Több mint fél évszázad telt el azóta, hogy az ember utoljára a Holdra lépett. Ezek a korai "bébilépések" a csillagok felé továbbra...
Több mint fél évszázad telt el azóta, hogy az ember utoljára a Holdra lépett. Ezek a korai "bébilépések" a csillagok felé továbbra is az emberiség legmeghatározóbb teljesítményei közé tartoznak, ám egy másik bolygóra való "óriási ugrás" ígérete még mindig beteljesületlen.
Az interplanetáris utazás továbbra is álom marad, bár olyan látnokok, mint Elon Musk, kitartanak amellett, hogy ez csak idő kérdése. "Minden egyes kilövés arról szól, hogy megtanuljuk, mire van szükség ahhoz, hogy az élet több bolygón is fenntartható legyen," – mondja Musk.
Míg a SpaceX és mások a rakéták és meghajtórendszerek technikai oldalán dolgoznak, a sokkal nagyobb kihívás nem is a gépekben rejlik. Képzeljük el, hogy elérjük a Marsot, csak hogy kimerültségtől összeessünk, vagy egy láthatatlan gyilkossal találjuk szembe magunkat, amely eltorzítja a DNS-ünket. Ez nem tudományos fantasztikum. Ez a biológiai valóság, amely az első emberekre vár, akik mélyűri utazásra merészkednek.
Az emberi test a végtelen űrrel szemben
Egy Mars-utazás nem kilométerekben, hanem hónapokban mérhető. Hat-kilenc hónapnyi utazás egy olyan vákuumban, amely aktívan ellenséges az élettel szemben. A Holdra tett viszonylag rövid küldetésekkel vagy a Nemzetközi Űrállomás (ISS) kezelhető környezetével ellentétben a Marsra való utazás páratlan kitartási próbatételt jelent.
Az űr nemcsak a gravitációt veszi el. Megszünteti azokat a feltételeket, amelyek között az emberi test kifejlődött. Az izmok gyengülnek, a csontok feloldódnak, a testfolyadékok átrendeződnek, és maga a szív is zsugorodni kezd. Még az agy és az immunrendszer is kiszámíthatatlanul kezd viselkedni. Az űrben az alkalmazkodás nem választható. Ez egy kétségbeesett, folyamatos küzdelem a túlélésért.
Mikrogravitáció: A belső ellenség
Amint az űrhajósok belépnek a mikrogravitációs környezetbe, minden szervrendszerük változni kezd. A Földön a gravitáció állandó visszajelzést biztosít, amely egyensúlyban tartja a testet, az izmokat aktívan tartja, és a csontokat erősen. Ha ezt elveszik, minden elkezd szétesni.
Az első dolog, amit az űrhajósok éreznek, a dezorientáció, amelyet a NASA "űradaptációs szindrómának" nevez. Gravitáció nélkül az agy egyensúlyrendszere káoszba kerül. A látás mást mond, mint az izmok és ízületek érzékelői. Az eredmény? Hányinger, szédülés, fejfájás és fáradtság – az egyik szakértő szavaival élve: "ilyenkor olyan, mintha morcos részeg lennél."
Az agy végül alkalmazkodik, de a test állapota tovább romlik. Nulla gravitációban a csontok sűrűsége riasztó sebességgel csökken, körülbelül 1%-kal havonta, míg a Földön egy idős, csontritkulásban szenvedő ember csontvesztése évente körülbelül 1%. Az izmok, különösen a lábakban és a gerincben, sorvadni kezdenek, mivel már nem kell támogatniuk vagy mozgatniuk a testet.
Maga a gerinc is megnyúlik, amitől az űrhajósok néhány centiméterrel "magasabbak" lesznek az űrben, de ennek ára a hátfájás. Mire az űrhajósok visszatérnek a Földre, izmaik gyengébbek, csontjaik törékenyebbek, és egyensúlyrendszerük újratanulásra szorul.
