Šta se dešava pri ogromnim ubrzanjima pri lansiranju rakete, šta se dešava u bestežinskom stanju? Koje fiziološke promene nastupaju posle dužeg boravka u kosmosu i kakve su posledice po povratku na Zemlju?

Prvi čovek u svemiru, Jurij Gagarin, 12. aprila 1961. proveo je 108 minuta u svemiru, u letelici Vostok 1. Gagarin nije mogao da upravlja letilicom. Do tada su efekti bestežinskog stanja ispitivani na životinjama, nije se znalo kako nulta gravitacija utiče na čoveka, da li će biti u stanju da obavlja komplikovane operacije kao što je pilotiranje. Vostokom 1 se zato upravljalo sa Zemlje.

Međutim, već sledeća letelica, Vostok 2, lansirana četiri meseca kasnije, imala je svoje komande i kosmonaut German Titov je upravljao sam, iako je imao simptome tzv. «svemirske bolesti». Ostao je u kosmosu ceo dan.

Kosmonaut Valerij Poljakov u orbitalnoj stanici MIR - (NASA, 1995)

Vreme koje ljudi provode u svemiru je sve duže i duže.

Astronaut Judžin Kernan, u okviru poslednje misije na Mesec, Apolo 17, 1972. proveo je tri dana na Mesecu. Kosmonaut Valerij Poljakov je 1995. postavio rekord u dužini boravka u kosmosu; on je proveo je 438 dana na orbitalnoj stanici MIR.

Posle uspešnih misija Mars Observer, Mars Surveyor, Mars Pathfinder, Spirit i Opportunity, sve je verovatnije da će uskoro ka Marsu poleteti i letelica sa ljudskom posadom koja bi morala da provede bar 3 godine u svemiru (procenjuje se da bi minimalno vreme potrebno za put na Mars i povratak na Zemlju bilo oko 970 dana).

Kakve promene se dešavaju u organizmu pri tome? Šta se dešava pri ogromnim ubrzanjima pri lansiranju rakete, šta se dešava u bestežinskom stanju? Koje fiziološke promene nastupaju posle dužeg boravka u kosmosu i kakve su posledice po povratku na Zemlju?

Najvažnije promene koje se dešavaju u organizmu sisara, uključujući i čoveka, u uslovima bestežinskog stanja i intenzivne radijacije kakvi postoje u svemiru:

• ekstremna kinetoza («svemirska bolest - space motion sickness »),

• promene izazvane radijacijom,

• atrofija mišića i kostiju,

• poremećen imunološki sistem

• poremećaji u ekstero- i propriocepciji (poremećena funkcija čula),

• poremećaj hormonalne regulacije i s tim u vezi poremećaji spavanja i ponašanja

• smanjena produkcija eritrocita

• ortostatska hipotenzija koja se javlja pri ponovnom ulasku u gravitaciono polje

• promene u embrionalnom razvoju i rastu (eksperimenti na životinjama) «Svemirska bolest»

Iako se na Zemlji intenzivno pripremaju u simulatorima bestežinskog stanja (takav uređaj u NASA-i astronauti su prozvali Vomit Comet) ipak dve trećine astronauta reaguje na nultu gravitaciju, neposredno posle izlaska iz Zemljinog gravitacionog polja, na sličan način, pokazujući simptome ekstremne kinetoze, bolesti kretanja, odnosno svemirske bolesti.

U odsustvu gravitacione sile krvotok se usmerava ka glavi i grudnom košu, lice natekne, vene na vratu nabreknu, mišići u zidovima vena u nogama se ne kontrahuju jer je smanjen priliv krvi iz gornjeg dela tela. Srce i unutrašnji organi se uvećavaju. Vestibularni aparat trpi promene što najčešće izaziva povraćanje.

Zbog povećane količine tečnosti u gornjem delu tela, čovek se intenzivno znoji, čime se osim odavanja viška tečnosti, gube i kalcijum i elektroliti.

Kičmeni stub se izdužuje jer se, zbog prestanka delovanja gravitacione sile, šire hrskavičavi diskovi između pršljenova.

