Pobyt w kosmosie uszkadza mózg
Ludzkie ciało nie jest dostosowane do pobytu w przestrzeni kosmicznej. Dlatego zachowanie zdrowia i kondycji kosmonautów to jeden z priorytetów misji pozaziemskich. Wiemy, że długotrwały pobyt w stanie nieważkości prowadzi do utraty masy mięśniowej, osłabia kości, negatywnie wpływa na oczy. Nowe badania opublikowane na łamach JAMA Neurology sugerują, że poza ochronną powłoką ziemskiej atmosfery dochodzi też do uszkodzeń mózgu i przyspieszonej degeneracji komórek nerwowych.
Badania przeprowadzono na pięciu rosyjskich kosmonautach, którzy przebywali na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Przed misją i po niej pobrano im próbki krwi, w których określono koncentrację białek specyficznych dla mózgu. Badania wykazały, że w czasie pobytu w przestrzeni kosmicznej dochodzi do niewielkich uszkodzeń mózgu, które mogą jednak mieć długofalowe niekorzystne skutki dla zdrowia. Badania takie mogą mieć poważne konsekwencje dla planowanych załogowych misji na Marsa.
Każdy z kosmonautów, a byli to mężczyźni, których średnia wieku wynosiła 49 lat, spędził w przestrzeni kosmicznej około pół roku. Na 20 dni przed startem pobrano od nich krew. Później badania powtórzono dzień, tydzień i trzy tygodnie po wylądowaniu. Henrik Zetterberg z Uniwersytetu w Göteborgu, Alexander Choukér z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium oraz Glina Wassilijewa z Rosyjskiej Akademii Nauk określili poziom pięciu protein we krwi: lekkiego białka neurofilamentu (NfL), kwaśnego białka włókienkowego (GFAP), białka tau oraz amyloidu beta Aβ40 i Aβ42.
Poziom tych białek we krwi pozwala określić integralność komórek mózgowych. Na przykład podwyższony poziom NfL świadczy o uszkodzeniu aksonów, a poziom amyloidu beta jest wykorzystywany w diagnostyce chorób neurodegeneracyjnych.
Badania wykazały, że nawet 3 tygodnie po powrocie na Ziemię poziom NfL, GFAP oraz Aβ40 był u wszystkich znacznie podniesiony. Jednak spadał, gdyż największą koncentrację tych białek zarejestrowano tydzień po wylądowaniu. Zetterberg i Choukér informują, że z ich badań wynika, iż długoterminowy pobyt w przestrzeni kosmicznej wpływa na różne tkanki w mózgu.
Wydaje się, że problem dotyczy wszystkich tkanek odpowiednich dla badanych biomarkerów, mówi pomysłodawca badań, Peter zu Eulenburg z Göteborga.
Naukowcy przypuszczają, że przyczyną problemów jest zmiana dystrybucji płynów w czasie pobytu w przestrzeni kosmicznej oraz powrót sytuacji do normy po zakończeniu misji. Zwracają przy tym uwagę, że problemy dotykają kosmonautów przez całe tygodnie po powrocie, gdyż czas półrozpadu każdego z badanych biomarkerów jest znacznie krótszy niż trzy tygodnie. Utrzymywanie się wysokiego poziomu przez tak długi czas pokazuje, że problemy wciąż mają miejsce.
Komentarze (12)
piotr123, 6 listopada 2021, 11:24
Czyli potrzebne jest sztuczne ciążenie z wykorzystaniem siły odśrodkowej.
venator, 6 listopada 2021, 13:27
Tyle, że to też rodzi problemy, które są powodowane siłami Coriolisa i różnicą przypsieszenia odśrodkowego pomiędzy głową a nogami załogantów. Móżdżek odczuwa ciążenie, które nie jest skierowane prostopadle do podłoża.
O centryfudze możemy na obecną chwilę chyba zapomnieć. Także sztuczne ciążenie możemy wytworzyć przez obrót całego statku, który przy zastsowaniu napędu chemicznego może mieć zwartą konstrukcje, a więc krótki promień obrotu. Ale z kolei będzie powolny, a więc sam lot będzie dłuższy. Z kolei użycie napędu jądrowego skróci czas lotu ale utrudni wytworzenie ciążenia. Przy użyciu atomu habitat mieszkalny będzie musiał być odseparowany od reaktora przestrzenią zapewnioną przez kratownice, co wydłuży zaś promień obrotu.
Problem w tym, że podobno wyniki eksperymentów wskazują, że lepsze są krótsze pobyty w wirówkach wytwarzających 2-3 g i powrót w nieważkość niż stałe przebywanie w "sztucznym " 1 G.
Pod tym kątem robi się jednak mało eksperymentów. Ciekawe eksperymenty na orbicie Ziemi, jak ISS Centrifuge (0,51 G na ISS) i Mars Gravitiy Biosatelllite (wirówka dla myszy - 0,3 G) nie zostały zrealizowane. A pierwszy ekesperyment z wytworzeniem sztucznego ciążenia przeprowadzono już podczas misji Gemini XI poprzez połączenie liną z Ageną. Wytworzono wówczas 0,00015 g, używając silników manewrowych. Ciekawostka, że apogeum misji to było aż 1369 km nad Ziemią. Dalej byli tylko astroanuci misji księżycowych. Rekord Conrada i Gordona jet do dzisiaj nie pobity (poza selenonautami).
piotr123, 6 listopada 2021, 13:45
Jest jeszcze pomysł wykorzystania 2 ch Starshipow połączonych liną. Do karuzeli można się przyzwyczaić
tempik, 6 listopada 2021, 14:08
Ja bym się przyjrzał diecie i nawykom które są w małej puszce na orbicie zupełnie inne niż na Ziemi. A jeśli mowa o Rosjanach to półroczna absencja alkoholowa też może być szokiem dla organizmu
Pewnie przyczyn jest wiele a nie tylko brak siły ciążenia
cyjanobakteria, 6 listopada 2021, 14:16
Jest minimalna średnica torusa po przekroczeniu której pojawią się problemy, ale są to problemy natury inżynieryjnej i do rozwiązania. Im większa średnica, tym konstrukcja wolniej może się obracaj, co nie będzie uciążliwe, a astronauci nie będą się potykać o własne nogi
Jeszcze znalazłem papier, gdzie w abstrakcie jest podane więcej wartości krótkoterminowych, długoterminowych, dla stałego personelu, gości po treningu, etc.
https://space.nss.org/wp-content/uploads/Space-Settlement-Population-Rotation-Tolerance-Globus.pdf
venator, 6 listopada 2021, 14:48
Margines do wykorzystania nie jest wcale taki szeroki:
Tabela z bardzo ciekawego artykułu o statkach międzyplanetarnych:
https://kosmonauta.net/2019/04/statki-miedzyplanetarne-modul-zalogowy-czesc-2/
Napisałem jednak, że
Jeśli tak jest i chcielibyśmy iśc tą drogą, to rodzi już spore problemy z wytworzeniem takiej siły w kosmosie, w dodatku na statku, któy sam ma się nie obracać.
Jajcenty, 6 listopada 2021, 15:33
Wydaje się że pomysł na dwie kapsuły połączone liną/kratą powinien się dać zrealizować. Potrzeba energii na rozpędzenie, potem jedynie uzupełnia się pęd tracony przez masę białka wędrującą wzdłuż mostu. Nic, czego by średnio zaawansowana automatyka nie umiała dopilnować - połączenie mogłoby być giętkie czyli lekka lina. Martwi wytrzymałość materiałów w temperaturach pustki kosmicznej, 1g jest 1g i na końcach będzie wisiało parę kilo.
cyjanobakteria, 6 listopada 2021, 17:07
Dokładnie, układ taki można porównać do mostu wiszącego. Więc to nie jest nic z czym nie poradzą sobie inżynierowie w przyszłości albo duża, aczkolwiek skończona liczba studentów astro-inżynierii. Jest to obecnie skomplikowane zadanie głównie dlatego, że wystrzeliwujemy pojazdy o delikatnej konstrukcji jak puste puszki po piwie
Wydaje mi się, że odporność na rozciąganie rośnie wraz ze spadkiem temperatury. W okolicy 1 AU od Słońca na stronie nasłonecznionej jest ze 120 stopni C.
https://www.quora.com/Why-does-tensile-strength-decrease-with-increasing-temperature-and-increase-with-decreasing-temperature
peceed, 8 listopada 2021, 16:53
Jedynym problem jaki pozostaje to po co właściwie wysyłać kosmo/Astro/taiko-nautów na orbitę.
Roboty robią się tak sprytne, że bez problemu poradzą sobie z wszystkimi "taktycznymi" problemami a decyzje strategiczne i tak można wysyłać z Ziemi.
Prosty wniosek - pancerze czołgów trzeba chłodzić kriogenicznie
cyjanobakteria, 8 listopada 2021, 18:21
Lepszy pancerz reaktywny z antymaterii, schłodzonej, nie wstrząśniętej i nie zmieszanej
Słuszna uwaga, ale jest na wątku grono zwolenników misji załogowych. Za 2 tygodnie rusza NASA DART i myślę, że jest to kolejna zmarnowana okazja na udaną eksplorację załogową Układu Słonecznego
venator, 8 listopada 2021, 22:10
Nie, to nie jest naiwna wiara zwolenników załogowych misji, zacytuje zresztą sam sam siebie z innego wątku:
45 mld dolarów to nie są w skali wydatków USA specjalnie duże pieniądze.
