiccazione prolungata. Tollerano dosi molto più elevate di radiazioni ionizzanti rispetto allo spazio. Gli organismi extraterrestri sarebbero probabilmente più adattabili a vivere in ambienti contenenti poca acqua. Le condizioni anaerobiche non costituiscono un ostacolo allo sviluppo della vita, quindi è teoricamente possibile presumere l'esistenza nello spazio di microrganismi con un'ampia varietà di proprietà che potrebbero adattarsi a condizioni insolite sviluppando vari dispositivi di protezione. Gli esperimenti condotti in URSS e negli Stati Uniti non hanno fornito prove dell'esistenza della vita su Marte, non c'è vita su Venere e Mercurio, ed è improbabile che ciò accada sui pianeti giganti e sui loro satelliti. Nel sistema solare la vita è probabilmente solo sulla Terra. Secondo alcune idee, la vita al di fuori della Terra è possibile solo sulla base del carbonio dell'acqua, caratteristico del nostro pianeta. Un altro punto di vista non esclude la base silicio-ammoniaca, ma l'umanità non dispone ancora di metodi per rilevare forme di vita extraterrestri.
"Vichingo"
Programma vichingo
Programma vichingo- Il programma spaziale della NASA per studiare Marte, in particolare, per la presenza di vita su questo pianeta. Il programma prevedeva il lancio di due veicoli spaziali identici, Viking 1 e Viking 2, che avrebbero dovuto condurre ricerche in orbita e sulla superficie di Marte. Il programma Viking fu il culmine di una serie di missioni per esplorare Marte, iniziate nel 1964 con Mariner 4, continuate con Mariner 6 e Mariner 7 nel 1969, e con le missioni orbitali Mariner 9 nel 1971 e 1972. I Vichinghi entrarono nella storia dell'esplorazione di Marte come la prima navicella spaziale americana ad atterrare in sicurezza sulla superficie. È stata una delle missioni più istruttive e di successo sul pianeta rosso, sebbene non sia riuscita a rilevare la vita su Marte.
Entrambi i dispositivi furono lanciati nel 1975 da Cape Canaveral, in Florida. Prima del volo, i lander sono stati accuratamente sterilizzati per evitare la contaminazione di Marte da parte di forme di vita terrestre. Il tempo di volo durò poco meno di un anno e arrivò su Marte nel 1976. La durata delle missioni Viking era prevista per 90 giorni dopo l'atterraggio, ma ogni dispositivo ha funzionato molto più a lungo di questo periodo. L'orbiter Viking-1 operò fino al 7 agosto 1980, il veicolo di discesa fino all'11 novembre 1982. L'orbiter Viking-2 operò fino al 25 luglio 1978 e il veicolo di discesa fino all'11 aprile 1980.
Deserto innevato su Marte. Foto di Viking 2
Programma BION
Programma BION comprende studi complessi su organismi animali e vegetali durante voli di satelliti specializzati (biosatelliti) nell'interesse della biologia spaziale, della medicina e della biotecnologia. Dal 1973 al 1996 sono stati lanciati nello spazio 11 biosatelliti.
Istituzione scientifica leader: Centro scientifico statale della Federazione Russa - Istituto di problemi medici e biologici dell'Accademia russa delle scienze (Mosca)
Settore design: PNL RKT "TSSKB-Progress" (Samara)
Durata del volo: da 5 a 22,5 giorni.
Luogo di lancio: Cosmodromo di Plesetsk
Zona di atterraggio: Kazakistan
Paesi partecipanti: URSS, Russia, Bulgaria, Ungheria, Germania, Canada, Cina, Paesi Bassi, Polonia, Romania, USA, Francia, Cecoslovacchia
Studi su ratti e scimmie durante voli biosatellitari hanno dimostrato che l’esposizione all’assenza di gravità porta a cambiamenti funzionali, strutturali e metabolici significativi ma reversibili nei muscoli, nelle ossa, nel miocardio e nel sistema neurosensoriale dei mammiferi. Viene descritta la fenomenologia e studiato il meccanismo di sviluppo di questi cambiamenti.
Per la prima volta, nei voli dei biosatelliti BION, è stata messa in pratica l’idea di creare la gravità artificiale (AG). Negli esperimenti sui ratti, è stato stabilito che l'IST, creato facendo ruotare gli animali in una centrifuga, impedisce lo sviluppo di cambiamenti sfavorevoli nei muscoli, nelle ossa e nel miocardio.
