فهرست مطالب
زندگی در فضا
اگر علاقه مند به فضانوردی باشید، احتمالا به این سوال فکر کرده اید که زندگی در فضا چگونه است؟ زندگی در فضا مانند زندگی در زمین نیست. فضانوردان در فضا، با چالش های متفاوتی مواجه می شوند.
آنچه بسیار اهمیت دارد، تاثیر زندگی در فضا و پروازهای فضایی روی بدن انسان است. یکی از دلایل اهمیت این موضوع این است که امروزه سازمانهایی مانند ناسا، ماموریت های طولانی در ماه و مریخ را برنامه ریزی می کنند.
سازمان ناسا بیش از 50سال است که به وسیله برنامه تحقیقات انسانی ناسا یا (HRP) آنچه را که برای بدن انسان در فضا اتفاق می افتد را مورد بررسی قرار دادهاست. هدف از این مطالعات، دستیابی به چگونگی سازگاری بدن انسان با زندگی در فضا برای زمان های طولانی است.
چه اتفاقی برای بدن در فضا می افتد؟
در زمین، پایین تنه و پاها، وزن ما را تحمل می کنند که این ویژگی به قوی نگه داشتن استخوان ها و ماهیچه های بدن ما کمک می کند. در فضا، فضانوردان شناور هستند و از پاهای خود زیاد استفاده نمی کنند؛ این مسئله باعث ضعیف شدن کمر، استخوان ها و ماهیچه های پاهای آنها میشود. بنابراین فضانوردان باید هر روز ورزش کنند.
قلب و خون نیز در فضا دچار تغییراتی می شوند. وقتی ما روی زمین می ایستیم، خون به پاهای مان می رود. قلب باید در برابر گرانش، سخت کار کند تا خون را به اندام های بالاتر از قلب، برساند. در فضا، بدون نیروی جاذبه، خون به سمت بالاتنه و سر حرکت می کند. آب موجود در بدن نیز به همین صورت جریان می یابد. این مسئله باعث ورم کردن چهره فضانوردان می شود.
وقتی خون و آب که مایعات بدن ما هستند، در فضا از پایین بدن به سمت بالا حرکت می کنند، مغز تصور می کند که مایعات بدن زیاد است، در نتیجه به بدن فرمان می دهد که مایعات کمتری بسازد؛ بنابراین هنگامی که فضانوردان به زمین باز می گردند، بدن آنها با کمبود مایعات مواجه است و چند روز طول می کشد تا مایعات مورد نیازشان را بسازد؛ بنابراین فضانوردان، به مدتی استراحت نیاز دارند.
- آیا خطرات برای فضانوردانی که شش ماه را در ایستگاه فضایی سپری می کنند و کسانی که ممکن است سال‌ها در ماموریت مریخ باشند، یکسان است؟
- پاسخ ساده است: خیر.
امروزه ناسا، در حال تحقیق در مورد خطرات ماموریت های سفر به مریخ است؛ در ادامه قصد داریم به پنج مورد از این خطرات اشاره کنیم:
- Space Radiation (تشعشعات فضایی)
- Isolation and Confinement (انزوا و حبس)
- Distance from Earth (دوری از زمین)
- Gravity fields (میدان های گرانشی)
- Hostile/Closed Environments (محیط بسته)
تشعشعات فضایی
اگرچه در زمین، میدان مغناطیسی و اتمسفر، از ما در برابر پرتوهای فضایی محافظت می کنند، اما همه ما روی زمین دائما در معرض سطوح پایینی از این پرتوها هستیم. در فضا، فضانوردان در معرض سطوح متنوع و گستردهای از تشعشات و پرتوها هستند. قرار گرفتن در معرض این تشعشعات، می تواند عواقب کوتاه یا بلندمدتی به همراه داشته باشد. در مقایسه با ماموریت های معمولی شش ماهه ایستگاه فضایی، ماموریت های ماه و مریخ، بسیار طولانی تر خواهند بود؛ در نتیجه میزان دریافت پرتوها نیز افزایش می یابد.
افزایش خطر ابتلا به سرطان و بیماری های حاد، مانند بیماری های قلبی، در افرادی که در معرض تشعشعات روی زمین بودند، مشاهده شده است.طبق تحقیقات، تابش های فضایی در مقایسه با تشعشعات زمین، تأثیر مخربتری بر سلامتی دارند.