A testfolyadékok felborulnak
A Földön a gravitáció a testfolyadékokat a test alsó fele felé húzza. Az űrben ez az eloszlás kiegyenlítődik. A vér és más folyadékok a fej felé áramlanak, ami az űrutazók jellegzetes "puffadt arc" és "csirkeláb" kinézetét eredményezi.
Ez az áthelyeződés növeli a koponyán belüli és a szemek mögötti nyomást, ami néha maradandó látásproblémákhoz vezet. Emellett láncreakciót indít el a szív- és érrendszerben. A test túl sok folyadékot érzékel a szív és az agy közelében, és úgy reagál, hogy megszabadul a feleslegtől. Az űrhajósok többet vizelnek, és napokon belül elveszítik vérplazmájuk 10–15%-át.
A szív, amely most kisebb terhelés alatt dolgozik, zsugorodni kezd. A vörösvértestek elpusztulnak az egyensúly fenntartása érdekében, és a vérnyomás szabályozása kiszámíthatatlanabbá válik. Ezek az együttes hatások fájdalmas, szédítő élményt okoznak a gravitációba való visszatéréskor vagy az egyenes testtartáskor.
DNS, immunitás és az űrutazás sejtszintű ára
Az űr nemcsak az izmokat és csontokat teszi próbára. A test legalapvetőbb folyamataiba is belenyúl. Az űrhajós Scott Kelly, aki egy évet töltött az ISS-en, és földi ikertestvére, Mark összehasonlító vizsgálatai megdöbbentő különbségeket mutattak. Scott génjei a DNS-javítással és az immunválasszal kapcsolatos kifejeződési változásokat mutattak. Telomerei, a kromoszómák védőkupakjai, az űrben meghosszabbodtak, de visszatéréskor gyorsan rövidültek.
A Föld mikrobiális környezetétől megfosztva és állandó sugárzásnak kitéve az immunrendszer kiszámíthatatlanná válik. Az űrhajósok változásokat tapasztalnak a fehérvérsejtek viselkedésében, gyulladásokban és akár allergiás reakciókban is. A hosszabb expozíció növelheti a rák vagy autoimmun betegségek kockázatát, amelyek a hosszabb utakon exponenciálisan nőnek.
Visszavágás: Túlélés mozgással és mérnöki munkával
A NASA egy alapvető igazságot tanult meg: a testmozgás nem választható; gyógyszer. Az ISS-en lévő űrhajósok naponta több mint két órát szentelnek olyan edzésekre, amelyek a gravitáció hatásait igyekeznek utánozni. Futópadon futnak, gumikötelekkel rögzítve, vákuumalapú súlyokat emelnek az ellenállás érdekében, és kerékpároznak a szív- és érrendszer egészségéért. E kemény rutin ellenére az űrhajósok gyengébben térnek haza, mint amikor elindultak. A probléma az idő: napi 21 óránál többet továbbra is súlytalanul töltenek, így testük tovább sorvad.
A kutatók most fejlett ellenintézkedéseket vizsgálnak: fehérjében és esszenciális ásványi anyagokban gazdag táplálkozási terveket, elektromos izomstimulációt és akár olyan gyógyszereket, amelyek lassíthatják az izom- és csontvesztést.
De a végső megoldás talán nem is a biológiából, hanem a fizikából érkezhet. A mérnökök mesterséges gravitációval kísérleteznek, például forgó űrhajókkal, amelyek centrifugális erőt hoznak létre. A korai centrifuga-tesztek bizonyították, hogy akár rövid mesterséges gravitációs időszakok is segíthetnek fenntartani az izomtónust és a csontsűrűséget. A kihívás a technológia hosszú küldetésekre való skálázása anélkül, hogy túlzott súlyt vagy energiaigényt adna hozzá.
Sugárzás: A láthatatlan fenyegetés
A Föld védő mágneses mezején kívül az űrhajósok kozmikus sugárzásnak vannak kitéve, egy állandó, nagy energiájú részecske zápornak, ami károsíthatja a DNS-t és a szöveteket. Míg az ISS a Föld mágneses mezején belül kering, a mélyűri küldetések nem kapnak ilyen védelmet.