Nell'ambito del Programma spaziale federale della Russia per il periodo 2006-2015. nella sezione “Strutture spaziali per la ricerca spaziale fondamentale” è prevista la continuazione del programma BION; i lanci della navicella spaziale BION-M sono previsti nel 2010, 2013 e 2016.
"BIONE"
Prospettive di sviluppo della ricerca
L'attuale fase di esplorazione ed esplorazione dello spazio è caratterizzata da una transizione graduale dai lunghi voli orbitali ai voli interplanetari, il più vicino dei quali è visto come spedizione su Marte. In questo caso la situazione cambia radicalmente. Cambia non solo oggettivamente, il che è associato a un aumento significativo della durata della permanenza nello spazio, atterrando su un altro pianeta e ritornando sulla Terra, ma anche, cosa molto importante, soggettivamente, poiché, avendo lasciato l'orbita terrestre già familiare, i cosmonauti rimarranno (in un numero molto piccolo di un gruppo di loro colleghi) “solitari” nelle vaste distese dell’Universo.
Allo stesso tempo, sorgono problemi fondamentalmente nuovi associati a un forte aumento dell'intensità della radiazione cosmica, alla necessità di utilizzare fonti rinnovabili di ossigeno, acqua e cibo e, soprattutto, alla soluzione di problemi psicologici e medici.
Mercurio" href="/text/category/mercury/" rel="bookmark">Mercury -Redstone 3" con Alan Shepard.
La difficoltà di controllare un tale sistema in un volume limitato ermeticamente chiuso è così grande che non si può sperare in una rapida attuazione pratica. Con ogni probabilità, la transizione verso un sistema di supporto vitale biologico avverrà gradualmente man mano che i suoi collegamenti individuali saranno pronti. Nella prima fase di sviluppo di BSZhO, ovviamente, il metodo fisico-chimico per produrre ossigeno e utilizzare anidride carbonica sarà sostituito da quello biologico. Come è noto, i principali “fornitori” di ossigeno sono le piante superiori e gli organismi unicellulari fotosintetici. Un compito più difficile è rifornire le scorte di acqua e cibo.
L'acqua potabile sarà ovviamente di “origine terrestre” per molto tempo e l'acqua tecnica (utilizzata per le necessità domestiche) viene già reintegrata attraverso la rigenerazione dell'umidità atmosferica condensata (AMC), dell'urina e di altre fonti.
Naturalmente, la componente principale del futuro sistema ecologico chiuso sono le piante. Studi su piante superiori e organismi unicellulari fotosintetici a bordo di veicoli spaziali hanno dimostrato che in condizioni di volo spaziale, le piante attraversano tutte le fasi dello sviluppo, dalla germinazione dei semi alla formazione degli organi primari, fioritura, fecondazione e maturazione di una nuova generazione di semi . Pertanto, è stata dimostrata sperimentalmente la possibilità fondamentale di eseguire l'intero ciclo di sviluppo della pianta (da seme a seme) in condizioni di microgravità. I risultati degli esperimenti spaziali furono così incoraggianti che già all'inizio degli anni '80 ci permisero di concludere che lo sviluppo di sistemi biologici di supporto vitale e la creazione su questa base di un sistema ecologicamente chiuso in un volume ermetico limitato non è un compito così difficile. Tuttavia, nel tempo, è diventato evidente che il problema non può essere risolto completamente, almeno fino a quando non saranno determinati (mediante calcolo o esperimento) i parametri principali che consentono di bilanciare i flussi di massa ed energia di questo sistema.
Per ricostituire le scorte di cibo, è necessario introdurre nel sistema anche gli animali. Naturalmente, nelle prime fasi questi dovrebbero essere rappresentanti "di piccola taglia" del mondo animale: molluschi, pesci, uccelli e successivamente, possibilmente conigli e altri mammiferi.
Pertanto, durante i voli interplanetari, gli astronauti non devono solo imparare a coltivare piante, allevare animali e coltivare microrganismi, ma anche a sviluppare un modo affidabile per controllare l '"arca spaziale". E per fare questo, dobbiamo prima scoprire come un singolo organismo cresce e si sviluppa nelle condizioni di volo spaziale, e poi quali esigenze impone ogni singolo elemento di un sistema ecologico chiuso alla comunità.
Il mio compito principale nel mio lavoro di ricerca era scoprire quanto sia stata interessante ed emozionante l'esplorazione spaziale e quanta strada deve ancora fare!
Se immagini la diversità di tutti gli esseri viventi sul nostro pianeta, cosa puoi supporre riguardo allo spazio...
L'universo è così grande e sconosciuto che questo tipo di ricerca è vitale per noi che viviamo sul pianeta Terra. Ma siamo solo all’inizio del viaggio e abbiamo così tanto da imparare e da vedere!
