Tak zmienia się ciało w kosmosie. Żeby przeżyć, trzeba się ruszać
Zaczyna się od zawrotów głowy. Potem zanikają mięśnie, głowa puchnie, a serce się kurczy. Wreszcie zaczyna psuć się wzrok – a odlecieliśmy zaledwie na wysokość niskiej orbity, gdzie jesteśmy względnie bezpieczni. A co z podróżą w dalsze rejony kosmosu?
2025-06-25, 06:06
Kosmiczni wędrowcy
– W pewnym sensie ludzie – nazwijmy ich "Ziemianami" – cały czas funkcjonują w kosmosie. Przecież kosmos nas otacza, jesteśmy jego częścią – zauważył w Polskim Radiu dr Aleksander Waśniowski, radiolog i specjalista od zdrowia astronautów. – Natomiast na Ziemi mamy biosferę. Wszystko więc, co staramy się wytworzyć, żeby zapewnić bezpieczeństwo zdrowotne astronautów, będzie się sprowadzało do odwzorowania środowiska ziemskiego – dodał.
Warunków panujących na Ziemi nigdy jednak nie będzie się dało odtworzyć w stu procentach. Dlatego od wielu lat agencje kosmiczne i prywatne firmy na całym świecie prowadzą badania nad różnymi możliwościami poprawy fizycznej i psychicznej sytuacji osób lecących w kosmos. Kwestie te sprawdza się zarówno na statkach i stacjach kosmicznych, jak i podczas symulacji na Ziemi.
Niektórzy zastanawiają się też nad tym, czy nie należy na nowo przemyśleć kryteriów rekrutacji astronautów. Może się bowiem okazać, że ludzie, którzy cieszą się świetnym zdrowiem na Ziemi, najmniej pasują do rzeczywistości kosmicznej. Dr Aleksander Waśniowski wspomniał o naziemnych testach z udziałem osoby niepełnosprawnej – niewidomej i pozbawionej niektórych kończyn.
Posłuchaj
REKLAMA
Astronauci poddają się badaniu za pomocą urządzenia Neurospat, który w ramach programu BISE ("Bodies in the Space Environment", pol. "Ciała w środowisku kosmicznym") bada, w jaki sposób astronauci postrzegają ruch w górę i w dół w warunkach mikrograwitacji. Od lewej: Frank De Winne (Belgia) i Robert Thirsk (Kanada). Fot. NASA/domena publiczna
Hiperludzie kontra promieniowanie
– Osoby, które posiadają pewne niepełnosprawności na Ziemi, mogą się okazać hipersprawne w kosmosie, czyli nie tylko równi astronautom w pełni sprawnym na Ziemi, co nadsprawni – mówił. – Kluczowym przykładem jest utrata wzroku. Ona może się wydarzyć przy promieniowaniu kosmicznym, które będzie uszkadzało radioczuły narząd, jakim jest oko. Jeżeli więc poleci niewidomy, przyzwyczajony do tego i żyjący w takim środowisku, a jednocześnie skafander, habitat i statek będą do tego zawczasu przystosowane, wówczas załoga tracąca wzrok będzie mogła na takiej osobie bardziej polegać niż na swoich doznaniach – tłumaczył.
Promieniowanie kosmiczne to jednak na razie problem przede wszystkim trudnej do sprecyzowania przyszłości, w której prawdopodobnie zorganizowane zostaną załogowe podróże międzyplanetarne, np. na Marsa. Jednak także planowane wyprawy na Księżyc będą się musiały zmierzyć z tym niebezpieczeństwem. A jest ono znaczne.
Promieniowanie to jest zabójcze dla większości organizmów, jeśli wystawione są przez dłuższy czas na jego działanie. Może doprowadzić m.in. do rozwoju nowotworów. Może też niszczyć urządzenia i zniekształcać działanie niektórych substancji, takich jak leki. Na Ziemi jego wpływ jest znikomy dzięki atmosferze i polu magnetycznemu, które nie dopuszczają do powierzchni większości szkodliwych promieni. Dlatego życie na naszej planecie może być tak bujne.
REKLAMA
Nawet Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS), umieszczona na niskiej orbicie, znajduje się w bezpiecznej strefie ziemskiego pola magnetycznego. Ale zagrożenia związane z pobytem w kosmosie to nie tylko promieniowanie kosmiczne. Nawet jeśli w doskonale izolowanych przestrzeniach statków kosmicznych, stacji orbitalnych i baz planetarnych uda się stworzyć niemal idealne warunki życiowe, to wciąż ludzkie ciało musi mierzyć się ze wieloma problemami zdrowotnymi.
Astronautka Karen Nyberg (USA) w laboratorium Columbus na pokładzie ISS wykonuje pomiary masy ciała za pomocą urządzenia o nazwie Space Linear Acceleration Mass Measurement Device. Fot. NASA/domena publiczna Choroba kosmiczna
Jedną z najpowszechniejszych dolegliwości trapiących astronautów jest tzw. choroba kosmiczna (ang. space adaptation syndrome). Wywołuje ją stan nieważkości (mikrograwitacji), a jej objawy, poza zanikiem funkcji motorycznych ciała, są podobne do symptomów choroby lokomocyjnej na Ziemi.
– Po raz pierwszy zgłosili ją astronauci z misji Apollo 8. Po około 24 godzinach pobytu w przestrzeni pozaziemskiej skarżyli się na nudności, zawroty głowy i senność – mówiła w Polskim Radiu dr hab. Agnieszka Zagórska, znawczyni chemii farmaceutycznej i popularyzatorka nauki.
Najbardziej ekstremalnym przypadkiem choroby kosmicznej było cierpienie Jake'a Garna, emerytowanego pilota wojskowego i amerykańskiego senatora. Lot wahadłowcem Discovery w 1985 roku był dla niego tak ciężkim przeżyciem, że od jego nazwiska utworzono żartobliwą "skalę Garna", według której ocenia się intensywność objawów choroby – czyli jaką cząstkę "jednego Garna" odczuwają astronauci.
REKLAMA
Posłuchaj
Utrata masy mięśniowej i kostnej
Z mikrograwitacją wiąże się też mniej dotkliwe, ale nadal niebezpieczne dla zdrowia zjawisko, dające się we znaki szczególnie podczas długich misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (a wcześniej na stacji Mir). W warunkach nieważkości ciało nie musi stawiać ciągłego oporu przyciąganiu ziemskiemu, więc wiele mięśni jest nieużywanych. Wówczas zaczynają one po prostu zanikać (atrofia mięśni).
Zmniejszenie obciążenia układu kostno–szkieletowego powoduje też stopniowe zmniejszanie się gęstości niektórych kości, szczególnie tych, które na Ziemi są naszą główną podporą w postawie pionowej (np. kości udowe). Dlatego mieszkańcy ISS muszą ćwiczyć przynajmniej dwie godziny dziennie podczas pobytu w kosmosie. Spowalnia to zanikanie masy kostnej i mięśniowej, ale nie hamuje zupełnie tego procesu. Po powrocie na Ziemię astronauci muszą zostać poddani rehabilitacji.
Gdy kanadyjski astronauta Chris Hadfield po pięciu miesiącach spędzonych na ISS wrócił do domu, z początku nie był w stanie normalnie stać i chodzić. Miał zawroty głowy, uderzał nogami o przeszkody, nie umiał wejść po schodach, cierpiał na bóle szyi i pleców. Słowem – czuł się jak stary człowiek. Do sprawności wrócił dopiero po dłuższym czasie.
REKLAMA
Amerykański astronauta Dan Burbank (na zdjęciu po lewej stronie z Rosjaninem Antonem Szkaplerowem) bierze udział w w ćwiczeniach medycznych w ramach CHeCS ("Crew Health Care System", pol. "System opieki zdrowotnej załogi") na ISS. Na zdjęciu po prawej stronie Amerykanin trzyma urządzenie do badania echokardiograficznego. Fot. NASA/domena publiczna Przemieszczenie płynów ustrojowych
Ziemska grawitacja sprawia, że oparte na wodzie płyny w naszym ciele (m.in. krew, limfa, płyn mózgowo–rdzeniowy) w naturalny sposób ciążą ku dolnym partiom ciała. Dlatego pod koniec dnia ludzie mają czasem opuchnięte stopy. W stanie nieważkości jest jednak zupełnie odwrotnie. Płyny ustrojowe dążą do równomiernego rozłożenia w organizmie, więc przemieszczają się również ku górze, czego skutkiem może być obrzęk twarzy (tzw. "księżycowa twarz"). Ale to najmniejszy problem.
Najbardziej niebezpiecznym skutkiem przemieszczenia płynów jest dotykający większość astronautów na ISS tzw. zespół nerwowo–oczny. To schorzenie związane ze wzrostem ciśnienia w czaszce. Objawia się spłyceniem gałki ocznej, obrzękiem tarczy nerwu wzrokowego, co prowadzi do pogorszenia wzroku. A to nie koniec.
– Astronautów dotyka też tak zwana lepkość umysłowa oraz mgła kosmiczna przypominająca sławną mgłę pocovidową. Doświadczają oni spadku szybkości procesów myślowych, dezorientacji oraz uczucia zawieszenia jakby letargu – mówiła dr hab. Agnieszka Zagórska. – To też prawdopodobnie wynik działania mikrograwitacji na rozmieszczenie w organizmie płynów ustrojowych. Powoduje to, że w warunkach przestrzeni pozaziemskiej dochodzi do spowolnienia i zaburzenia procesów sensorycznych, co wpływa negatywnie na pracę mózgu – dodała.
Astronauci na ISS skanują dno oka urządzeniem Fundoscope w ramach programu badań wpływu mikrograwitacji na narząd wzroku i układ nerwowy. Od lewej: Peggy Whitson (USA), Tim Kopra (USA) i Thomas Pesquet (Francja). Fot. NASA/domena publiczna Zmiany w mózgu
To nie koniec zmian w mózgu. Od 2020 roku radiolodzy badają głowy astronautów za pomocą rezonansu magnetycznego. Wyniki tych badań nie są jednoznaczne i z pewnością potrzeba jeszcze więcej testów, by zgłębić to zagadnienie, ale stwierdzono, że dłuższy pobyt w kosmosie prowadzi do zmian w strukturze i objętości mózgu. Poszerzają się przestrzenie okołonaczyniowe, niektóre części mózgu zmieniają kształt lub dochodzi do przebudowy połączeń nerwowych.
REKLAMA
– Dodatkowo astronautów dotykają zaburzenia procesów snu i czuwania – zwróciła uwagę Agnieszka Zagórska. – A co za tym idzie: u każdego niewyspanego człowieka jego stan przekłada się na zaburzenia nastroju oraz na bardzo zmienną odpowiedź na stres – mówiła.
Zmniejszające się serce
Ziemska grawitacja utrzymuje w stanie równowagi także nasze serce. Musząc poradzić sobie z ciążeniem płynów ustrojowych, pompuje ono krew z taką siłą, by trafiła ona do wszystkich zakamarków naszego ciała. Gdy grawitacji zabraknie, mięsień sercowy nie musi pracować na pełnych obrotach. I – tak jak mięśnie utrzymujące nasz szkielet – zaczyna słabnąć. W kosmosie objętość i wydolność serca zmniejsza się więc w zauważalnym stopniu.
W latach 2015–2016 NASA przeprowadziło jedyny w swoim rodzaju eksperyment. Astronauta Scott Kelly spędził 340 dni na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a jego brat bliźniak Mark Kelly pozostał na Ziemi, stając się identyczną genetycznie jednoosobową grupą kontrolną. Po powrocie pierwszego z nich do domu naukowcy zbadali obu Kellych pod kątem zmian zachodzących w organizmie podczas pobytu w kosmosie.
Serce Scotta zmniejszyło się aż o 27 procent. Po wylądowaniu na Ziemi wróciło jednak po pewnym czasie do dawnych rozmiarów. Jest to dowód na to, jak plastycznym mięśniem jest serce i jak dobrze jest w stanie zaadaptować się do nowych warunków fizycznych, w jakich znajdzie się ciało.
REKLAMA
Rok 1990. Dwoje amerykańskich astronautów Kathryn Sullivan i Bruce McCandless na pokładzie wahadłowca Discovery testują eksperymentalne urządzenie do nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia żylnego podczas lotu kosmicznego. Fot. NASA/domena publiczna Problemy immunologiczne i zmiany hormonalne
Stres, jakiemu poddany jest ludzki organizm podczas lotów kosmicznych, oraz zaburzenia snu wpływają na osłabienie układu odpornościowego. Co ciekawe, dotyczy to w większym stopniu mężczyzn niż kobiet, podczas gdy astronautki częściej od kolegów narażone są na choroby sercowo–naczyniowe.
Astronauci na ISS często zmagają się z infekcjami układu oddechowego i wysypkami skórnymi. Upośledzenie odporności związane było ze zmianą ekspresji genów w leukocytach (białych krwinkach odpowiedzialnych za reakcje immunologiczne), przez co nie produkowały one wystarczającej liczby białek wykorzystywanych do walki z patogenami.
Podobnie jak w przypadku innych problemów zdrowotnych, te także były przejściowe, a po powrocie na Ziemię wszystko w końcu wracało do normy.
Rok 1973. Na amerykańskiej stacji kosmicznej Skylab lekarz Joseph Kerwin wykonuje badanie stomatologiczne jamy ustnej dowódcy misji Charlesa "Pete'a" Conrada. Fot. NASA/domena publiczna Post scriptum: przyszłe podboje
Badania nad zdrowiem astronautów trwają już kilka dekad i wciąż się nie zakończyły. Niemal każda misja dostarcza nowych danych na ten temat. Agencjom kosmicznym bardzo zależy nad zminimalizowaniem negatywnych skutków mikrograwitacji, aby kiedyś możliwe stały się bezpieczne długoterminowe misje, takie jak wyprawa na Marsa.
REKLAMA
Trzeba brać pod uwagę fakt, że poziom naszej technologii pozwoli raczej na podróż międzyplanetarną tylko w jedną stronę. Śmiałkowie, którzy się tego podejmą, muszą mieć więc zapewnione jak najlepsze warunki do życia nawet na kilkadziesiąt lat. A może nawet więcej, jeśliby mieliby (na przykład na Marsie) zakładać pierwsze pozaziemskie rodziny i płodzić pierwsze pozaziemskie dzieci.
Kondycja fizyczna tych ostatnich otworzyłaby zresztą zupełnie nowy rozdział w badaniach nad kondycją ludzkiego (a może już post–ludzkiego?) ciała w kosmosie – rozdział, który na razie pozostaje domeną wyłącznie fantastycznonaukowych fabuł.
Źródło: Polskie Radio, NASA
***
REKLAMA
Michał Czyżewski
REKLAMA