Как да запазим астронавтите здрави по време на мисии до Марс

Сподели

Когато първите астронавти достигнат Марс, от тях ще се очаква да изпълняват тежки физически задачи след много месеци на пътуване в безтегловност без предимствата на тренировъчните машини или терапевтите от Земята, които помагат на астронавтите на Международната космическа станция (МКС) да се адаптират отново към гравитацията. . За да научите повече за това как да поддържате здравето на космическите пътници при такива дълги мисии, New Atlas разговаря с учените на Draper от Харвард и MIT Health Science and Technology Program, Rachel Bellisle и Tom Abitante, за две нови технологии, които притежават потенциал за поддържане на здравето на астронавтите в нулева гравитация.

Нов Атлас: Отдавна имаме хора в космоса безопасно, някои от тях повече от година. Какъв е проблемът, пред който сме изправени, който трябва да бъде решен тук?

Том Абитанте: Основният проблем е, че астронавтите губят костна и мускулна маса, докато са в космоса. Те могат да прекарват времето си в космоса безопасно, но когато се приберат у дома на Земята, след като са били в космоса в продължение на една година, те биват отведени на физиотерапия. Когато отидем на Марс, от тези астронавти ще се очаква да вършат физическа работа, когато пристигнат там, но загубата на мускули и кости и загубата на обща физическа форма създават висок риск от нараняване. Настоящият метод за предотвратяване на това е упражненията. Въпреки това, отивайки на Луната или Марс, няма да можете да носите със себе си екипировката за голяма и стабилна тренировъчна програма. Търсим начини, по които можете да накарате костите и мускулите да работят, които биха предотвратили загубата, без да влачите масивно оборудване за упражнения на Марс?

Нов атлас: Значи целта е да се предотврати загубата на костна маса и мускулната атрофия?

Рейчъл Белисл: Нещо повече, това е фактът, че тялото ви вече не е натоварено от гравитацията, което променя толкова много системи. Костите и мускулите са двата страхотни примера, но може да са дори повече. Това е всичко, което се влияе от физическото натоварване, което изпитвате всеки ден.

Астронавтите, които пристигат на Марс, ще трябва да изпълняват тежки физически задачи след месеци в безтегловност

НАСА

Нов атлас: Като например?

Том Абитанте: Единият са малките органи във вътрешните ви уши, които винаги ви казват кой път е надолу. В космоса няма долу. Макар че това има първоначален ефект от гадене при движение или някаква пространствена дезориентация, за дълги периоди от време всъщност може да повлияе на някакъв вид вашата координация и проприоцепция, като стойката и походката ви. Много пъти, когато астронавтите се връщат на Земята, им отнема няколко дни, за да се пренастроят.

Рейчъл Белисл: Може да отнеме седмици, в зависимост от вида на ефектите, които разглеждаме, за да можете да се придвижите и да свикнете отново да имате силите на гравитацията върху вас.

Нов атлас: Какви са алтернативите на оборудването за упражнения при дълги мисии до Луната или Марс?

Рейчъл Белисл: Определено знаем, че протоколът за противодействие ще изглежда съвсем различно от сега. Вероятно ще има по-малки уреди за упражнения. Нашата цел е да допълним това. Мисля, че има начини да направите това с носимите устройства. Има ли дреха, която можете да носите, за да добавяте към конвенционалния си протокол всеки ден? Изучавам кожен костюм, който повторно прилага част от това механично натоварване върху тялото. По същество това е дреха от тип кожа, която смачква тялото вертикално и реактивира много от рецепторите за натоварване, които обикновено се инактивират в среда на микрогравитация.

Нов атлас: Какви са тези рецептори за натоварване и какво правят?

Рейчъл Белисл: Тялото ви е пълно с тези биологични сензори, които измерват как гравитацията се прилага към тялото ви на Земята. Има някои в костите ви, които карат костите ви да поддържат сила, а има и в мускулите ви. Вашите мускули трябва да разберат колко сила трябва да приложат, за да ходят. Когато нямате всички тези сензорни входове от гравитацията, тези процеси се прекъсват. Рецепторите трябва да се адаптират към микрогравитацията, след което трябва да се адаптират отново към Земята, когато се върнете. Това е голям проблем за адаптирането към Марс след дълго пътуване в нулева гравитация.

Мисиите на Марс няма да имат оборудването за упражнения, използвано на МКС
Мисиите на Марс няма да имат оборудването за упражнения, използвано на МКС

НАСА

Нов Атлас: Бихте ли ни разказали малко за кожения костюм?

Рейчъл Белисл: Тези костюми са дреха от пасивна тъкан, така че няма никакви задвижващи механизми. Това е малко като мек екзоскелет, който е тясно боди. Това е няколко размера по-малко и е изчислено идеално за индивид, така че да приложим натоварване върху точка за закрепване на раменете, след което опънете тъканта и я закотвим под краката с ремъци. Трябва да направим това удобно, за да сме сигурни, че астронавтите искат да използват тези устройства.

Нов Атлас: И така, колко дълго ще трябва да носите един от тези костюми?

Рейчъл Белисл: Зависи от приложението. Европейската космическа агенция всъщност е работила с кожения костюм, за да предотврати болка в гърба в космоса и ще накара някои субекти да носят костюма в продължение на осем часа. Но има и други идеи, че трябва да се носи час-два, докато тренирате.

Нов Атлас: Том, ти използваш съвсем различен подход към това. Можете ли да ни разкажете за това?

Том Абитанте: Моят е малко по-активен. Обмислям използването на електрическа стимулация, по-специално нервно-мускулна стимулация, за да увеличим ежедневното действие, което костите ви получават всеки ден. Това е нещо, което те използват много за пациенти с травма на гръбначния мозък. Те използват електроди върху мускула, които изпращат електрически импулс през мускула, който ще го накара да се свие. Това потенциално може да помогне за намаляване на загубата на костна маса от неизползване, свързано с престоя в инвалидна количка или в космоса. Идеята е, че ако правим тези изкуствени контракции няколкостотин пъти на ден, това може да поддържа костта достатъчно стимулирана, така че тези малки сензори, които Рейчъл спомена, да кажат на тялото да не намалява костите.

Тъй като това са здрави хора, има основен фактор, който нямат парализирани пациенти, и това е дискомфорт. Параплегиците не могат непременно да почувстват това. Това ви дава свобода да го завъртите и да го оставите да работи за по-дълго. При здравите хора има ограничение, защото очевидно искате те да могат да вършат работа, докато са електрически стимулирани. Трябва да знаем колко ефективно би било и от какъв вид дозиране ще се нуждаем. Нямаме търпение да отидем на Марс и да видим дали работи.

Нов Атлас: Не звучи неудобно.

Том Абитанте: Идеята е да го използвате в началото, но да не е супер неудобно. Определено го усещаш, определено го осъзнаваш. Определено е ново и различно, както Рейчъл и аз можем да потвърдим. За щастие има намаляващ ефект, като когато чуете произволен бял шум и умът ви го изключва. Ето къде идва моето изследване. Какви нива могат да вземат хората? Колко дози? Колко ще ви трябват на ден, за да повторите нормалната си физическа активност?

Съоръжения за упражнения, използвани на МКС за предотвратяване на загуба на мускули и кости
Съоръжения за упражнения, използвани на МКС за предотвратяване на загуба на мускули и кости

НАСА

Нов атлас: Каква е следващата стъпка с това? Надявате ли се да го тествате в космоса в някакъв момент?

Рейчъл Белисл: Първо, коженият костюм има доста наследство. Той лети с Европейската космическа агенция на Международната космическа станция от 2016 до 2017 г. Сега подновихме работа и в MIT, за да го проучим допълнително в различни приложения и да създадем новата версия на костюма. Летях с него миналата пролет с параболичен полет с нулева гравитация. Планирам да направя още един полет тази пролет. Ние го въвеждаме в средата на микрогравитацията и правим краткосрочни тестове с участник, облечен в костюма, което е наистина вълнуващо. Бих се радвал НАСА да го вземе и да го използва. Мисля, че би било страхотно.

Том Абитанте: Бих казал, че бих искал да отиде в космоса. Реално погледнато, мисля, че първо ще се случи дълго проучване в спалнята тук, на Земята, където субектите лежат в леглото по цял ден и стават само за час и половина, за да тренират.

Нов атлас: Какви приложения виждате за тези технологии, освен пътуванията до Луната и Марс?

Том Абитанте: Приложенията за мен определено биха били подобряване на технологията за нараняване на гръбначния мозък и свързаната загуба на костна тъкан. Не е имало много разследвания за оптимизиране за подобряване на терапиите за загуба на костна маса за хора, които са в инвалидни колички.

Рейчъл Белисл: Има две възможни приложения на Земята, за които мога да говоря. Първото е, че коженият костюм е компресионно дреха. Можем да използваме много от тези технологични разработки на Земята, особено когато кожата става по-напреднала, правейки я умна и добавяйки сензори. Можем ли да преведем това директно в среда за медицинска компресия за неща като лимфедем или превенция на дълбока венозна тромбоза и подобни неща? Освен това има и второ приложение, което все още не е проучено. Руснаците имаха подобен костюм на този, наречен костюм на пингвин. Те го превърнаха в терапия за деца с церебрална парализа. Може да има някои наистина интересни приложения за рехабилитация, които все още не са проучени, и може да бъде наистина страхотен превод на технологията на Земята.

Нов атлас: Капитан Кърк (известен още като Уилям Шатнър) отиде в космоса и е на 90 години. Знаем, че когато хората остареят, мускулната атрофия и загубата на кост се превръщат в много сериозен проблем. Как тази технология може да помогне на по-възрастните астронавти?

Том Абитанте: Кажете, че сте човек, който обича да се грижи за себе си и ходите на фитнес всеки ден. Този час на ден, когато тренирате, получавате много наистина високи сили, но останалите 15 часа от деня, през които сте буден, какво правите? Вървиш и се изправяш, качваш се горе. Всички тези малки малки сили не са същите като клякане с 500 паунда, но всички тези малки малки сили са това, което получавате през останалите 15 или 16 часа от деня.

В космоса те получават същото, когато тренират час и половина, два часа, но останалите 15 часа не получават нищо. И така, как можем да поправим тази празнина? Можете да тренирате повече, но това започва да създава повече проблеми. Това, което Рейчъл и аз искаме да направим, е да запълним тези други будни часове само с други малки неща, които може да са еквивалентни на това да се разхождате наоколо.

Нов Атлас: Рейчъл, от казаното от Том, бихте ли могли да видите много удобна версия на костюма си, която може да се носи през цялото време като някаква симулация на гравитацията?

Рейчъл Белисл: Мисля, че е вариант. Много от сценариите за носене, за които говорим, са или през нощта, или през нощта за около осем часа и по време на тренировка за два часа, или може би по време на ежедневна дейност. Това е нещо, което изисква тестване. Трябва да накараме някой да отиде в космоса, да носи костюма през целия ден по време на ежедневната си дейност и да попита, добре, продължаваме ли да виждаме всички тези наистина положителни ефекти, които се очакваха с костюма през целия ден, през който работят? Мисля, че това е възможен сценарий за последващо тестване.

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели