Vesmír nie je dobré miesto pre ľudský organizmus  
Aj v súčasnosti si dokážeme predstaviť, ako sa dajú vyriešiť technické problémy, spojené s medziplanetárnymi letmi s ľudskou posádkou - dá sa dokonca povedať, že je to len otázka peňazí a prijatej miery rizika. Medziplanetárny priestor je však veľmi nezdravé miesto pre život a predstavy, ako uchrániť ľudský organizmus pred nevratnými zmenami a poškodením pri dlhodobom pobyte sú neraz len v hypotetickej rovine.

Po návrate z dlhších pobytov je chôdza problémom – aj Tim Peake,  Tim Kopra a Jurij Malenčenko trávili prvé chvíle na Zemi po pristáti ich Sojuzu posediačky. Kredit: Image, thehumanion.com.
Po návrate z dlhších pobytov je chôdza problémom – aj Tim Peake, Tim Kopra a Jurij Malenčenko trávili prvé chvíle na Zemi po pristáti ich Sojuzu posediačky. Kredit: Image, thehumanion.com.

Spočiatku si nikto nebol istý, či môže človek prežiť čo len krátky pobyt na nízkej obežnej dráhe Zeme, preto letu prvých kozmonautov a astronautov predchádzali lety psov a šimpanzov. Aj keď ho prežili bez zjavného poškodenia organizmu (s výnimkou dôsledkov zlyhania techniky, niekedy fatálneho), stále nebolo isté, aký bude mať vesmírny let dopad na psychiku ľudí. Jurij Gagarin preto letel v režime pokusného králika - všetko prebiehalo automaticky, do riadenia svojho korábu nemusel zasahovať a dokonca sa myslelo aj na to, ako mu zabrániť zasahovať do riadenia v prípade, že by sa vplyvom kozmického letu pomiatol (tajný kód, ktorý mal v prípade potreby dostať v priebehu letu zo Zeme, aby mohol prejsť na ručné ovládanie kozmickej lode, mu aj tak priatelia vopred prezradili, takže oni zjavne túto možnosť nebrali vážne).

 

Prvé lety v trvaní niekoľkých hodín a dní prežili kozmonauti bez zjavných následkov, ak nerátame adaptačný syndróm (podobný kinetóze alebo morskej chorobe), ktorý niekoho trápil krátko, niekoho dlhšie, ale nakoniec vždy ustúpil bez následkov - ak nerátame fakt, že postihnutý kozmonaut niekedy sotva dokázal pracovať. Keď sa však doba pobytu v mikrogravitácii začala merať na týždne, kozmonauti sa po návrate na Zem nedokázali postaviť na nohy. A to bol len ten pre verejnosť najviditeľnejší problém. Postupom času sa zoznam zmien, ktoré sa odohrávajú v organizme, nepríjemne rozrastal. Niektoré sa po návrate na Zem čoskoro upravili, iné celkom nie a o niektorých je zrejmé, že na všetky ich dlhodobé následky vo svetle súčasných poznatkov nedovidíme.

GRAVITY GETS ME DOWN – príťažlivosť ma dáva dole – nápis na tričku talianskej astronautky Samanty Cristoforetti na obrázku niekoľko dní po návrate z dlhodobého pobytu na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Kredit: https://plus.google.com/.
GRAVITY GETS ME DOWN – príťažlivosť ma dáva dole – nápis na tričku talianskej astronautky Samanty Cristoforetti na obrázku niekoľko dní po návrate z dlhodobého pobytu na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Kredit: https://plus.google.com/.

 

Ľudské telo v podmienkach mikrogravitácie (čo je modernejší výraz pre bezváhový stav) prechádza viacerými zmenami. Tou prvou sú poruchy funkcie vestibulárneho systému - orgánu rovnováhy. Tento vesmírny adaptačný syndróm sa prejavuje nevoľnosťou a zvracaním a počas prvých troch dní postihuje asi dve tretiny kozmonautov. Jeho prejavy sa dajú zmierniť podávaním antihistaminika prometazínu.


Viditeľnou zmenou je redistribúcia telesnej tekutiny. Táto je gravitáciou tlačená do dolnej časti tela a v jej neprítomnosti sa presunie nahor, čo sa prejavuje opuchom tváre. Súčasne dochádza k zvýšeniu priepustnosti cievnej steny pre tekutinu, ktorá uniká do medzibunkového priestoru a objem tekutiny v cievnom riečišti klesá asi o desatinu - dosť na to, aby tým spôsobený pokles krvného tlaku spolu so zmätenými reakciami organizmu na zmeny tlaku v cievnom riečišti podieľal na neschopnosti mnohých kozmonautov udržať sa na nohách po pristátí na Zemi.