Durante tutto il tempo in cui ho svolto questo lavoro, ho imparato tante cose interessanti che non avrei mai sospettato, ho conosciuto ricercatori meravigliosi come Carl Sagan, ho conosciuto i programmi spaziali più interessanti condotti nel 20° secolo, sia negli Stati Uniti che in in URSS, ho imparato molto sui programmi moderni come BION e molto altro ancora.
La ricerca continua...
Elenco delle fonti utilizzate
Grande universo dell'enciclopedia per bambini: edizione di scienze popolari. - Partenariato enciclopedico russo, 1999. Sito web http://spacembi. *****/ Grande Universo dell'Enciclopedia. - M.: Casa editrice "Astrel", 1999.
4. Universo dell'Enciclopedia (“ROSMEN”)
5. Sito web Wikipedia (immagini)
6.Spazio alla fine del millennio. Documenti e materiali. M., Relazioni internazionali (2000)
Applicazione.
“Trasferimento su Marte”
"Trasferimento su Marte" Sviluppo di uno dei collegamenti del futuro sistema di supporto vitale biologico-tecnico per gli astronauti.
Bersaglio: Ottenere nuovi dati sui processi di fornitura di gas-liquido in ambienti abitati da radici in condizioni di volo spaziale
Compiti: Determinazione sperimentale dei coefficienti di diffusione capillare dell'umidità e dei gas
Risultati aspettati: Creazione di un'installazione con un ambiente radicale per la coltivazione di piante in relazione alle condizioni di microgravità
· Set "Cuvetta sperimentale" per la determinazione delle caratteristiche di trasferimento dell'umidità (velocità di movimento del fronte di impregnazione e contenuto di umidità nelle singole zone)
Bersaglio: L’uso di nuove tecnologie informatiche per migliorare il comfort del soggiorno di un astronauta durante un lungo volo spaziale.
Compiti: Attivazione di specifiche aree del cervello responsabili delle associazioni visive dell’astronauta legate ai luoghi natali e alla famiglia sulla Terra con un ulteriore incremento delle sue performance. Analisi delle condizioni dell'astronauta in orbita mediante test utilizzando tecniche speciali.
Attrezzature scientifiche utilizzate:
Blocco EGE2 (disco rigido individuale di un astronauta con un album di fotografie e un questionario)
"VESTE" Ottenere dati per lo sviluppo di misure volte a prevenire gli effetti negativi delle condizioni di volo sulla salute e sulle prestazioni dell'equipaggio della ISS.
Bersaglio: Valutazione di un nuovo sistema di abbigliamento integrato di diverse tipologie di materiali da utilizzare negli ambienti di volo spaziale.
Compiti:
Risultati aspettati: Conferma della funzionalità del nuovo sistema di abbigliamento integrato "VEST", compresi i suoi indicatori ergonomici nelle condizioni di volo spaziale, che ridurranno il peso e il volume degli indumenti previsti per l'uso nei voli spaziali a lungo termine verso la ISS.
La branca della medicina progettata per garantire la salute degli astronauti può migliorare il benessere delle persone sulla Terra.
La medicina spaziale come disciplina separata risale agli anni '50 del secolo scorso. Quando le persone cominciarono a conquistare lo spazio, un ambiente non destinato alla vita umana, esso fu progettato per far fronte agli effetti diretti della microgravità sulla fisiologia umana. A poco a poco, la medicina spaziale dovette affrontare le conseguenze a lungo termine dell'influenza della quasi completa assenza di gravità, delle radiazioni e dell'isolamento a lungo termine dei partecipanti alla spedizione dal resto del mondo.
I primi cosmonauti, ovviamente, erano piloti collaudatori militari, ma era ovvio che era necessario inviare medici nello spazio in modo che potessero studiare sul posto la reazione del corpo ai fattori del volo spaziale. Il primo medico cosmonauta fu Boris Egorov: nell'ottobre 1964 trascorse più di un giorno a bordo della navicella spaziale Voskhod-1 e raccolse materiale significativo sugli effetti dei sovraccarichi e della microgravità sull'apparato vestibolare.
La NASA coinvolse i medici nello sviluppo di programmi e attrezzature spaziali (compresi sistemi di supporto vitale, tute spaziali, camere di equilibrio, ecc.) nel 1967. Il primo di questi fu Story Musgrave, che in seguito prese parte lui stesso a sei voli nell'ambito del programma Space Shuttle.
Sebbene da allora la medicina spaziale abbia fatto notevoli progressi, fa ancora molto affidamento sulla capacità di riportare un astronauta sulla Terra se necessita di cure mediche serie. Tuttavia, alla luce delle missioni pianificate a lungo termine nello spazio (in particolare un volo su Marte), vengono sviluppati nuovi metodi di diagnosi e trattamento in condizioni di gravità zero.
Se si verifica una particolare situazione medica a bordo di un veicolo spaziale o di una stazione, per effettuare una diagnosi potrebbero essere necessarie attrezzature speciali. I raggi X e le scansioni TC non sono più necessari perché utilizzano radiazioni inaccettabili nell’ambiente spaziale. L'ecografia diventa l'opzione migliore, poiché consente di scattare foto di vari organi e tessuti e non richiede attrezzature pesanti e ingombranti. Piccole macchine a ultrasuoni delle dimensioni di un laptop sono già utilizzate dalla NASA per controllare la salute degli occhi e del nervo ottico degli astronauti che trascorrono lunghi periodi di tempo in orbita.
Uno scanner MRI offre maggiori capacità diagnostiche rispetto agli ultrasuoni, ma è molto pesante e costoso. Tuttavia, recentemente, i dipendenti dell'Università del Saskatchewan (Canada) hanno sviluppato una macchina per la risonanza magnetica compatta che pesa meno di una tonnellata (il peso di uno scanner medio è di 11 tonnellate), costa circa 200mila dollari e non influisce sul funzionamento delle apparecchiature elettroniche a bordo.
Per condurre teleoperazioni laparoscopiche addominali nello spazio, la società americana Virtual Incision, insieme alla NASA, ha sviluppato un robot chirurgico delle dimensioni di un pugno umano. Sarà controllato da un medico sulla Terra. Per evitare che i fluidi biologici si diffondano nell'intero modulo durante un intervento chirurgico in condizioni di microgravità, i ricercatori della Carnegie Mellon University e dell'Università di Louisville hanno creato uno speciale sistema chirurgico, AISS (Aqueous Immersion Surgical System). Si tratta di una scatola trasparente che viene posizionata sopra la ferita e riempita con una soluzione salina sterile: non consente la fuoriuscita del sangue. Il sistema consente ai chirurghi di lavorare sulla ferita e anche, quando la pressione al suo interno cambia, di prelevare il sangue per poi, se necessario, poterlo restituire al sistema circolatorio.
Lo spazio influenza virus e batteri nello stesso modo in cui influenza le persone. Secondo gli studi, le condizioni di microgravità aumentano la virulenza di tali organismi; iniziano a moltiplicarsi più attivamente, mutano più velocemente e resistono meglio agli antibiotici. In alternativa a quest’ultimo, si può utilizzare il plasma freddo per distruggere virus e batteri. In condizioni di laboratorio, si è scoperto che uccide la maggior parte dei microrganismi e aumenta il tasso di guarigione delle ferite.
Medici e astronauti devono affrontare un'ampia varietà di problemi. Tra questi ci sono il “mal di spazio” (vertigini e perdita di equilibrio quando si lascia e si ritorna alla gravità terrestre), l’”osteopenia spaziale” (perdita di massa ossea in microgravità, in media dell’1% al mese), perdita di massa muscolare, poiché la i muscoli non hanno bisogno di superare la gravità, la vista compromessa a causa dell'aumento della pressione intracranica e molti altri.
Tra le malattie e le condizioni attualmente registrate di cui hanno sofferto i partecipanti alle varie spedizioni spaziali figurano le infezioni del tratto respiratorio superiore, la gastroenterite virale, la dermatite, l'insonnia, il mal di mare, l'aritmia, la colica renale, ma è ovvio che durante le lunghe missioni a grande distanza, le persone avranno per affrontare altri problemi medici.
Ciascuno di essi, soprattutto malattie o infortuni gravi, può potenzialmente influenzare negativamente l'andamento della spedizione, portando al suo fallimento e alla perdita dei membri dell'equipaggio. Il ritorno sulla Terra sarà impossibile o molto difficile, a seconda del percorso già percorso, pertanto la fornitura di cure mediche (comprese quelle di emergenza e psicologiche) dovrà essere completamente o massimamente autonoma.
Gli sviluppi realizzati per le spedizioni spaziali possono essere utili anche per la Terra. Alcuni di essi sono già diventati realtà. Ad esempio, le tecnologie di elaborazione delle immagini digitali sviluppate dalla NASA per ottenere immagini migliori della Luna hanno trovato applicazione nelle macchine MRI e CT. Anche il memory foam, utilizzato oggi nei materassi e nei cuscini ortopedici, è stato originariamente creato per fornire comfort e sicurezza ai piloti.
