علم و فناوری

چگونه فضانوردان را در ماموریت‌های سفر به مریخ سالم نگه داریم؟

هنگامی که اولین فضانوردان به مریخ برسند، ممکن است با چالش‌های متفاوتی روبرو شوند چرا که از آنها انتظار می‌رود که پس از ماه‌ها سفر در حالت بی‌وزنی و بدون داشتن دستگاه‌های ورزشی یا درمانگران زمینی که به فضانوردان ساکن در ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) کمک می‌کنند تا با شرایط گرانش سازگار شوند، وظایف سنگین فیزیکی را انجام دهند و این ممکن است برای آنها چندان آسان نباشد. آیا محققان تاکنون به این موضوع فکر کرده‌اند که چگونه می‌توانند سلامت فضانوردان در مریخ را تضمین کنند؟

به گزارش ایسنا، برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی حفظ سلامت مسافران فضایی در چنین ماموریت‌های طولانی، سایت نیو اطلس با “راشل بلیسل”(Rachel Bellisle) و “تام ابیتانت”(Tom Abitante) دانشمندان دانشگاههای “هاروارد” و “ام آی تی” در مورد دو فناوری جدید که پتانسیل حفظ سلامت فضانوردان در شرایط جاذبه صفر را در دارد، مصاحبه‌ای انجام داده است که در ادامه به پرسش‌های این سایت و پاسخ‌های آنها پرداخته‌ایم.
نیو اطلس: مدت هاست که افراد مختلفی به فضا رفته‌اند و زمانی را در آنجا گذرانده‌اند و حتی برخی از آنها بیش از یک سال نیز در آنجا بوده‌اند اما گویا باز هم مشکلاتی در زمینه سلامت فضانوردان وجود دارد، اکنون مشکل ما چیست که باید در اینجا حل شود؟
ابیتانت: مشکل اصلی این است که فضانوردان در فضا دچار مشکلاتی مانند از دست دادن استخوان و توده عضلانی خود می‌شوند. آنها می‌توانند با خیال راحت زمان خود را در فضا سپری کنند، اما وقتی پس از یک سال اقامت در فضا، به زمین می‌آیند، باید برای انجام عملیات فیزیوتراپی آماده شوند. وقتی فضانوردان به مریخ بروند، از آنها انتظار می‌رود که کارهای فیزیکی متعددی انجام دهند، اما از دست دادن عضلات و استخوان، آنها را در معرض خطر ابتلا به برخی آسیب‌ها قرار می‌دهد. روش فعلی برای جلوگیری از این امر ورزش است. با این حال، هنگام رفتن به ماه یا مریخ، نمی‌توانید وسایل ورزشی بزرگ را با خود حمل کنید. ما به دنبال راه‌هایی هستیم که فضانوردان بتوانند بدون حمل تجهیزات ورزشی عظیم به مریخ، بدن خود را آماده کرده و از شرایطی مانند از دست دادن عضلات و استخوان خود جلوگیری کنند.
نیواطلس: پس هدف شما جلوگیری از تحلیل استخوان و عدم رشد عضله فضانوردان ​است؟
بلیسل: هدف ما فراتر از این موضوع است. حقیقت این است که بدن افراد در شرایط گرانش نمی‌تواند طبیعی عمل کند. استخوان و عضلات دو نمونه از اعضای بدن هستند که تحت تاثیر قرار می‌گیرند. البته ممکن است اندام‌های دیگر نیز تحت تاثیر قرار گیرند.
نیواطلس: مانند چه چیزی؟
ابیتانت: یکی از آنها، اعضای کوچک گوش درونی شماست که همیشه به شما می‌گوید چه حال بدی دارید که این حس در فضا وجود ندارد. ​در حالی که این اثر اولیه ممکن است خودش را در حالاتی مانند بیماری حرکت یا برخی از بی نظمی‌های فضایی نشان دهد اما در دوره‌های زمانی طولانی در واقع می‌تواند به نوعی بر هماهنگی و حس عمقی شما مانند وضعیت بدنی و راه رفتن تاثیر بگذارد. بسیاری از مواقع زمانی که فضانوردان به زمین بازمی‌گردند، چند روز طول می‌کشد تا دوباره به حالت عادی بازگردند.
نیواطلس: در ماموریت‌های طولانی به ماه یا مریخ، چه چیزهایی می‌توانند جایگزین تجهیزات ورزشی شوند؟
بلیسل: احتمالا تجهیزات ورزشی کوچکتری وجود خواهند داشت. هدف ما تکمیل آن است. من فکر می‌کنم راه‌هایی برای انجام این کار با ابزارهای پوشیدنی وجود دارد. من در حال مطالعه لباس پوستی(skinsuit) هستم که مقداری از آن بار مکانیکی بدن را دوباره به بدن بازمی‌گرداند. این لباس در اصل یک فشار عمودی به بدن وارد می‌کند و بسیاری از گیرنده‌های بار(load receptors) را که معمولا در محیط ریزگرانش غیرفعال می‌شوند را دوباره فعال می‌کند.

نیواطلس: این گیرنده‌های بار چه هستند و چه کار می‌کنند؟
بلیسل: بدن شما مملو از یک سری حسگرهای بیولوژیکی است که آنها نحوه اعمال گرانش بر بدن شما را روی زمین اندازه‌گیری می‌کنند. مقداری از آن حسگرها در استخوان‌های شما وجود دارد که استخوان شما را وادار به حفظ استحکام می‌کند و مقداری نیز در عضلات شما وجود دارد. عضلات شما باید دریابند که برای راه رفتن چقدر نیرو نیاز دارند. وقتی همه آن ورودی‌های حسی را به دلیل گرانش از دست دهید، این فرآیندها قطع می‌شوند. گیرنده‌ها باید خود را با شرایط ریزگرانش تطبیق دهند و پس از بازگشت فضانوردان به زمین نیز باید دوباره با شرایط زمین سازگار شوند. این یک مشکل بزرگ برای سازگاری بدن با مریخ پس از یک سفر طولانی در گرانش صفر است.
نیواطلس: ممکن است کمی در مورد لباس پوستی خود توضیح دهید؟
بلیسل: این لباس‌های پوستی یک لباس پارچه‌ای غیرفعال هستند، بنابراین هیچ عملگر مکانیکی وجود ندارد و کمی شبیه یک اسکلت بیرونی نرم یا یک لباس تنگ هستند. نحوه پوشیدن آنها نیز بدین صورت است که ابتدا از روی شانه‌ها پوشیده می‌شود، سپس پارچه را کشیده و آن را تا زیر پاها می‌آوریم.
نیواطلس: چه مدت باید این لباس‌ها را بر تن داشت؟
بلیسل: بستگی به برنامه فضانوردان دارد. آژانس فضایی اروپا در واقع بر روی این لباس‌ها کار کرده است تا از کمردرد فضانوردان در فضا جلوگیری کند و از برخی از افراد نیز خواسته شده تا هشت ساعت این لباس را بپوشند. اما ایده‌های دیگری وجود دارد که طی آن فضانوردان باید آن را برای یک یا دو ساعت و آن هم در حین ورزش بپوشند.
نیواطلس: تام، شما رویکردی کاملا متفاوت در این مورد دارید. می‌توانید درباره آن به ما بگویید؟
ابیتانت: رویکرد من کمی فعال‌تر است. من به دنبال استفاده از تحریک الکتریکی، به ویژه تحریک عصبی عضلانی، برای افزایش عملکرد روزانه استخوان‌های افراد هستم. این رویکردی است که پزشکان برای بیماران مبتلا به آسیب طناب نخاعی بسیار استفاده می‌کنند. آنها از الکترودهایی روی عضله استفاده می‌کنند که پالس الکتریکی را از طریق عضله می‌فرستند و این عمل باعث انقباض آن عضله می‌شود. این به طور بالقوه می‌تواند به کاهش از دست دادن استخوان ناشی از عدم استفاده از صندلی چرخ‌دار یا قرار گرفتن در فضا کمک کند. ایده من این است که اگر این انقباضات مصنوعی چند صد بار در روز صورت گیرد، می‌توان به اندازه کافی استخوان را تحریک کرد که این حسگرهای کوچکی که راشل به آن اشاره کرد به بدن بگویند که استخوان را از دست ندهد. اما یک نکته وجود دارد و آن این است که از آنجایی که این افراد سالم هستند، دچار بی‌حسی مانند بیماران فلج نیستند و برای همین ممکن است این روش برایشان چندان راحت نباشد. بیماران پاراپلژی ​لزوما نمی‌توانند این موضوع را احساس کنند که این امر به پزشکان این امکان را می‌دهد که برای مدت طولانی‌تری عملیات را انجام دهند. در مورد افراد سالم، یک محدودیتی وجود دارد زیرا از آنها خواسته می‌شود تا در همان حین تحریک الکتریکی برخی کارها را نیز انجام دهند. ما باید اینجا آزمایشاتی را انجام دهیم تا درک کنیم که این روش چقدر موثر خواهد بود و چه مدت فضانوردان می‌توانند از آن استفاده کنند. نمی‌توانیم صبر کنیم تا به مریخ برویم و ببینیم که آیا روش ما در آنجا کار می‌کند یا خیر.

نیواطلس: گام بعدی چیست؟ امیدوار هستید که آن را در فضا آزمایش کنید؟
بلیسل: لباس‌های پوستی قدمت زیادی دارند چرا که آنها از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۷ توسط آژانس فضایی اروپا به ایستگاه فضایی بین‌المللی فرستاده شده‌اند. اکنون، ما برخی از کارها را در ام آی تی برای بررسی بیشتر آن در برنامه‌های مختلف و ایجاد نسخه جدید لباس، دوباره شروع کرده‌ایم. من آن را در بهار گذشته با یک پرواز سهمی گرانش صفر آزمایش کردم. در بهار امسال هم قصد دارم آن را در پرواز دیگری آزمایش کنم. ما آن را به محیط ریزگرانش می‌آوریم و آزمایش‌های کوتاه مدتی را بر روی شرکت کننده‌ای که لباس را پوشیده است انجام می‌دهیم که این کار واقعا هیجان انگیز است. من دوست دارم ناسا نیز از آن استفاده کند. فکر می‌کنم در این‌صورت عالی خواهد شد.
نیواطلس: این فناوری‌ها به جز کاربردشان در سفر به ماه و مریخ چه کاربردهایی در زمین دارند؟
ابیتانت: آنها قطعا کاربردهایی در بهبود فناوری آسیب نخاعی و از دست دادن استخوان دارند. تاکنون تحقیقات زیادی در مورد بهینه‌سازی بهبود درمان‌های از دست دادن استخوان برای افرادی که روی صندلی چرخ‌دار هستند، انجام نشده است.
بلیسل: فناوری ما ممکن است دو کاربرد در زمین داشته باشد. اولین مورد این است که لباس پوستی یک لباس فشرده است. ما می‌توانیم از بسیاری از این پیشرفت‌های فناوری روی زمین استفاده کنیم. آنها احتمالا می‌توانند کاربردهایی در مواردی مانند ورم لنفاوی یا پیشگیری از ترومبوز سیاهرگی عمقی و مواردی از این دست داشته باشند. همچنین، برنامه دومی نیز وجود دارد که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. روس‌ها لباسی شبیه به این داشتند که به آن لباس پنگوئن(penguin suit) می‌گفتند. آنها آن را به درمانی برای کودکان مبتلا به فلج مغزی تبدیل کردند. این می‌تواند کاربردهای واقعا جالبی برای توانبخشی داشته باشد که هنوز کشف نشده و می‌تواند فناوری بسیار جالبی برای استفاده روی زمین باشد.
نیواطلس: چندی پیش ویلیام شاتنر ۹۰ ساله به همراه چند فرد دیگر توسط شرکت “بلواوریجین”به فضا رفت و برگشت. ما می‌دانیم که با بالا رفتن سن افراد، آتروفی عضلانی و تحلیل استخوان به یک مشکل بسیار جدی تبدیل می‌شود. چگونه این فناوری می‌تواند به فضانوردان مسن کمک کند؟
ابیتانت: ممکن است شما فردی باشید که دوست دارد از خودش مراقبت کند و هر روز به باشگاه می‌رود. آن ساعتی در روز که تمرین می‌کنید، نیروهای واقعا زیادی دریافت می‌کنید، اما ۱۵ ساعت دیگر از روز که بیدار هستید، چه کار می‌کنید؟ یا راه می‌روید یا  ایستاده‌اید یا در حال بالا رفتن از جایی هستید. همه این نیروهای کوچک مانند اسکات زدن نیستند، اما همین نیروهای کوچک همان چیزی است که در ۱۵ یا ۱۶ ساعت دیگر از روز دریافت می‌کنید. در فضا وقتی یک ساعت و نیم یا دو ساعت ورزش می‌کنند، همان انرژی را دریافت می‌کنند، اما ۱۵ ساعت دیگر، چیزی دریافت نمی‌کنند. پس چگونه می‌توانیم این شکاف را اصلاح کنیم؟ می‌توانند بیشتر ورزش کنند، اما این امر به ایجاد مشکلات بیشتری می‌انجامد. کاری که راشل و من می‌خواهیم انجام دهیم این است که آن ساعات بیداری دیگر را با چیزهای کوچک دیگری پر کنیم که ممکن است معادل قدم زدن شما باشد.
انتهای پیام

منبع : ایسنا