Mikrogravitácia spôsobuje aj významné zmeny na pohybovom aparáte, ktorý sa pohotovo prispôsobuje nepatrnej záťaži. Zmenšuje sa kostná hmota - mesačne o 1 - 1,6%, čo pri dlhodobom pobyte znamená straty, hroziace až zlomeninami. Vápnik, uvoľnený z kostí je obličkami vylučovaný do moča v takom množstve, že dochádza k tvorbe močových kamienkov. Rýchlym tempom sa stráca aj svalová hmota. Najlepším, aj keď nie dokonalým prostriedkom, ako zabrániť týmto zmenám, je každodenné cvičenie. Ak ho kozmonauti zanedbávajú, po pristátí na Zemi niekoľko dní nie sú schopní postaviť sa na nohy, čo si v praxi ako prví vyskúšali Sovieti. (Našťastie nie pri nepodarených pristátiach, kedy ich prežitie záviselo od schopnosti postarať sa o seba po celé dni bez kontaktu so záchranármi – ale toto riziko nebolo dodnes úplne eliminované).


V prípade zvýšenia radiácie majú astronauti na palube budúcej kozmickej lode Orion použiť ako dodatočnú ochranu skladovacie vaky. Kredit: NASA.
V prípade zvýšenia radiácie majú astronauti na palube budúcej kozmickej lode Orion použiť ako dodatočnú ochranu skladovacie vaky. Kredit: NASA.

Pomerne novým a znepokojujúcim je častý výskyt porúch zraku. Viac, ako polovica kozmonautov počas dlhých letov zaznamenala zníženie zrakovej ostrosti, prevažne pri pohľade do blízka. Príčinou sú zmeny tvaru oka, opuch optického disku, zhrubnutie optického nervu a ďalšie. Dlho pretrvávajú tzv. vatové škvrny na sietnici. Príčiny nie sú dosiaľ známe, môžu to byť napríklad zmeny prekrvenia očí a zmeny vnútrolebečného tlaku v mikrogravitácii. Skutočnosť, že zmeny na očiach sa úplne neupravujú ani dlho po pobyte na obežnej dráhe okolo Zeme je dosť znepokojujúca.

 

Ďalším podstatným problémom je kozmické žiarenie. Dráha Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) je pomerne nízka a čiastočne mimo jeho dosahu, pretože je odkláňané magnetickým poľom Zeme. Aj tak je obvyklá ročná dávka pre člena jej posádky nad 200 mSv, teda síce nie preukázateľne ohrozujúca zdravie, ale výrazne nad slovenskými normami pre pracovníkov s ionizujúcim žiarením na Zemi - do 50 mSv (nevedno, ak sa s tým vysporiadajú takí Japonci, ktoré podobne žiariace lokality po havárii jadrovej elektrárne vo Fukušime evakuovali). Počas dvaapolročnej expedície na Mars treba rátať s celkovou dávkou žiarenia okolo 1000 mSv, o ktorej je (na rozdiel od veľmi obozretných hygienických noriem) preukázané, že nemusí ostať bez zdravotných následkov. A to sa ešte môžu prihodiť ďalšie, dosť vysoké dávky počas slnečných erupcii. Mimochodom, celoživotná dávka pre 45 - ročného amerického astronauta je v súčasnosti stanovená na 1500 mSv, pre astronautku 900 mSv.


Okrem toho sa zistilo viacero zmien, ktorých význam nie je jasný, alebo prinajmenšom sa nezdá, že by mali závažný vplyv na zdravie a výkonnosť astronautov. Viacero sa ich sťažovalo na bolesti hlavy a bolesti kĺbov. To by nebol neprekonateľný problém, ale v určitom prípade, po práci mimo kozmickú loď, treba pri týchto príznakoch uvažovať aj o možnosti choroby z dekompresie, aká sa vyskytuje u potápačov po príliš rýchlom vynorení z väčšej hĺbky, pretože tlak v skafandroch pre prácu mimo kozmickej lode je oveľa nižší, ako v jej obytnom priestore. Kozmonauti preto pred výstupom dýchajú 100% kyslík, aby sa toto riziko znížilo. Rôzne neurologické príznaky však môžu byť spôsobené aj narušením denného pracovného a spánkového cyklu, chýbaním prirodzeného striedania svetla a tmy a tiež neustálym hlukom z prístrojov v priestoroch kozmickej lode. Počas pobytu v mikrogravitácii tiež dochádza k zníženiu objemových parametrov pľúc, hoci bez znateľného vplyvu na výmenu plynov v pľúcach. Do určitej miery sa znižuje množstvo červených krviniek a mení sa aj počet rôznych typov bielych krviniek, spolu so zmenami fungovania celého imunitného systému, zatiaľ bez pozorovaných dlhodobých zdravotných následkov.