E questa è solo una piccola parte di questi "rami" della ricerca spaziale. La medicina spaziale, man mano che si sviluppa, non solo può condurre una persona verso le stelle, ma anche migliorare la sua vita a casa, sulla Terra.
Uno studio medico occidentale e l'osservazione di 12 astronauti hanno dimostrato che con un'esposizione prolungata alla microgravità, il cuore umano diventa del 9,4% più sferico, il che a sua volta può causare una serie di problemi con il suo funzionamento. Questo problema può diventare particolarmente rilevante durante i lunghi viaggi nello spazio, ad esempio su Marte.
"Il cuore nello spazio funziona in modo molto diverso rispetto alla gravità terrestre, il che a sua volta può portare alla perdita di massa muscolare", afferma il dottor James Thomas della NASA.
“Tutto ciò avrà gravi conseguenze una volta tornati sulla Terra, quindi attualmente stiamo esaminando possibili modi per evitare o almeno ridurre questa perdita di massa muscolare”.
Gli esperti notano che dopo il ritorno sulla Terra, il cuore riacquista la sua forma originale, ma nessuno sa come si comporterà uno degli organi più importanti del nostro corpo dopo lunghi voli. I medici conoscono già casi in cui gli astronauti di ritorno hanno sperimentato vertigini e disorientamento. In alcuni casi, si verifica un brusco cambiamento nella pressione sanguigna (si verifica una forte diminuzione), soprattutto quando una persona cerca di rimettersi in piedi. Inoltre, alcuni astronauti soffrono di aritmia (ritmo cardiaco irregolare) durante le missioni.
I ricercatori sottolineano la necessità di sviluppare metodi e regole che consentano ai viaggiatori dello spazio profondo di evitare questo tipo di problemi. Come notato, tali metodi e regole potrebbero essere utili non solo agli astronauti, ma anche alle persone comuni sulla Terra, a coloro che hanno problemi cardiaci e a coloro a cui è prescritto il riposo a letto.
Un programma di ricerca quinquennale ha ora iniziato a determinare il livello di esposizione allo spazio per accelerare lo sviluppo dell’aterosclerosi (malattia dei vasi sanguigni) negli astronauti.
Nonostante un sondaggio anonimo condotto dalla NASA abbia eliminato i sospetti di consumo frequente di alcol da parte degli astronauti, nel 2007 ci sono stati due casi in cui agli astronauti della NASA effettivamente ubriachi è stato permesso di volare all'interno della navicella spaziale russa Soyuz. Allo stesso tempo, le persone sono state autorizzate a volare anche dopo che i medici che hanno preparato questi astronauti per il volo, così come gli altri partecipanti alla missione, hanno informato i loro superiori delle condizioni molto calde dei loro colleghi.
Secondo la politica di sicurezza dell'epoca, la NASA parlava di vietare ufficialmente agli astronauti di bere alcolici 12 ore prima dei voli di addestramento. Si presumeva tacitamente che questa regola fosse applicata anche durante i voli spaziali. Tuttavia, dopo l'incidente sopra descritto, la NASA si è indignata per la disattenzione degli astronauti che l'agenzia ha deciso di ufficializzare questa regola relativa ai voli spaziali.
L'ex astronauta Mike Mullane una volta disse che gli astronauti bevevano alcol prima del volo per disidratare il corpo (l'alcol disidrata) in modo da poter eventualmente ridurre il carico sulla vescica e improvvisamente non voler andare in bagno al momento del lancio.
Anche l'aspetto psicologico aveva il suo posto tra i pericoli delle missioni spaziali. Durante la missione spaziale Skylab 4, gli astronauti erano così “stanchi” di comunicare con i controlli di volo spaziali che disattivarono le comunicazioni radio per quasi un giorno e ignorarono i messaggi provenienti dalla NASA. Dopo l’incidente, gli scienziati hanno cercato di identificare e affrontare i potenziali effetti psicologici negativi che potrebbero verificarsi durante missioni più stressanti e più lunghe su Marte.
Uno studio durato dieci anni ha rilevato che gli astronauti sono significativamente privati del sonno nelle settimane precedenti il lancio e durante l’inizio delle missioni spaziali. Tra gli intervistati, tre su quattro hanno ammesso di usare farmaci per dormire, anche se l'uso di tali farmaci potrebbe essere pericoloso durante il volo di un veicolo spaziale o l'utilizzo di altre apparecchiature. La situazione più pericolosa in questo caso potrebbe essere quando gli astronauti assumessero la stessa medicina contemporaneamente. In questo caso, quando si verifica una situazione di emergenza che richiede una soluzione di emergenza, potrebbero semplicemente dormirci sopra.
Anche se la NASA ha imposto che ogni astronauta dorma almeno otto ore e mezza al giorno, la maggior parte ha riposato solo circa sei ore al giorno durante le missioni. La gravità di questo stress sul corpo era ulteriormente aggravata dal fatto che durante gli ultimi tre mesi di allenamento prima del volo, le persone dormivano meno di sei ore e mezza al giorno.
“Le future missioni sulla Luna, su Marte e oltre richiederanno lo sviluppo di misure più efficaci per affrontare la privazione del sonno e ottimizzare le prestazioni umane durante il volo spaziale”, ha affermato il ricercatore senior sull’argomento, il dottor Charles Kzeiler.
"Queste misure potrebbero includere cambiamenti nel programma di lavoro che verrà effettuato tenendo conto dell'esposizione umana a determinate onde luminose, nonché cambiamenti nella strategia comportamentale dell'equipaggio per entrare più comodamente nello stato di sonno, che è essenziale per ripristinare salute, forza e buon umore il giorno dopo "
ha dimostrato che sin dai tempi delle missioni dello Space Shuttle, alcuni astronauti hanno sperimentato casi di perdita uditiva temporanea, significativa e meno significativa. Sono stati notati più spesso quando le persone erano esposte a frequenze sonore elevate. Anche i membri dell’equipaggio della stazione spaziale sovietica Salyut 7 e della russa Mir hanno subito una perdita dell’udito da lieve a molto significativa dopo il ritorno sulla Terra. Anche in questo caso, in tutti questi casi, la causa della perdita temporanea dell'udito, parziale o totale, è stata l'esposizione ad alte frequenze sonore.
L'equipaggio della Stazione Spaziale Internazionale è tenuto a indossare i tappi per le orecchie ogni giorno. Per ridurre il rumore a bordo della ISS, tra le altre misure, è stato proposto l'uso di speciali pannelli fonoassorbenti all'interno delle pareti della stazione, nonché l'installazione di ventilatori più silenziosi.
Tuttavia, oltre al rumore di fondo, altri fattori possono influenzare la perdita dell’udito: ad esempio lo stato dell’atmosfera all’interno della stazione, l’aumento della pressione intracranica e l’aumento dei livelli di anidride carbonica all’interno della stazione.
Nel 2015, la NASA prevede di iniziare a studiare possibili modi per evitare gli effetti della perdita dell'udito durante le missioni di un anno con l'aiuto dell'equipaggio della ISS. Gli scienziati vogliono vedere per quanto tempo questi effetti possono essere evitati e determinare il rischio accettabile associato alla perdita dell'udito. Uno degli obiettivi chiave dell’esperimento sarà determinare come ridurre al minimo la perdita dell’udito interamente e non solo durante una specifica missione spaziale.
Una persona su dieci sulla Terra prima o poi sviluppa il problema dei calcoli renali. Tuttavia, questo problema diventa molto più acuto quando si tratta degli astronauti, perché nelle condizioni spaziali le ossa del corpo iniziano a perdere sostanze nutritive ancora più velocemente che sulla Terra. All'interno del corpo vengono rilasciati sali (fosfato di calcio), che penetrano attraverso il sangue e si accumulano nei reni. Questi sali possono compattarsi e assumere la forma di rocce. Inoltre, la dimensione di queste pietre può variare da microscopica a piuttosto grave, fino alla dimensione di una noce. Il problema è che questi calcoli possono ostruire i vasi sanguigni e altri flussi che nutrono l’organo o rimuovono i rifiuti dai reni.
Per gli astronauti, il rischio di sviluppare calcoli renali è più pericoloso perché le condizioni di microgravità possono ridurre il volume del sangue all’interno del corpo. Inoltre, molti astronauti non bevono 2 litri di liquidi al giorno, il che, a sua volta, potrebbe garantire al loro corpo una completa idratazione e impedire che i calcoli ristagnino nei reni, espellendo le loro particelle insieme all'urina.
È stato osservato che almeno 14 astronauti americani hanno sviluppato un problema di calcoli renali quasi immediatamente dopo aver completato le loro missioni spaziali. Nel 1982, un membro dell'equipaggio a bordo della stazione sovietica Salyut 7 riportò un caso di dolore acuto. L'astronauta ha sofferto di forti dolori per due giorni, mentre il suo compagno non ha avuto altra scelta che guardare impotente la sofferenza del suo collega. All'inizio tutti pensavano che si trattasse di appendicite acuta, ma dopo un po' l'astronauta ha espulso un piccolo calcolo renale insieme all'urina.
Gli scienziati stanno sviluppando da tempo una speciale macchina ad ultrasuoni delle dimensioni di un computer desktop in grado di rilevare i calcoli renali e rimuoverli utilizzando impulsi di onde sonore. Sembra che a bordo di una nave diretta su Marte una cosa del genere potrebbe sicuramente tornare utile.
Sebbene non sappiamo ancora con certezza quali effetti negativi sulla salute possano causare le polveri di altri pianeti o asteroidi, gli scienziati conoscono alcuni effetti molto spiacevoli che possono verificarsi a seguito dell’esposizione alla polvere lunare.
L’effetto più grave dell’inalazione di polvere è molto probabilmente sui polmoni. Tuttavia, particelle incredibilmente taglienti di polvere lunare possono causare gravi danni non solo ai polmoni, ma anche al cuore, causando allo stesso tempo tutta una serie di vari disturbi, che vanno dalla grave infiammazione degli organi al cancro. Effetti simili possono essere causati, ad esempio, dall'amianto.
Le particelle di polvere taglienti possono danneggiare non solo gli organi interni, ma causare anche infiammazioni e abrasioni sulla pelle. Per la protezione è necessario utilizzare speciali materiali multistrato simili al Kevlar. La polvere lunare può facilmente danneggiare le cornee degli occhi, il che a sua volta può rappresentare l’emergenza più grave per gli esseri umani nello spazio.
Gli scienziati notano con rammarico di non essere in grado di modellare il suolo lunare e di condurre l'intera gamma di test necessari per determinare gli effetti della polvere lunare sul corpo. Una delle difficoltà nel risolvere questo problema è che sulla Terra le particelle di polvere non si trovano nel vuoto e non sono costantemente esposte alle radiazioni. Solo ulteriori studi sulla polvere direttamente sulla superficie della Luna stessa, piuttosto che in laboratorio, forniranno agli scienziati i dati necessari per sviluppare metodi efficaci di protezione contro questi minuscoli killer tossici.
Il nostro sistema immunitario cambia e risponde a qualsiasi cambiamento, anche il più piccolo, nel nostro corpo. La mancanza di sonno, un apporto nutrizionale inadeguato o anche il semplice stress possono indebolire il nostro sistema immunitario. Ma questo è sulla Terra. Un cambiamento nel sistema immunitario nello spazio potrebbe infine provocare un comune raffreddore o comportare il potenziale per lo sviluppo di malattie molto più gravi.
Nello spazio, la distribuzione delle cellule immunitarie nel corpo non cambia molto. I cambiamenti nel funzionamento di queste cellule possono rappresentare una minaccia molto maggiore per la salute. Quando il funzionamento cellulare diminuisce, i virus già soppressi nel corpo umano possono risvegliarsi di nuovo. E farlo praticamente di nascosto, senza mostrare i sintomi della malattia. Quando l’attività delle cellule immunitarie aumenta, il sistema immunitario reagisce in modo eccessivo agli stimoli, causando reazioni allergiche e altri effetti collaterali come eruzioni cutanee.
"Cose come le radiazioni, i germi, lo stress, la microgravità, i disturbi del sonno e persino l'isolamento possono influenzare il sistema immunitario dei membri dell'equipaggio", afferma l'immunologo della NASA Brian Krushin.
“Le missioni spaziali di lunga durata aumenteranno il rischio che gli astronauti sviluppino infezioni, ipersensibilità e problemi autoimmuni”.
Per risolvere i problemi con il sistema immunitario, la NASA prevede di utilizzare nuovi metodi di protezione dalle radiazioni, un nuovo approccio ad una dieta equilibrata e farmaci.
L’attuale, molto insolita e molto lunga, assenza di attività solare potrebbe contribuire a pericolosi cambiamenti nei livelli di radiazione nello spazio. Non è successo niente di simile negli ultimi 100 anni.
"Sebbene tali eventi non siano necessariamente un deterrente per lunghe missioni sulla Luna, sugli asteroidi o anche su Marte, la radiazione cosmica galattica stessa è un fattore che può limitare il tempo pianificato per queste missioni", afferma Nathan Schwadron dell'Istituto terrestre, oceanico. ed esplorazione dello spazio.
Le conseguenze di questo tipo di esposizione possono essere molto diverse e vanno dalla malattia da radiazioni allo sviluppo del cancro o al danno agli organi interni. Inoltre, livelli pericolosi di radiazione di fondo riducono l’efficacia della schermatura dalle radiazioni di un veicolo spaziale di circa il 20%.