راه حل: برای کاهش خطرات ناشی از قرار گرفتن در معرض تشعشعات فضایی، استفاده از محافظ، کنترل تشعشعات و به کارگیری شیوه های خاص، پیشنهاد می شود:
- توسعه مانیتورهایی برای نظارت بر ذرات تابیده شده، برای تخمین بهتر دوز و نوع تشعشعاتی که فضانوردان در معرض آن قرار می گیرند.
- بررسی روش‌هایی که باعث کاهش قرارگیری در معرض تابش ها شود.
- حمایت ناسا از تحقیقاتی که تاثیر پرتوهای کیهانی بر فرایندهای بیولوژیکی را مورد آزمایش قرار میدهند.
- انزوا و حبس
افرادی که برای اقامت در ایستگاه فضایی اعزام می شوند، آموزش دیده و بسیار با دقت انتخاب می شوند تا بتوانند در ماموریت های شش تا دوازده ماهه، به طور موثر کار کنند. افرادی که به مأموریت ماه یا مریخ می روند، تحت آزمایش و آماده سازی دقیق تری قرار خواهندگرفت؛ زیرا برای مدت طولانی تری باید با چندنفر در یک محیط منزوی و محدود، سفر کنند. هرچه فضا محدودتر باشد و ارتباط با افراد خارج از آن محیط کمتر باشد، احتمال ابتلای افراد به اختلالات رفتاری و روانپزشکی بیشتر می شود.
علاوه بر این، افراد اعزام شده احتمالا از چندین فرهنگ متفاوت خواهند بود که این مسئله نیز حائز اهمیت است؛ چراکه ارتباط و تفاهم بین افراد، برای موفقیت ماموریت، حیاتی است.
مسئله بعدی، خواب فضانوردان است. ساعت بیولوژیکی و ریتم شبانه روزی فضانوردان، ممکن است تحت تاثیر عواملی مثل چرخه های مختلف تاریکی و روشنایی، محیط کوچک و پرسروصدا و استرس ناشی از انزوا و تنهایی، تغییر کند.
راه حل: ناسا سال هاست که به مطالعه افراد در محیط های منزوی میپردازد و فناوری هایی را برای مقابله با این مشکلات، توسعه داده است:
- استفاده از دستگاه هایی مانند اکتیوگرافی که با ثبت میزان حرکت افراد و میزان نور محیط، به ارزیابی و بهبود خواب و هوشیاری کمک می کند.
- استفاده از LEDها در برای کمک به تنظیم ریتم‌های شبانه‌روزی فضانوردان و بهبود خواب و عملکرد آنها.
- استفاده از واقعیت مجازی برای شبیه سازی محیطهای آرامش بخش برای کمک به بهبود خلق و خوی فضانوردان.
- درگیرشدن با فعالیت‌های مرتبط و معنادار مثل یادگیری زبان برای تقویت روحیه فضانوردان.
فاصله از زمین
ایستگاه فضایی بین المللی در فاصله 240 مایلی(هر مایل، معادل 1609کیلومتر) از سطح زمین قرار دارد. فاصله ماه تا زمین، 1000 برابر این فاصله است و مریخ، حدود 140 میلیون مایل از زمین فاصله دارد. فضانوردان برای ارتباط از مریخ با زمین، با 20دقیقه تاخیر مواجه اند؛ درنتیجه فضانوردان باید بتوانند بدون کمک بخش کنترل ماموریت ناسا، مشکلاتشان را حل کنند.
همچنین دسترسی به انواع مواد غذایی و دارویی نیز بسیار مهم است؛ البته که افرادی که در ایستگاه فضایی هستند، وسایل مورد نیاز خود را از زمین، دریافت می کنند، اما فضانوردانی که به ماه یا مریخ می روند، باید تمام مواد غذایی، وسایل و تجهیزات پزشکی مورد نیاز خود را به همراه داشته باشند.
راه حل: ناسا از تجربیات انسان در ایستگاه فضایی استفاده می‌کند تا بفهمد چه نوع مشکلات پزشکی ممکن است در فضا رخ دهد و چه مهارت‌ها و تجهیزاتی برای مقابله با این مشکلات نیاز است.
- تلاش برای استفاده از هوش مصنوعی، برای تشخیص و درمان بیماری ها و مشکلات بالینی فضانوردان.
- مطالعه برروی فرمولاسیون، پردازش، بسته‌بندی و نگهداری مواد غذایی برای اطمینان از اینکه این مواد، برای مدت طولانی، سالم و قابل استفاده باشند.