Opuch optického disku oka na snímkach očného pozadia (sietnice) pred kozmickým letom (hore) a po ňom (dole). Kredit: NASA.
Opuch optického disku oka na snímkach očného pozadia (sietnice) pred kozmickým letom (hore) a po ňom (dole). Kredit: NASA.

 

Zaujímavé poznatky, ktorých význam však väčšinou ešte nevieme celkom zhodnotiť, priniesol ročný let Scotta Kellyho a nasledovné porovnanie parametrov jeho organizmu s dvojčaťom Markom. S uspokojením bolo možné konštatovať, že u Scotta Kellyho sa do pol roka upravili niektoré zmenené parametre, ako funkcia imunitného systému, metabolizmu a zloženie bakteriálneho osídlenia tráviaceho traktu. Na druhej strane, po návrate uňho došlo k určitému a pretrvávajúcemu zhoršeniu mentálnych schopností. Zhoršila sa schopnosť chromozómov opravovať svoje poškodenia a čo je zaujímavé, počas letu sa predĺžili sa ich teloméry (čo by mohlo znamenať perspektívu dlhšieho života, ale po návrate na Zem sa opäť skrátili).


Hoci kozmonauti prechádzajú dôkladnými lekárskymi prehliadkami, akútne ochorenia a úrazy u nich nemožno vylúčiť. Neodkladná evakuácia na Zem je možná z Medzinárodnej vesmírnej stanice, už z plánovanej základne Gateway pri Mesiaci to môže byť problém a pri vzdialenejších letoch si musí posádka vystačiť s vybavením, ktoré si povezie so sebou. Z diagnostických prostriedkov sa vo Vesmíre už bežne využíva ultrasonografia, dá sa uvažovať o endoskopii a dá sa rátať s možnosťou rozsiahlej hematologickej a biochemickej diagnostiky. Spektrum liekov bude viac alebo menej obmedzené na zvládanie akútnych situácii, o možnosti chirurgických výkonov sa dá len špekulovať - ak nepôjde o jednoduché ošetrenie vonkajších zranení, do úvahy pripadá najskôr robotická endoskopická chirurgia, ale s ohľadom na oneskorenie prenosu signálu by musela byť podstatne iná, ako to dovoľujú dnešné možnosti.


Napriek optimistickým víziam je v súčasnosti potrebné konštatovať, že pri dlhodobom pobyte v kozmickom priestore, pri mikrogravitácii a zrejme aj výrazne zníženej gravitácii nastávajú v ľudskom organizme niektoré zmeny, ktorých následky po niekoľkoročnom pobyte môžu byť aj závažné, prípadne fatálne - a to dlhodobú závažnosť ďalších nedokážeme zhodnotiť. Ochrana zdravia kozmonautov počas dlhodobých pobytov v medziplanetárnom priestore môže nakoniec výrazne skomplikovať a predražiť medziplanetárne lety.

 

Zdroje informácii

https://www.medscape.com/viewarticle/921252

https://www.medscape.com/viewarticle/911801

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/how-nasa-protects-astronauts-from-space-radiation-at-moon-mars-solar-cosmic-rays

Datum: 10.12.2019
Tisk článku

Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme? - Elgin Duane
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 263 Kč
Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme?
Elgin Duane
Související články:

Nedoceňované víťazstvo medicíny     Autor: Matej Čiernik (19.08.2019)
Za čo bola udelená tohoročná Nobelova cena za medicínu a fyziológiu?     Autor: Matej Čiernik (08.10.2019)
Keď európska byrokracia ohrozuje zdravie     Autor: Matej Čiernik (30.10.2019)



Diskuze:

Realita vs science fiction

Marek Zelenka,2019-12-11 17:25:36

Proto také ve všech scifi románech a filmech jakoby samo sebou umíme ovládat umělou gravitaci, a vzdálenosti se řeší umělým spánkem. Jedno ani druhé ve skutečnosti neumíme a dlouho umět nebudeme. Plus potřebujeme nějaké zázračné palivo.

