Balázs Richárd
Az embert nem az űrre tervezték
Egy átlagos ember 60 százaléka víz, ami az űr szabadesésében felfelé lebeg a testben a mellkas és a fej irányába, a lábak elsorvadásához, az arc felpüffedéséhez és a koponyában uralkodó nyomás növekedéséhez vezetve. "Úgy érzed mintha feldagadt volna a fejed" - emlékezett vissza Mark E. Kelly, a NASA nyugalmazott űrhajósa, aki négy űrsikló küldetést teljesített. "Olyan érzés, mint amikor az ember perceken át fejjel lefelé lóg"
Az emberi test nem az űrbeli élethez fejlődött ki, és az idegen közeg által előidézett változások koránt sem egyszerű problémák, melyek megoldása sem tűnik egyszerűnek. Vannak persze olyan nehézségek, mint a törékennyé váló csont, amit már sikerült orvosolni, másokat pedig beazonosítani, ilyen például az űrben kialakuló alvás- és táplálkozáshiány. Ezek megismerésén és megoldásán jelenleg is dolgoznak az űrügynökségek.
Vannak azonban olyan egészségügyi problémák is, amik több mint 50 évvel az első emberi űrrepülés óta fejtörést okoznak az orvosoknak. A legnagyobb akadály mind a mai napig a sugárzás. A Föld mágneses mezejének és légkörének védőburka nélkül az ember jóval magasabb sugárzási dózisokat szenved el, ami növeli a rák kialakulásának kockázatát.
Nem véletlenül dolgoznak ennek a problémának a megoldásán a NASA Johnson Űrrepülési Központjában, az amerikai űrrepülési program otthonában. A tudósoknak a 2030-as évekre megoldást kellene találniuk ezekre a nehézségekre, mielőtt az űrügynökség embert indítana a Marsra egy olyan küldetés keretében, ami hatszor hosszabb a mai űrexpedícióknál. A leghosszabb idő, amit ember az űrben töltött 438 nap, ez dr. Valerij Poljakov nevéhez fűződik az orosz Mir űrállomáson 1994-95 között. Egy Mars-utazás 2,5 évet venne igénybe.
A NASA nem rég tett bejelentése szerint legalább 2024-ig folytatja a Nemzetközi Űrállomás működtetését, részben az orvosi kutatások céljából. Az amerikai űrügynökség gyakran beszél az "ismeretlen ismeretlenekről", azokról az előre nem látható problémákról, ami meglepetésként érheti őket az emberi expedícióknál. Egy ilyen tényező volt egy szemprobléma, ami több űrhajósnál is kialakult, összenyomva a szemgolyót.
2009-ben, hathónapos űrben tartózkodása során dr. Michael R. Barratt NASA űrhajós, aki orvosi végzettséggel is rendelkezik, a Nemzetközi Űrállomáson észrevette, hogy gondjai adódnak, ha közelről szemléli a tárgyakat, akárcsak a hatfős legénység egy másik tagjának, a szintén orvos, kanadai dr. Robert B. Thirsknek. A két űrhajós szemvizsgálatot végzett el egymáson és megállapították, hogy látásuk a távollátás felé tolódott, emellett látóidegeik megduzzadtak és foltok alakultak ki a retináikon. A következő teherűrhajóval a NASA felküldött egy nagyfelbontású kamerát, így tisztább képet kaptak szemükről, beigazolva gyanújukat. Az ultrahangos felvételek bizonyították, hogy szemeik némileg összepréselődtek.
A NASA azóta vizsgálja űrhajósainak látását az űrutazások előtt és után. A problémáról ugyanakkor kiderült, hogy nem új keletű. Sok űrsikló asztronauta panaszkodott a látásában bekövetkezett változásokról, de furcsa módon senki sem tanulmányozta a problémát. "Jelenleg ez az űrrepülés egyik felismert foglalkozási ártalma" - mondta Barratt. "Olyasvalamit lepleztünk le, ami mindig is ott volt az orrunk előtt"
Barratt űrbéli munkaképességére nem volt hatása a látásában bekövetkezett változás, azonban attól félt, hogy a távollátás csupán tünete egy súlyosabb egészségi változásnak. "Mik a hosszútávú hatások? Ez a 64 millió dolláros kérdés" - fogalmazott a New York Times-nak.
Ez egyike lesz azon dolgok sokaságának, amit megfigyelnek Scott J. Kelly egészségi állapotában, aki egy évet fog eltölteni az űrállomás 2015 tavaszától. Ez duplája lesz annak, amit 2010-ben és 2011-ben ott töltött, egyben a leghosszabb űrexpedíció, amit valaha amerikai űrhajós teljesített. Poljakov és három másik orosz űrhajós is töltött már ennél hosszabb időt az űrben, ami látszólag nem viselte meg őket túlzottan. John B. Charles, a NASA ember kutatási programjának vezető tudósa állítja össze az orvosi vizsgálatokat, melyeknek az a célja, hogy felmérjék a hathónapos és az egy éven át tartó űrutazások közötti különbséget az emberi szervezet számára. "A logika azt mondatja, hogy lennie kell különbségnek" - mondta Charles, ugyanakkor nem tartja kizártnak, hogy a test néhány hónap alatt alkalmazkodik a súlytalansághoz és a látásban, valamint a csontokban kialakuló változások kiegyenlítődnek. Az orvosok össze fogják hasonlítani Scott Kelly állapotát Mark Kelly-ével, Scott ikertestvérével.
Egy évtizede a NASA a csontritkulást értékelte a legnagyobb kockázatnak, az űrben dolgozó asztronauták csontsűrűsége havonta 1-2 százalékkal csökkent. Az űrben a csontoknak nem kell megtartania a test tömegét, ami a csontszövetek pusztulásának felgyorsulását eredményezi. Az űrügynökség a csontritkulás elleni gyógyszerekhez fordult és edzéstervet dolgozott ki, ami hatékonynak bizonyult, az űrhajósok szinte azonos csontsűrűséggel tértek vissza, így jelenleg a csontritkulástól nem tartanak a hosszútávú űrutazásoknál.
A látás esetében azonban még mindig jóval több a kérdés, mint a válasz. Az orvosok azt gyanítják, hogy a kedvezőtlen hatások főként a folyadék eltolódás, az agy-gerincvelői folyadék magasabb nyomásának eredményei, ami a koponyában nyomást gyakorol a szemgolyókra, ez azonban még nem bizonyított. Az elméletből nem derül ki, hogy a jobb szemet miért érinti érzékenyebben a jelenség a balnál, illetve ezen a téren a férfiak és nők között jelentkező különbségre sem ad magyarázatot.
Dr. Scott Smith, a NASA táplálkozástudósa felfedezte, hogy a látásukban elváltozást tapasztaló űrhajósoknál megnövekedett a homocisztein aminosav szintje, ami a szív-érrendszeri betegségek emelkedett kockázatával jár együtt. Mindez arra utal, hogy a súlytalanság mozgásba hoz egyes biokémiai folyamatokat. Erre megoldás lehetne az űrhajó forgásával generált mesterséges gravitáció, enyhítve a csontritkulást és a folyadék eltolódást, ugyanakkor növeli a küldetés komplexitását és egy esetleges katasztrofális baleset kockázatát.
Barrett mégis a gravitáció mellett kampányol, hiánya ugyanis a látásproblémák mellett felborítja a test neurovesztibuláris rendszerét, ami megmondja számunkra, merre van a fent, és merre a lent. Visszatérve a gravitáció vonzásába az űrhajósok szédülni kezdenek, amit Mark Kelly az űrsikló pilótájaként megtapasztalt. "Ha egy kicsit balra, vagy jobbra döntöd a fejed, máris kialakul az érzés" - mondta.
Ez nem lehet túl nagy gond egy automatikus leszállást végrehajtó Mars-űrhajónál, amiben az űrhajósoknak van idejük pihenni, mielőtt elhagynák üléseiket. A sugárzást illetően a NASA szabályai szerint űrhajósaik nem kaphatnak olyan dózist, ami több mint 3 százalékkal emelné életük során a rák kialakulásának kockázatát, ez azonban egy olyan korlát, amit az űrhajósok felülbírálhatnak. Mark Kelly például saját bevallása szerint hajlandó lenne a dózis kétszeresét is elszenvedni, ha esélyt kapna egy Mars-utazásra.
Lehetnek azonban egyéb komplikációk is. A Brookhaven Nemzeti Laboratórium tudósai egereket sugároztak be a mélyűr nagy energiájú kozmikus sugarait szimulálva. A besugárzást követően az egereknek tovább tartott végig navigálniuk a kutatók labirintusán, ami arra utal, hogy a sugárzás hatással lehetett az agyukra, emellett azonban más szerveket, a szívet, az idegrendszert és az emésztő rendszert is károsíthatja. "Ezek akut hatások lehetnek, még nem tudjuk, folyamatosan kutatjuk" - mondta William H. Paloski, a NASA ember kutatási programjának vezetője.
A test mellett az elmét sem szabad figyelmen kívül hagyni. Scott Kelly egyéves küldetésének első hat hónapja várhatóan nem fog különbözni első űrállomáson töltött küldetésétől. Dr. Gary E. Beven, a NASA pszichiátere sokkal inkább a második hat hónapra kíváncsi. "Figyelni fogjuk, bekövetkezik-e jelentősebb változás a hangulatában, alvásában, ingerlékenységében és észlelési képességeiben" - magyarázta.
A Föld körül keringő küldetések során az űrhajósok el vannak szigetelve az emberiségtől. Az Apollo küldetéseknél 1,3 másodperc késéssel jutottak el a földi irányítás üzenetei Houstonból a 385.000 kilométerre lévő egységhez. A Mars esetében ez percekben mérhető, a valós idejű beszélgetés a Földdel gyakorlatilag lehetetlen. Egy Mars-expedíció legénysége - négy-hat fő a NASA jelenlegi tervei szerint - jóval magára utaltabb lesz bármilyen személyes ellentét megoldásában. Dr. Beven számítógépes rendszereket képzel el, melyek az arckifejezéseket és a hang tónusát szkennelve észlelnék a feszültséget, és megoldásokat javasolnának azok enyhítésére.
Egy orosz kísérletben hat férfit szigeteltek el 17 hónapra egy szimulált Mars-expedíció alapjául szolgáló űrhajó-makettben. A hat főből négynél alakultak ki rendellenességek, a kísérlet előrehaladtával pedig a legénység tagjainak aktivitása egyre erősebben csökkent. "Úgy vélem ez csupán egy példa arra, ami egy Mars-küldetés során történhet, a következmények azonban sokkal súlyosabbak lehetnek" - mondta Beven. "Azok az apró változások a csoport összetartásában komoly gondokat okozhatnak"
Dr. Charles szerint a NASA már küldhetett volna űrhajósokat a Marsra és élve vissza is tudta volna őket juttatni a Földre, egy ilyen expedíció hatalmas költségeiből adódóan azonban létfontosságú, hogy egy tevékeny és kiváló egészségi állapotú legénység érkezzen meg a vörös bolygóra. "A célom egy olyan programot felügyelni, ami nem egy elnyűtt űrhajóst juttat el a Marsra" - összegzett.
Az emberi test nem az űrbeli élethez fejlődött ki, és az idegen közeg által előidézett változások koránt sem egyszerű problémák, melyek megoldása sem tűnik egyszerűnek. Vannak persze olyan nehézségek, mint a törékennyé váló csont, amit már sikerült orvosolni, másokat pedig beazonosítani, ilyen például az űrben kialakuló alvás- és táplálkozáshiány. Ezek megismerésén és megoldásán jelenleg is dolgoznak az űrügynökségek.
Vannak azonban olyan egészségügyi problémák is, amik több mint 50 évvel az első emberi űrrepülés óta fejtörést okoznak az orvosoknak. A legnagyobb akadály mind a mai napig a sugárzás. A Föld mágneses mezejének és légkörének védőburka nélkül az ember jóval magasabb sugárzási dózisokat szenved el, ami növeli a rák kialakulásának kockázatát.
Nem véletlenül dolgoznak ennek a problémának a megoldásán a NASA Johnson Űrrepülési Központjában, az amerikai űrrepülési program otthonában. A tudósoknak a 2030-as évekre megoldást kellene találniuk ezekre a nehézségekre, mielőtt az űrügynökség embert indítana a Marsra egy olyan küldetés keretében, ami hatszor hosszabb a mai űrexpedícióknál. A leghosszabb idő, amit ember az űrben töltött 438 nap, ez dr. Valerij Poljakov nevéhez fűződik az orosz Mir űrállomáson 1994-95 között. Egy Mars-utazás 2,5 évet venne igénybe.
A NASA nem rég tett bejelentése szerint legalább 2024-ig folytatja a Nemzetközi Űrállomás működtetését, részben az orvosi kutatások céljából. Az amerikai űrügynökség gyakran beszél az "ismeretlen ismeretlenekről", azokról az előre nem látható problémákról, ami meglepetésként érheti őket az emberi expedícióknál. Egy ilyen tényező volt egy szemprobléma, ami több űrhajósnál is kialakult, összenyomva a szemgolyót.