- تولید داروها و سیستم های بسته بندی مقاوم در برابر فضا برای مدت طولانی.
میدان های گرانشی
فضانوردان در ماموریت مریخ با سه میدان گرانشی متفاوت روبه رو خواهند شد: در سفر شش ماهه بین سیارات، فضانوردان بی وزن خواهند بود، در حین زندگی و کار روی مریخ، آنها تقریباً یک سوم گرانش زمین را تجربه خواهند کرد و سرانجام پس از بازگشت به زمین، باید دوباره با گرانش زمین سازگار شوند.
انتقال از یک میدان گرانشی به میدان گرانشی دیگر، دشوار است؛ چراکه این مسئله، جهت گیری فضایی، هماهنگی اعضای بدن و تعادل و حرکت را تحت تأثیر قرار میدهد. هنگامی که فضانوردان از بی وزنی به سمت جاذبه حرکت می کنند، ممکن است دچار افت فشار خون شوند. این شرایط همچنین می تواند باعث تحلیل رفتن استخوان ها و عضلات شود که ممکن است به طور کامل با توانبخشی اصلاح نشود. علاوه بر این، انتقال مایعات بدن به سمت سر، ممکن است به چشم ها فشار آورده و باعث مشکلات بینایی شود.
راه حل: ناسا با تحلیل چگونگی تغییر بدن در حالت بی وزنی و سپس بازگشت به گرانش زمین، در حال توسعه اقدامات محافظتیای است:
- انجام آزمایشاتی برای کمک به تشخیص و بهبود تعادل پس از فرود بر روی سطح زمین
- تست مهارت های حرکتی برای تشخیص هرگونه تغییر در توانایی فضانوردان
- کنترل توزیع مایعات در بدن برای کمک به ارزیابی هرگونه تغییرات بینایی
- استفاده از یک دستگاه فشار منفی برای کشیدن مایعات از سر به داخل پاها در فضا
- ارزیابی اندازه عضله و تراکم استخوان با استفاده از MRI و تکنیک های تصویربرداری با وضوح بالا، قبل و بعد از پرواز
- ارزیابی های دورهای فضانوردان برای تشخیص چگونگی عملکرد قلب در طول پرواز فضایی
- تلاش برای ساخت داروهایی برای کمک به مبارزه با تغییرات فیزیولوژیکی
محیط بسته
ناسا دریافته است که اکوسیستم داخل فضاپیما، نقش بزرگی در زندگی فضانوردان در فضا دارد. میکروب‌ها می‌توانند ویژگی‌های افراد را در فضا، تغییر دهند و میکروارگانیسم‌های بدن انسان، به راحتی از فردی به فرد دیگر در زیستگاه‌های بسته مثل ایستگاه فضایی، منتقل می‌شوند. همچنین در چنین محیطی، سطح هورمون استرس می تواند افزایش یابد و منجر به تغییر سیستم ایمنی بدن شود، که ممکن است باعث افزایش آلرژی و ابتلا به سایر بیماری ها شود. بنابراین در پروازهای فضایی، سیستم ایمنی فضانوردان دچار تغییر می شود.
از دیگر مشکلات این فضای بسته این است که هیچ کس دوست ندارد خانه اش خیلی گرم، خیلی سرد، تنگ، شلوغ، پر سر و صدا و تاریک باشد؛ هیچ کس هم از کار و زندگی در فضا در چنین محیطی لذت نخواهد برد.
راه حل:
- استفاده از فناوری ها برای نظارت بر کیفیت هوای ایستگاه فضایی برای اطمینان از ایمن بودن جو و عدم آلوده بودن به گازهای سمی مانند آمونیاک و مونوکسیدکربن.
- استفاده از سیستم های کنترل حرارتی برای حفظ دمای ایستگاه فضایی.
- تجزیه و تحلیل نمونه های خون و بزاق فضانوردان برای بررسی تغییرات در سیستم ایمنی در طول پرواز فضایی.
- استفاده از تکنیک های پیشرفته برای ارزیابی خطر میکروب هایی که ممکن است برای فضانوردان بیماری ایجاد کنند.
- دریافت واکسن آنفولانزا برای تقویت ایمنی فضاونوردان و قرنطینه شدن قبل از ماموریت.
نویسنده: کیانا کلانتری
منابع:
- https://askanearthspacescientist.asu.edu/human-spaceflight-challenges
- https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/home/F_Living_in_Space.htm
- https://www.nasa.gov/hrp/bodyinspace