A ile problemów rozwiązano dzięki załogowym lotom w kosmos? Spuścizna programu Apollo choćby w zakresie medycyny, jest ogromna: urządzenia VAD (wspomaganie serca), termometry na podczerwień, implanty ślimakowe uszu , operacje oczu metodą LASIK , ratunkowe koce termiczne typu NRC, nie mówiąc o tym, że w latach 60-tych 60% układów scalonych było kupowane przez NASA, dając potężny impuls do rozwoju branży.
Tutaj zresztą więcej:
https://en.wikipedia.org/wiki/NASA_spinoff_technologies
Znaczna część tych technologii jest związana z programem Gemini-Apollo. Była duża kasa i parcie polityczne, był i rozwój.
Dlaczego więc nowy, tak wielkoskalowy program ma nie przynieść kolejnego skoku technologicznego?
A jak załogowy Mars może bezpośrednio przełożyć się na to ratowanie istnień ludzkich? Chćby przez to, ze NASA już teraz stawia na rozówj telemetrii medycznej. Weźmy taki pulsoksymetr. Jeszcze parę lat temu urządzenie znane głównie medykom i co bardziej świadomym chorym na przewlekłe choroby układu oddechowego, dziś dzieki COVID zrobiło powszechną karierę. Dzięki metodzie wczesnej diagnozy, uratował zapewne życie gromnej rzeszy ludzi. NASA pracuje teraz nad pulsoksymetrem zapewniającym telemetrie, o wysokiej jakości i trwałości przekazu, a przede wszystkim precyzji pomiaru. Jak można wywnioskować z tego artykułu:
https://www.wired.com/story/pulse-oximeters-equity/
nowoczesne pulsoksymetry nie spełniają często podstawowych wymagań FDA. Jak się okazuje dzieki załogowym lotom kosmicznym, już blisko 50 lat temu firma HP we współpracy z NASA opracowała pulsoksymetr pod pewnymi względami znacznie lepszy niż obecne komercyjne. Bo NASA, w programach załogowych, stawia wysoką poprzeczkę. I to jest dobry prognostyk dla silnego impulsu rozowjowego.
venator, 26 listopada 2021, 02:07
Czemu akurat TEN przykład? Przecież przyczyny takie stanu rzeczy mają swój kontekst historyczny, którym była min. dewiza ówczesnego administratora NASA, Daniela Goldwina - "szybciej, lepiej, taniej". Okazało się po czasie, że lepiej nie da się pogodzić z szybciej, a tym bardziej z taniej. Bo było to oparte na "nadziei". Jeszcze w 1984 r. szacowano koszt NGST na 4 mld, ale później zaczęto wierzyć w szybki postęp w tanim wynoszeniu ładunków w kosmos.
Ale takie niedoszacowanie to raczej normalka dla takich bezprecedensowych, niezwykle zaawansowanych programów. W 1972 r. koszty Hubble'a szacowano na 300 mln dolarów (1 mld w cenach z 2007 r.) Koszt wyniósł ostatecznie 4 mld. Było warto?
Zgodzę się jak najbardziej w kwestii podróży międzygwiezdnych, ale Mars jest w technicznym zasięgu. Nie ma żadnych fundamentalnych przeszkód technologicznych aby tam nie polecieć i zostać, przynajmniej w ograniczonym zakresie.
Nieustannie finansowana? Gdzie i kiedy? Jeszcze kilka lat temu na rozwój nuklearno-termicznego silnika (NTP) NASA przeznaczała...7 mln dolarów rocznie.
A to najbliższa realizacji technologia napędu innego niż chemiczny, do sensownej eksploracji załogowej deep space.
W budżetowych realiach na + zmieniło się to dopiero w czasie prezydentury Trumpa. Na efekty przyjdzie jednak poczekać
Wydaje mi się @Astroże jednak sam sobie zaprzeczasz. Z jednej strony piszesz: Poważniej - to przy obecnej technologii nie mamy, i nie jest to kwestia jakichkolwiek mniejszych czy większych "kroków". To zwyczajnie przepaść do przeskoczenia i nie widać tu żadnego światełka w tunelu.
Z drugiej strony piszesz, że wg. Ciebie nic lądowanie na Marsie nam nie przyniesie. A więc to pokonanie technologicznej i mentalnej przepaści (w udanym locie na Marsa i powrocie) nic nie przyniesie, będzie bezowocne? Naprawdę?