A napviharok jelentik a legközvetlenebb veszélyt. Ezek a Napból érkező hatalmas, töltött részecske kitörések órák alatt halálos dózisú sugárzást juttathatnak el. Az Apollo-program során egy 1972-es hatalmas napvihar éppen csak elkerülte az űrhajósokat; ha egy holdküldetés alatt történt volna, végzetes lehetett volna.
A NASA jelenlegi árnyékolása, amely fém-, műanyag- vagy akár vízrétegekből áll, korlátozott védelmet nyújt. A Holdon vagy a Marson az űrhajósoknak egy órán belül mindig el kell tudni érniük egy erősen árnyékolt menedékhelyet. Egy rövid késedelem egy napvihar során sugárbetegséget, belső károsodást vagy halált okozhat.
A Marson a galaktikus kozmikus sugarak hosszú távú expozíciója további kihívást jelent. A napprotonokkal ellentétben ezek a nagy energiájú részecskék szinte teljesen blokkolhatatlanok, és jelentősen növelhetik a rák kockázatát az évek során.
Az elszigeteltség tényezője
A fizikai veszélyeken túl azonban van egy nehezebben mérhető fenyegetés: az emberi elme. Hónapokig élni egy zárt helyen a csendes űrben, több millió kilométerre a Földtől, olyan pszichológiai kitartást követel, amelyet még sosem tapasztaltunk.
Az ISS-en lévő űrhajósok már most is megküzdenek a bezártsággal és a stresszel, de valós időben kommunikálhatnak a Földdel. A Mars-küldetéseken a kommunikációs késések akár 40 perces oda-vissza utat is jelenthetnek. Egy orvosi vészhelyzet vagy technikai hiba gyorsabban kibontakozhat, mint ahogy a Föld válaszolni tudna.
A túlélés érdekében a legénységnek teljes orvosi és pszichológiai autonómiára lesz szüksége, amit "Föld-független egészségügyi modellnek" neveznek. Ez azt jelenti, hogy az űrhajósoknak diagnosztizálniuk és kezelniük kell a válságokat földi támogatás nélkül, még akkor is, ha egy csapattag cselekvőképtelenné válik. A teher hatalmas lesz, mind fizikailag, mind érzelmileg.
Mars: A végső teszt
A Mars-küldetés puszta mérete minden problémát exponenciálisan nehezebbé tesz. Az ISS mindössze 400 kilométerre kering a Föld felett, egy hatórás út. A Hold 384 000 kilométerre van, háromnapos utazás. A Mars legközelebbi pontján 225 millió kilométerre van a Földtől.
Az oda-vissza út három évig is eltarthat. Ez idő alatt az űrhajósoknak el kell viselniük a sugárzást, a csontvesztést, az izomsorvadást, az elszigeteltséget és a korlátozott élelmiszer-ellátást. Még tökéletes mérnöki munka mellett is az emberi test lehet a legnagyobb korlátozó tényező.
A jelenlegi élelmiszer-technológia nem képes tápanyagban gazdag étrendet fenntartani ilyen hosszú ideig romlás nélkül. A többéves sugárzásnak való kitettség elleni védelem továbbra is elégtelen. És a hosszú távú elszigeteltség pszichológiai hatása egy idegen környezetben még mindig kevéssé értett.
E hatalmas kihívások ellenére a haladás folytatódik. Az űrügynökségek és magáncégek azon dolgoznak, hogy áthidalják a képzelet és a lehetőség közötti szakadékot, új életfenntartó rendszereket, orvosi technológiákat és űrhajókat fejlesztve, amelyek képesek fenntartani az emberi életet a Föld pályáján túl.
A Mars meghódításának álma távolinak tűnhet, de egykor a Holdé is az volt. Minden ISS-küldetés, minden rakétakilövés, minden emberi alkalmazkodási kísérlet közelebb visz minket annak megértéséhez, hogyan élhetjük túl az űrt. A Marsra vezető út nemcsak az emberiség következő nagy lépése lesz. Ez lesz a legnagyobb próbája is. (1)
(1) - https://interestingengineering.com/space/