Dále taky neumíme další scifi prvek, totiž energetické štíty na ochranu kosmické lodi před meteority a různým kosmickým smetím. A dále je nutná naprostá ochrana elektroniky před různými typy záření. To vše se ve scifi žánru umí jakoby samosebou :-)

Odpovědět


Re: Realita vs science fiction

Michal Kytka,2019-12-11 18:11:15

Jedine co nas deli od tych zazracnych scifi veciciek je to ze nemame poriadny zdroj energie. Fotovoltaika a ine eko generatory energie su pekne ale naivne. Ako zdroj energie pre civilizaciu ktora chce dobit vesmir absolutne nepostacujuce.

Odpovědět


Re: Re: Realita vs science fiction

Marek Zelenka,2019-12-11 23:24:18

Jedině ten anamezon, viz Mlhovina v Andromedě :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Realita vs science fiction

Pavel Nedbal,2019-12-12 19:55:58

Je několik zásadních faktorů, která nám brání v (s lidskou přítomností) dobývání vesmíru. Prvním a asi největším, je energie. Tedy, ne, že bychom neměli pořádnou energii, ale je v podstatě ve formě tepla, respektive kinetické (ale chaotické, nesměrovatelné) energie částic. Tedy třeba jaderná. V jejím transformování na usměrněný tok reakční hmoty nám brání základní fyzikální zákony termodynamiky, a především účinnost takových dějů. Abychom postavili pořádný pohon, musíme odvést gigantická množství odpadního tepla - pro představu - museli bychom pracovat s giga, až terrawatty minimálně a obdobného množství ve formě tepla se zbavit, což ve Vesmíru jaksi nejde. Snad by se nějakému přijatelnému pohonu mohl blížit dosud nerealizovatelný termojaderný proces p+B, který (víceméně) neprodukuje neutrony, ale především alfa částice s kinetickou energií, kteréžto jako nabité bychom snad dokázali magnetickými poli nějak nasměrovat a využít jako reakční hmotu. Stejně by ale, i kdyby to fungovalo, bylo potřeba spoustu tepla uchladit včetně potřebné elektrárny, která by to vše napájela. Všechny stávající (iontové, plazmové) pohony jsou sice dobré pro sondy, kdy nám příliš nezáleží na čase, ale pro opravdový planetolet je to slabé. Minimálním požadavkem je dlouhodobě udržitelný pohon s parametry 1N/100kg hmoty lodi, tedy dV=10km/s za 12 dní (1000000sec). A to včetně zásoby na dostatečné dV pro brždění a návrat!
Další zásadní omezení je absence gravitace, nebo její vhodné náhrady inerciální. Je hezké, že na ISS posádku udržujeme v jakéstaké kondici, ale pro udržení akceschopnosti a dobrého spánku je to k ničemu. Vhodné zařízení by vyžadovalo zásadní konstrukční změny oproti současným hliníkovým "plechovkám".
Třetí omezení je ta radiace. Země má účinnou ochranu jednak magnetosférou (kterou nemůžeme rozumně účinnou uměle vytvořit kolem malého objektu), ale také, a především souhrnem 8 kilometrová vrstva vzduchu, což představuje pro většinu radiace zhruba 64 polovrstev pro její zeslabení, a to se nedá nahradit ani nějakou "vestou", ba ani specielními materiály.
Proto jsem utvrzen v názoru, že ač třeba státní a nebo soukromá iniciativa někoho znovu na Měsíc, nebo nově na Mars za šílených podmínek dostane, bude to ještě dlouho nepřekonatelný vrchol s neadvekátním výsledkem, případně v případě fatálního krachu (ač to nikomu nepřeji) povede ke ztrátě zájmu o kosmickou činnost. Proto by bylo skutečně lépe prostředky vložit do mnoha nepilotovaných misí, které odvedou, troufám si říci, daleko lepší službu našemu poznání.
A o to tady především jde.

Odpovědět

Díky autorovi článku.

Vojta Ondříček,2019-12-10 12:46:19

Je jasné, že dokud někdo nevynalezne a nerealizuje výkonný meziplanetární pohon pro vehikly, nebude cesta na Mars pro lidskou posádku realizovatelná. Vedle problémů způsobených beztíží (nemoderně, za to jasně) jde také o psychiku jednotlivce i kolektivu posádky. Pokusy na Zemi jednoznačně dokázaly, že soužití na malém prostoru bez možnosti úniku je už po relativně krátké době nabité agresemi.

Proto si myslím, že je celkem zbytečné plánovat habitáty pro lidské výzkumníky na Marsu, dokud nebude cesta tam (a zpět) zkrácena asi tak na týden. Lepší by bylo pokračovat intenzívněj v robotickém výzkumu Marsu a jiných těles v solárním prostoru.