2009-ben, hathónapos űrben tartózkodása során dr. Michael R. Barratt NASA űrhajós, aki orvosi végzettséggel is rendelkezik, a Nemzetközi Űrállomáson észrevette, hogy gondjai adódnak, ha közelről szemléli a tárgyakat, akárcsak a hatfős legénység egy másik tagjának, a szintén orvos, kanadai dr. Robert B. Thirsknek. A két űrhajós szemvizsgálatot végzett el egymáson és megállapították, hogy látásuk a távollátás felé tolódott, emellett látóidegeik megduzzadtak és foltok alakultak ki a retináikon. A következő teherűrhajóval a NASA felküldött egy nagyfelbontású kamerát, így tisztább képet kaptak szemükről, beigazolva gyanújukat. Az ultrahangos felvételek bizonyították, hogy szemeik némileg összepréselődtek.A NASA azóta vizsgálja űrhajósainak látását az űrutazások előtt és után. A problémáról ugyanakkor kiderült, hogy nem új keletű. Sok űrsikló asztronauta panaszkodott a látásában bekövetkezett változásokról, de furcsa módon senki sem tanulmányozta a problémát. "Jelenleg ez az űrrepülés egyik felismert foglalkozási ártalma" - mondta Barratt. "Olyasvalamit lepleztünk le, ami mindig is ott volt az orrunk előtt"
Barratt űrbéli munkaképességére nem volt hatása a látásában bekövetkezett változás, azonban attól félt, hogy a távollátás csupán tünete egy súlyosabb egészségi változásnak. "Mik a hosszútávú hatások? Ez a 64 millió dolláros kérdés" - fogalmazott a New York Times-nak.
Ez egyike lesz azon dolgok sokaságának, amit megfigyelnek Scott J. Kelly egészségi állapotában, aki egy évet fog eltölteni az űrállomás 2015 tavaszától. Ez duplája lesz annak, amit 2010-ben és 2011-ben ott töltött, egyben a leghosszabb űrexpedíció, amit valaha amerikai űrhajós teljesített. Poljakov és három másik orosz űrhajós is töltött már ennél hosszabb időt az űrben, ami látszólag nem viselte meg őket túlzottan. John B. Charles, a NASA ember kutatási programjának vezető tudósa állítja össze az orvosi vizsgálatokat, melyeknek az a célja, hogy felmérjék a hathónapos és az egy éven át tartó űrutazások közötti különbséget az emberi szervezet számára. "A logika azt mondatja, hogy lennie kell különbségnek" - mondta Charles, ugyanakkor nem tartja kizártnak, hogy a test néhány hónap alatt alkalmazkodik a súlytalansághoz és a látásban, valamint a csontokban kialakuló változások kiegyenlítődnek. Az orvosok össze fogják hasonlítani Scott Kelly állapotát Mark Kelly-ével, Scott ikertestvérével.
Egy évtizede a NASA a csontritkulást értékelte a legnagyobb kockázatnak, az űrben dolgozó asztronauták csontsűrűsége havonta 1-2 százalékkal csökkent. Az űrben a csontoknak nem kell megtartania a test tömegét, ami a csontszövetek pusztulásának felgyorsulását eredményezi. Az űrügynökség a csontritkulás elleni gyógyszerekhez fordult és edzéstervet dolgozott ki, ami hatékonynak bizonyult, az űrhajósok szinte azonos csontsűrűséggel tértek vissza, így jelenleg a csontritkulástól nem tartanak a hosszútávú űrutazásoknál.
A látás esetében azonban még mindig jóval több a kérdés, mint a válasz. Az orvosok azt gyanítják, hogy a kedvezőtlen hatások főként a folyadék eltolódás, az agy-gerincvelői folyadék magasabb nyomásának eredményei, ami a koponyában nyomást gyakorol a szemgolyókra, ez azonban még nem bizonyított. Az elméletből nem derül ki, hogy a jobb szemet miért érinti érzékenyebben a jelenség a balnál, illetve ezen a téren a férfiak és nők között jelentkező különbségre sem ad magyarázatot.
Dr. Scott Smith, a NASA táplálkozástudósa felfedezte, hogy a látásukban elváltozást tapasztaló űrhajósoknál megnövekedett a homocisztein aminosav szintje, ami a szív-érrendszeri betegségek emelkedett kockázatával jár együtt. Mindez arra utal, hogy a súlytalanság mozgásba hoz egyes biokémiai folyamatokat. Erre megoldás lehetne az űrhajó forgásával generált mesterséges gravitáció, enyhítve a csontritkulást és a folyadék eltolódást, ugyanakkor növeli a küldetés komplexitását és egy esetleges katasztrofális baleset kockázatát.
Barrett mégis a gravitáció mellett kampányol, hiánya ugyanis a látásproblémák mellett felborítja a test neurovesztibuláris rendszerét, ami megmondja számunkra, merre van a fent, és merre a lent. Visszatérve a gravitáció vonzásába az űrhajósok szédülni kezdenek, amit Mark Kelly az űrsikló pilótájaként megtapasztalt. "Ha egy kicsit balra, vagy jobbra döntöd a fejed, máris kialakul az érzés" - mondta.
Ez nem lehet túl nagy gond egy automatikus leszállást végrehajtó Mars-űrhajónál, amiben az űrhajósoknak van idejük pihenni, mielőtt elhagynák üléseiket. A sugárzást illetően a NASA szabályai szerint űrhajósaik nem kaphatnak olyan dózist, ami több mint 3 százalékkal emelné életük során a rák kialakulásának kockázatát, ez azonban egy olyan korlát, amit az űrhajósok felülbírálhatnak. Mark Kelly például saját bevallása szerint hajlandó lenne a dózis kétszeresét is elszenvedni, ha esélyt kapna egy Mars-utazásra.
Lehetnek azonban egyéb komplikációk is. A Brookhaven Nemzeti Laboratórium tudósai egereket sugároztak be a mélyűr nagy energiájú kozmikus sugarait szimulálva. A besugárzást követően az egereknek tovább tartott végig navigálniuk a kutatók labirintusán, ami arra utal, hogy a sugárzás hatással lehetett az agyukra, emellett azonban más szerveket, a szívet, az idegrendszert és az emésztő rendszert is károsíthatja. "Ezek akut hatások lehetnek, még nem tudjuk, folyamatosan kutatjuk" - mondta William H. Paloski, a NASA ember kutatási programjának vezetője.
A test mellett az elmét sem szabad figyelmen kívül hagyni. Scott Kelly egyéves küldetésének első hat hónapja várhatóan nem fog különbözni első űrállomáson töltött küldetésétől. Dr. Gary E. Beven, a NASA pszichiátere sokkal inkább a második hat hónapra kíváncsi. "Figyelni fogjuk, bekövetkezik-e jelentősebb változás a hangulatában, alvásában, ingerlékenységében és észlelési képességeiben" - magyarázta.
A Föld körül keringő küldetések során az űrhajósok el vannak szigetelve az emberiségtől. Az Apollo küldetéseknél 1,3 másodperc késéssel jutottak el a földi irányítás üzenetei Houstonból a 385.000 kilométerre lévő egységhez. A Mars esetében ez percekben mérhető, a valós idejű beszélgetés a Földdel gyakorlatilag lehetetlen. Egy Mars-expedíció legénysége - négy-hat fő a NASA jelenlegi tervei szerint - jóval magára utaltabb lesz bármilyen személyes ellentét megoldásában. Dr. Beven számítógépes rendszereket képzel el, melyek az arckifejezéseket és a hang tónusát szkennelve észlelnék a feszültséget, és megoldásokat javasolnának azok enyhítésére.
Egy orosz kísérletben hat férfit szigeteltek el 17 hónapra egy szimulált Mars-expedíció alapjául szolgáló űrhajó-makettben. A hat főből négynél alakultak ki rendellenességek, a kísérlet előrehaladtával pedig a legénység tagjainak aktivitása egyre erősebben csökkent. "Úgy vélem ez csupán egy példa arra, ami egy Mars-küldetés során történhet, a következmények azonban sokkal súlyosabbak lehetnek" - mondta Beven. "Azok az apró változások a csoport összetartásában komoly gondokat okozhatnak"
Dr. Charles szerint a NASA már küldhetett volna űrhajósokat a Marsra és élve vissza is tudta volna őket juttatni a Földre, egy ilyen expedíció hatalmas költségeiből adódóan azonban létfontosságú, hogy egy tevékeny és kiváló egészségi állapotú legénység érkezzen meg a vörös bolygóra. "A célom egy olyan programot felügyelni, ami nem egy elnyűtt űrhajóst juttat el a Marsra" - összegzett.