In una sola missione su Marte, un astronauta potrebbe essere esposto a 2/3 della dose sicura di radiazioni a cui una persona sarebbe esposta nel peggiore dei casi per tutta la sua vita. Questa radiazione può causare cambiamenti nel DNA e aumentare il rischio di cancro.
"In termini di dose cumulativa, è come eseguire una TAC su tutto il corpo ogni 5-6 giorni", afferma lo scienziato Carey Zeitlin.
Durante la simulazione dello stato di vita nello spazio, gli scienziati hanno scoperto che l'esposizione a particelle altamente cariche, anche a piccole dosi, faceva sì che i ratti da laboratorio reagissero all'ambiente molto più lentamente e allo stesso tempo i roditori diventavano più irritabili. Il monitoraggio dei ratti ha mostrato anche cambiamenti nella composizione proteica del loro cervello.
Tuttavia, gli scienziati si affrettano a sottolineare che non tutti i ratti hanno mostrato gli stessi effetti. Se questa regola fosse vera per gli astronauti, i ricercatori ritengono di poter identificare un marcatore biologico che indichi e preveda l’insorgenza di questi effetti negli astronauti. Forse questo marcatore potrebbe anche consentire di trovare un modo per ridurre le conseguenze negative dell'esposizione alle radiazioni.
Un problema più serio è la malattia di Alzheimer.
"L'esposizione a livelli di radiazioni equivalenti a quelli che una persona sperimenterebbe in una missione su Marte può contribuire allo sviluppo di problemi cognitivi e accelerare i cambiamenti nella funzione cerebrale che sono spesso associati al morbo di Alzheimer", afferma il neurologo Kerry O'Banion.
“Più a lungo rimani nello spazio, maggiore è il rischio di sviluppare la malattia”.
Un fatto confortante è che gli scienziati hanno già esplorato uno degli scenari peggiori per l’esposizione alle radiazioni. Hanno esposto contemporaneamente i topi da laboratorio a livelli di radiazioni che sarebbero stati tipici dell'intera missione su Marte. A loro volta, quando si vola su Marte, le persone saranno esposte a dosi di radiazioni nel corso di tre anni di volo. Gli scienziati ritengono che il corpo umano possa adattarsi a dosi così piccole.
Inoltre, va notato che la plastica e i materiali leggeri possono fornire alle persone una protezione dalle radiazioni più efficace rispetto all’alluminio attualmente utilizzato.
Alcuni astronauti sviluppano seri problemi alla vista dopo aver trascorso del tempo nello spazio. Più a lungo dura una missione spaziale, maggiore è la possibilità di conseguenze così terribili.
Su almeno 300 astronauti americani sottoposti a screening medico dal 1989, sono stati osservati problemi di vista nel 29% delle persone nello spazio durante missioni spaziali di due settimane e nel 60% delle persone che hanno lavorato per diversi mesi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
I medici dell'Università del Texas hanno condotto scansioni cerebrali su 27 astronauti che hanno trascorso più di un mese nello spazio. Nel 25% di essi si è verificata una diminuzione del volume dell'asse antero-posteriore di uno o due bulbi oculari. Questo cambiamento porta alla lungimiranza. Ancora una volta, è stato notato che quanto più a lungo una persona rimane nello spazio, tanto più probabile è questo cambiamento.
Gli scienziati ritengono che questo effetto negativo possa essere spiegato dall'aumento del fluido verso la testa in condizioni di migrogravità. In questo caso, il liquido cerebrospinale inizia ad accumularsi nel cranio e la pressione intracranica aumenta. Il liquido non riesce a penetrare attraverso l'osso, quindi inizia a creare pressione all'interno degli occhi. I ricercatori non sono ancora sicuri se questo effetto diminuirà per gli astronauti che resteranno nello spazio per più di sei mesi. Tuttavia, è abbastanza ovvio che questo aspetto dovrà essere chiarito prima di inviare esseri umani su Marte.
Se il problema fosse causato esclusivamente dalla pressione intracranica, una possibile soluzione sarebbe quella di creare condizioni di gravità artificiale, ogni giorno per otto ore, mentre gli astronauti dormono. Tuttavia, è troppo presto per dire se questo metodo sarà d’aiuto o meno.
"Questo problema deve essere risolto perché altrimenti potrebbe essere il motivo principale per cui i viaggi spaziali a lungo termine sono impossibili", afferma lo scienziato Mark Shelhamer.