Už jen cesta na Měsíc je velkou výzvou pro lidstvo. A to je Měsíc za "humny", vzdálen pouhou 1,3 sekundy. V případu nějaké poruchy (jako při Apollo 13), či zdravotní indispozice posádky, existuje reálná možnost záchrany a návratu na Zemi.

Odpovědět


Re: Díky autorovi článku.

Libor Tomsik,2019-12-10 13:00:55

Ja si spis myslim, ze je to o urovni rizika, ktere jsme ochotni, jako spolecnost, akceptovat. Kdyz Kolumbus plul do Indie, tak na tom s pohonem i zachovani zdravi byli jeho namornici o poznani hur, nez jaka rizika by postupovala posadka letici na Mars.

Jeste na zacatku 20 stoleti bylo bezne, ze velka nakladni plachetnice na ceste kolem sveta ztratila kolem 3 lidi z posadky. Nebo si vemte, kolik % lidi umira (v podstate pro nic) pod Mnt. Everest, K2, Anapurnou apod.

Pokud si povolime podobne ztraty, tak se soucasnymi technologiemi jsou dost mozna dosazitelne i mesice Jupitera.

Odpovědět


Re: Re: Díky autorovi článku.

Antonín Nezdvořák,2019-12-10 15:01:41

A co tam budete dělat? Pomočíte kámen, zakřičíte jestli někdo není doma a poletíte zpátky?

Odpovědět


Re: Re: Re: Díky autorovi článku.

Martin X,2019-12-11 08:18:18

Existuju ludia, ktori by boli ochotni "pomocit ten kamen" niekde na Ganymede aj ak by neexistovala sanca na navrat spat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Díky autorovi článku.

Antonín Nezdvořák,2019-12-11 08:32:19

Tomu věřím, ale za své peníze. Myslím, že taková investice by byla užitečnější v nějakém výzkumu než na takový nesmyslný počin.

Odpovědět


Re: Re: Díky autorovi článku.

Pavel R.,2019-12-10 16:34:18

Souhlas.

Odpovědět

Největší rizika

Tomáš Novák,2019-12-10 09:47:48

Odvápnění kostí, ochabnutí svalů, otoky a edémy, spatně fungující kardiovaskulární systém, zblbnutý rovnovážný systém ve vnitřním uchu a hlavně - karcinogenní novotvary vlivem škodlivé radiace od Slunce i z jiných kosmických zdrojů...nene, v roce 2032 na Mars ještě nikdo nepoletí!

Odpovědět


Re: Největší rizika

Martin X,2019-12-11 08:14:49

Par "sialencov" ochotnych podstupit taketo riziko sa urcite najde. Vsak aj na Mount Everest stale lezu ludia, hoci umrtnost pri vystupe je relativne vysoka (priemer je cca. 5 ludi rocne, ale tento rok to bolo 12) a na rozdiel od Marsu sa tam uz nic nove objavit neda.

Odpovědět

Orion - mereni ionizujiciho zareni

Karel Marsalek,2019-12-10 09:41:57

NASA vyvinula novy kosmicky modul pro 4 astronauty ORION. Pri jeho dalsim letu (mise Artemis I, https://www.nasa.gov/artemis-1 ) se bude merit ionizujici zareni uvnitr lode pomoci dvou lidskych figurin (antropomorfnich fantomu). Jeden z nich bude vybaven "stinici" vestou (vyrobce Stemrad, Izrael). Fantomy sestavaji z materialu simulujicich jednotlive organy tela. V nich jsou umisteny pasivni a aktivni detektory radiace. Ziskame tak (DLR Köln) rozlozeni davky zareni v organech tela (okolo 1000 bodu) a diky aktivnim detektorum zmerime i rozlozeni davky v case a energeticke spektrum. Osobne vyvijim pro tento projekt aktivni dozimetry M-42 (viz. pdf nize od str. 21).
https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-12428/21653_read-53474/
https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-14114/

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20180006715.pdf - zde jsou zajimave str. 9 a 10 - rekonfigurace nakladu pri solarni erupci (SPE), aby byli astronauti lepe chraneni. Pri slunecni erupci je proud vymrstenych protonu znacne pomalejsi nez c (napr. fotony gamma), takze mame minuty az hodiny na pripravu v kosmicke lodi. Magneticke pole Zeme "rozprostre" prichozi nabite castice po magnetosfere velice nerovnomerne, takze hodne zalezi na miste, kde se vase kosmicka lod prave nachazi :-)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace