Човешките тела не са предназначени да бъдат в космоса. Проучвания на космически туристи показват последствията от дори по-кратки космически пътувания. Какво можем да научим от това за човешката биология по-добри ли са астронавтите и реалистични ли са пътуванията до Марс?
Много космически пътувания започват изключително неприятно: през първите няколко дни в безтегловност тялото реагира с гадене и повръщане, нещастно състояние, което медицината е нарекла „космическа болест“.
Лице от балон и крака на птица
Други ефекти също са известни от първите космически полети през 60-те години на миналия век. Така нареченото „изместване на течността“ има поразителен ефект: в безтегловност телесната течност се преразпределя – тече към главата. Това не ви прави по-красиви: космическите пътешественици бързо развиват подпухнало лице, „подпухналото лице“, докато обиколката на краката им мърка, образувайки така наречените птичи крака.
Пет сантиметра по-висок в космоса
Тялото също се разтяга: поради липсата на гравитация силите вече не действат върху междупрешленните дискове. Те се разширяват, което е около пет допълнителни сантиметра. Това обаче не е приятно: много космически пътешественици развиват болка в гърба („болка в гърба при адаптиране към космоса“) като реакция на адаптация.
В същото време тялото губи вода: през първите няколко часа в безтегловност астронавтите отделят около един и половина литра с урината си. Това кара кръвта да стане „по-дебела“, което увеличава риска от инсулти и тромбози.
Свиване на мускулите, свиване на костите
Ако се носите свободно в пространството, имате нужда само от малко енергия. Ето защо астронавтите губят мускулна маса. Скелетът също реагира на липсата на стрес: костната плътност намалява – подобно на това при стареещите хора. Като контрамярка жените и мъжете на Международната космическа станция (МКС) имат два часа упражнения всеки ден в програмата си.
Проблеми със зрението и променени очни ябълки
Друг типичен феномен, който все още не е напълно разбран, е зрителното увреждане. Те засягат почти две трети от хората в космоса. Причината може да е повишено вътречерепно налягане.
Очната ябълка на астронавта на НАСА Скот Кели и нерв в ретината се удебелиха. Кели е един от малкото хора, прекарали особено дълго време в космоса: между 2015 и 2016 г. той обикаля около Земята с МКС за 340 дни.
Прибирането у дома е трудно
В книгата си „Издръжливост: Моята година в космоса“ той описва колко нещастен се е чувствал след кацането. През първите няколко седмици тогавашният 51-годишен мъж се чувстваше като старец с грип. Страдаше от треска и постоянно гадене, получи парещ обрив и всяко докосване на кожата го болеше. Подути като балон прасци и възпалени крака го притесняваха. Месеци по-късно той все още се чувстваше изключително изтощен.
Близнак в космоса
Скот Кели е известен не само с дългогодишния си престой в околоземна орбита. Той също има идентичен брат близнак. Марк също е астронавт, но той остана на земята, докато брат му беше в космоса.
Това отвори уникална възможност за изследвания за изследване на ефектите от дългосрочното космическо пътуване – особено ефектите върху генома. Защото като еднояйчни близнаци, братята астронавти имат еднакви гени.
Мистериозно клетъчно подмладяване
Всъщност изследователите се натъкнали на истинска сензация, когато сравнявали хромозомите. В космоса така наречените теломери на Скот се удължиха. Те седят като защитни капачки в краищата на хромозомите. Смятат се за добър индикатор за процесите на стареене. Защото с всяко делене на клетките те се скъсяват малко. Ако в даден момент са твърде къси, клетката умира. Удължените теломери означават, така да се каже, лечение за подмладяване.
Ефектът обаче не трае постоянно – след около шест месеца дължината на теломерите на братята отново се изравнява.
Генетичен код под радиационна бомбардировка
Централен въпрос в изследването на генома на Скот и Марк Кели беше: Какво прави космическата радиация с генетичния код? Това са високоенергийни частици, които идват от слънцето и други звезди дълбоко в космоса. На Земята магнитното поле и атмосферата на Земята образуват защитен щит, който отклонява по-голямата част от бомбардирането с вредни частици.
Въпреки това, стените на космическите станции и космическите совалки не предлагат сравнима защита. Всъщност астронавтите в космоса са изложени на около една година радиация всеки ден.
Въпреки това сравнението на генетичните кодове на Скот и Марк показа, че той е до голяма степен непроменен, въпреки че е бил в космоса почти година. Въпреки това, активността на много гени се промени значително. Това означава, че някои гени са били разчетени по-често, отколкото би било на Земята, докато други са били разчетени по-рядко. Това има сериозни ефекти върху функциите на тялото.
Имунната система подложена на стрес
Особено забележими са промените в имунната система. Докато някои функции се засилват, други се отслабват. Проучването на братята близнаци и последващите проекти като Space Omics и Medical Atlas (SOMA) разкриха много тук.
Последният е най-големият досега изследователски проект за въздействието на космическите пътувания върху човешката биология. Повече от 100 изследователи от цял свят са събрали и оценили биологични данни от стотици космически пътници.
Според резултатите от различни изследвания първите защитници на имунната система реагират най-силно на стреса от космическия полет: фагоцитите (моноцитите). Наред с други неща, тяхната задача е да поглъщат всички патогени, които срещат по време на своите патрули в тялото. След космическите полети техният брой е приблизително същият като този на хората, останали на земята. Техният апетит към патогени обаче е значително по-слаб.
Отслабено откриване на врага
Производството на определени протеинови структури, които се намират на повърхността на клетките (човешки левкоцитни антигени), също е намалено. Те служат като вид лична карта за принадлежност към тялото. Имунната система ги използва, за да прави разлика между приятел и враг.
Ако нещо излезе от баланс тук, за имунната система е по-трудно да разпознае патогенните нашественици. Това може да е обяснение защо латентните вирусни инфекции избухват отново при половината от пътуващите в космоса. При много хора херпесът се появява отново.
Засилват се възпалителните процеси
От друга страна, производството на противовъзпалителни вещества намалява в космоса. Това означава, че възпалителните реакции, които са част от имунния отговор към заболявания, се подхранват по-силно.
„Имунната система се готви да се бори, но все още не знае срещу какво“, каза Крис Мейсън, водещ учен в Space Omics and Medical Atlas.
Дупки в кръвно-мозъчната бариера
Все още не е ясно защо кръвно-мозъчната бариера изглежда става пропусклива в космоса. Това е високоефективен филтър, който пропуска почти изключително веществата, през които мозъкът трябва да премине, като по този начин го предпазва от увреждане.
В кръвта на космически пътешественици обаче са открити протеини, които иначе се срещат само в мозъка. Това важи и за космически туристи, които са били в орбита само за няколко дни. „Няма нищо притеснително, но беше изненадващо. „Струва си да следите за бъдещи мисии“, каза Мейсън.
Дали жените са по-добри астронавти?
Жените са значително по-слабо представени не само в заседателните зали, но и в пространството. От 655 души (към 19 май 2024 г.), извършили полет на надморска височина над 100 км над земната повърхност, само около един на всеки десет души е жена.
Но дори използвайки това количество данни, проектът SOMA успя да покаже, че телата на жените реагират по различен начин на космически полети от мъжете. Явно се справят по-добре с тях. След космическо пътуване телата им се връщат в състоянието си преди пътуването по-бързо от телата на мъжете астронавти – с изключение на няколко параметъра.
Колко бързо функциите на тялото се връщат към нормалното?
Независимо дали само няколко дни или цяла година, човешкото тяло се нуждае от време, за да се възстанови от космическото пътуване. Четиримата космически туристи на комерсиалната космическа екскурзия „Inspiration4“ обиколиха Земята само за три дни през 2021 г. Въпреки това бяха необходими шест месеца, за да се нормализират генните дейности и други биологични фактори.
Нещата бяха различни за дългогодишния астронавт Скот Кели. Когато лекарите прегледаха астронавта отново шест месеца след кацането, много от гените на Кели все още работеха в космически режим.
Ще ходим ли скоро на Марс?
Мисията на Скот Кели имаше една основна цел: да разбере как тялото се справя с дългите пътувания през космоса – например до планетата Марс, отдалечена на 60 милиона километра. Учените очакват време за пътуване от около половин година.
От чисто физическа гледна точка, според наличните данни, хората изглежда могат да оцелеят добре при такова пътуване – дори ако космическото излъчване в дълбините на космоса е по-силно, отколкото в защитното земно магнитно поле.
Марсмисия 2029?
Ако мултимилионерът и технологичният визионер Илън Мъск имаше пътя, първата пилотирана мисия до Марс трябваше да започне още през 2029 г. В допълнение към производителя на електрически превозни средства Tesla и услугата за микроблогинг X, бивша Twitter, той също притежава търговската космическа компания SpaceX.
Фактът, че НАСА също планира пилотиран полет до Марс, показва, че идеята за пътуване до Марс не може да бъде просто луда. Космическата совалка обаче не трябва да бъде изстреляна до десет години по-късно.