Ovakve promene se dešavaju neposredno po prestanku delovanja sile teže. Posle uspostavljanja mikrogravitacije, veštačkog «osećaja» gravitacije koji izaziva centrifugalna sila, krvotok se delimično normalizuje, srce i unutrašnji organi se vraćaju na veličinu približno istu kao na Zemlji. Astrobiologija i svemirska medicina

Pri dužem boravku u svemiru, promene su izraženije. Mišići atrofiraju, naročito mišići nogu i leđa kao i mišići u zidu vena u nogama. Zbog toga, pri ponovnom ulasku u gravitaciono polje (npr. pri sletanju na Zemlju ili Mars) astronaut ima simptome ortostatske hipotenzije. Krv iz donjih ekstremiteta ne može da se dovoljno brzo transportuje do srca i mozga, krvni pritisak pada, javlja se vrtoglavica i nesvestica.

Kod kosmonauta je intenzivno i okoštavanje kostiju (osteopenija) i formiranje poroznog koštanog tkiva (osteoporoza). Gustina koštanog tkiva astronauta opada za 1-2% mesečno, pa bi, na primer, astronaut od 45 godina, na kraju dugotrajnog putovanja kao što je put do Marsa, imao osteoporozu kao 80-godišnjak na Zemlji.

Gubitak koštanog tkiva

Da bi se stepen atrofije mišića i osteoporoze smanjio, neophodno je svakodnevno vežbanje. Tako, astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) svakodnevno vežbaju 2 sata vozeći bicikl po kružnoj traci, čime se postiže i efekat centrifuge. Tako generisana centrifugalna sila daje osećaj težine i time podražava gravitacionu silu. To je mnogo ekonomičnije i jednostavnije nego da se rotira ceo svemirski brod.

Intenzitet zračenja

Radijacija je u kosmosu jača nego na Zemlji, jer nema zaštitnog efekta atmosfere i magnetnog polja planete. Takvo intenzivno zračenje izaziva formiranje fotodimera u molekulima DNK što može dovesti do mutacija. Povećan je rizik za pojavu tumora. Zračenje utiče i na imunski sistem. I odsustvo sile teže negativno utiče na leukocite i limfocite, osnovne ćelije imunskog sistema. Osim toga, pri fizičkom i fiziološkom stresu (kao što su npr. poletanje i sletanje) pojačano se luče hormoni stresa koji utiču na ćelije imunskog sistema. Njihov broj opada, slabi sposobnost komunikacije između pojedinih tipova imunskih ćelija, zbog čega drastično slabi sposobnost odbrane od patogenih mikroorganizama. Utvrđeno je da se u telesnim tečnostima astronauta, nalazi 8-10 puta više virusa nego kod ljudi na Zemlji.

10 dana je prosečno vreme potrebno za jednu misiju šatlom. Pri tom je apsorbovana doza zračenja oko 5 milisiverta. Za period od 365 dana radnik u nuklearnoj elektrani primi oko 2 milisiverta, a na Zemlju dospe oko 1 milisiverta pozadinskog zračenja. Ove doze nisu velike. Međutim, tokom boravka od npr. 90 dana na orbitalnoj stanici, astronaut primi dozu zračenja od oko 70 msiv dok bi, tokom misije na Mars od oko 900-1000 dana, procenjena apsorbovana doza iznosila 1000 milisiverta.

Fiziološke promene koje se dešavaju u organizmu tokom boravka u svemiru su predmet proučavanja «svemirske» fiziologije (space physiology), u okviru astrobiologije. Svemirska medicina, kao primenjena disciplina, ima za cilj formulisanje načina za prevenciju i lečenje negativnih promena u organizmu tokom boravka u svemiru.

Najvažnije institucije koje se bave ovakvim proučavanjima su Institut za biomedicinu Ruske Akademije Nauka u saradnji sa Medicinskim fakultetom na Univerzitetu Lomonosov u Rusiji i Džonson Centar za Svemir (Johnson Space Center), Harvard-MIT odsek za zdravstvene nauke i tehnologiju (Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology) i Nacionalni Institut za biomedicinska svemirska istraživanja u SAD (National Space Biomedical Research Institute- NSBRI).

Članak je preuzet iz 6. broja ASTRONOMIJE

LITERATURA

1. www.science.nasa.gov  

2. National Geographic Vol.199, No.1, January 2001.

3. National Geographic Vol. 205, No.1, January 2004.

4. www.space-ship.com/flights 

5. www.hq.nasa.gov   Gubitak koštanog tkiva Intenzitet zračenja istraživanja 35 Ljudi u svemiru