Den effekt af rumfart på den menneskelige krop er det sæt af undersøgelser og teknikker, der skal gøre det muligt menneskelige bekæmpe negative konsekvenser af den manglende tyngdekraft på sin fysiologi under sine ophold i rummet. Dette er en vigtig forskningsakse for projekterne om erobring og kolonisering af rummet , som kræver lange ophold og ture i rummiljøet. Nuværende forskning fokuserer på analyse af virkningen af vægtløshed på kosmonauter, der har opholdt sig i rummet.
Den NASA , i sit dokument "Bioastronautics køreplan: En Risk Reduction Strategy for menneskelig udforskning af rummet" definerer 45 risici - opdelt i 15 discipliner - i forbindelse med sundhed, sikkerhed og ydeevne af en besætning under en rummission:
Manden gik først ud i rummet i 1961 og til dato Kun omkring 500 astronauter har nået rummet. Dataene er derfor ret begrænsede i kvalitet og kvantitet, og det er derfor ret vanskeligt for forskere at undersøge virkningerne af liv i rummet. De fleste af dataene kommer fra korte ophold, og nogle fysiologiske effekter, der vises på lang sigt, er derfor meget kendte.
Som et eksempel anslås en rundtur til Mars med den nuværende teknologi til mindst 12 til 18 måneder kun til transport. Den nuværende rekord for den længste rumflyvning i menneskehedens historie, der holdes af sovjetiske Valeri Vladimirovich Polyakov, er dog lidt over 14 måneder i træk ombord på Mir-rumstationen .
De fysiske konsekvenser af rumrejser er hovedsageligt forårsaget af vægtløshed eller af en anden tyngdekraft end Jorden.
Således befandt kosmonauter og astronauter sig fra de første rumflyvninger overfor rumsygdom . 40% af astronauterne er ramt af denne sygdom, som påvirker deres retningsfølelse. Disse justeringsproblemer kan midlertidigt forhindre dem i at udføre deres mission.
Et ophold i vægtløshed får dig til at vokse: mens vores muskler kæmper mod tyngdekraften på Jorden, fører et ophold i vægtløshed kroppen til ikke længere at blive udsat for sin egen vægt, og rygsøjlen ekspanderer: astronauter kan således få flere centimeter, ca. syv centimeter under et rumophold (3 tommer på NASA-stedet) og vender tilbage til deres normale størrelse, når de vender tilbage til Jorden. Ligeledes er musklerne blevet anmodet mindre eller anderledes og behøver ikke længere at "holde" skeletet, deres struktur ændres, og de gennemgår accelereret aldring. Dette er også tilfældet med knogler: På Jorden sikres deres fornyelse af den vægt, vi udøver på dem, en vægt, der forsvinder i vægtløshed. En astronaut genopretter normalt disse knogletab, når de vender tilbage til jorden. Nogle har dog set deres knogler svække efter lange ophold i rummet.
Vægtløshed forårsager også afkalkning af knoglerne: en del af det calcium, der bruges til at rekonstituere dem, passerer ind i blodet og evakueres af urinen. Vi kan miste ca. 100 mg calcium om dagen med en reserve på ca. 1 kg .
Levetid med lav tyngdekraftDen tyngdekraft har formet struktur levende væsener på Jorden for hundreder af millioner af år. Tre grupper af enheder er specielt blevet formet af tyngdekræfter under evolutionen: bevægeapparatet, der tillader bevægelse; det vestibulære apparat, der tillader balance; og det kardiovaskulære system , der tillader cirkulation af blod. I rummet er det disse tre enheder, der er stærkest under fravær af tyngdekraften, og som vi finder de mest betydningsfulde fysiologiske ændringer for.
De skadelige virkninger for en menneskelig organisme, der lever i vægtløshed over lang tid, er blevet fremhævet takket være de lange ophold i Salyut , Mir og ISS orbitale stationer af kosmonauter som Valeri Polyakov (14 måneder i træk ombord på Mir og 678 dage kumuleret i rummet), Sergei Avdeyev (748 dage) eller Sergei Krikaliov (803 dage).
Rumsygdom" Rumsygdom " eller rumtilpasningssyndrom er et meget almindeligt syndrom, der rammer næsten to tredjedele af astronauterne i løbet af de første to dage af flyvningen. Dette syndrom kombinerer sved, svimmelhed , kvalme og opkastning og begrænser ydeevnen betydeligt, især når du udfører visse sarte aktiviteter såsom ekstravehikulært tyveri, opbevaring eller landing.
Forskellige forebyggelsesmetoder som eksponering for sensoriske konflikter, omlejring af sensoriske stimuli eller den kombinerede anvendelse af biofeedback og indlæring af selvreguleringsteknikker er blevet brugt tidligere med begrænset succes. I betragtning af det faktum, at der ikke er nogen etableret sammenhæng mellem modtagelighed for køresyge under jordtest og modtagelighed for ægte rumsygdom, ser det ud til, at disse forebyggende metoder ikke er systematisk nødvendige.
Behandling med intramuskulære injektioner af et antihistamin såsom promethazin er ret effektivt til at reducere symptomerne på rumsygdom hos de fleste besætningsmedlemmer, men kan føre til skadelige bivirkninger med nedsat ydeevne og nedsat kapacitet. Humør og søvn.
Omfordeling af kropsvæskerPå jorden har tyngdekraften en tendens til at bevæge de forskellige biologiske væsker indeholdt i vores krop, og især blodet indeholdt i vores kredsløbssystem, nedad. I vægtløshed forårsager fraværet af hydrostatisk tryk en omfordeling af vores blodmasse fra den nedre del af vores krop til dens øvre del, især de kardio-thorax- og cephaliske regioner. Sensorerne i disse regioner vil fortolke denne omfordeling og denne blodgennemstrømning som en relativ hypervolæmi og vil udløse forskellige reguleringsmekanismer, der går i retning af hypovolæmi for at opnå en ny balance.
Muskuloskeletale konsekvenserMens rumsygdom forårsager kortsigtede virkninger som desorientering og mild fordøjelsesproblemer, er menneskelig tilpasning til rummet og fravær af tyngdekraft under længerevarende ophold mere problematisk. Især er der et tab af muskelmasse, begyndelsen af osteopeni og et fald i immunsystemets effektivitet , blandt andre.
I en situation med mikrogravitation eller vægtløshed udsættes bevægeapparatet ikke længere for de begrænsninger, som tyngdekraften pålægger det på Jorden, hvilket fører til dets gradvise forringelse. Efter en rumflyvning er der ændringer i calciumbalancen, som bliver negativ som følge af en reduktion i tarmabsorptionen af calcium og en stigning i fordøjelses- og urinudskillelsen. Virkningerne på knoglemineraltæthed er meget varierende, men knogletab er større i knoglerne i den nedre del af kroppen, den der normalt er under belastning, bækkenet, lændehvirvlerne og lårbenshalsen. De nøjagtige mekanismer bag disse forstyrrelser i knoglemetabolisme er endnu ikke godt forstået. Træning alene synes ikke tilstrækkelig til at opretholde konstant knoglemasse, og farmakologiske midler evalueres: bisphosphonater (såsom alendronat, risedronat og zoledronat), selektive østrogenreceptormodulatorer (såsom raloxifen), anabolske stoffer (såsom parathyroideahormon og teriparatid ), D-vitamin og calcium eller genetiske reguleringsmidler.
Ligeledes er knoglemuskulaturen , mindre stresset, også svækket med fremkomsten af muskelatrofi, et fald i maksimal styrke og kraft, der fører til et fald i funktionel kapacitet og en stigning i træthed i lemmernes muskler, med en særlig markant forringelse på niveauet med de antigravitationsmuskler, såsom soleus muskel . Disse ændringer kan forekomme hurtigt fra 1 til 3 ugers flyvning. Hos mennesker synes type II-fibre at være mere påvirket af atrofi, og ekstensormusklerne er de første, der påvirkes. Disse kvantitative modifikationer skyldes strukturelle kvalitative modifikationer med reduktion af syntesen af kontraktile proteiner og især af actinproteiner. For at begrænse muskelskader ser det ud til, at den mest effektive metode er fysiske øvelser med høj intensitet, der udføres i korte perioder, men gentagne gange hele dagen.
VisionsproblemerTab af nærsyn er blevet bemærket efter længerevarende ophold i rummet. En af forklaringerne er, at synsnerven kan påvirkes af højt intrakranielt tryk.
MadFor at sikre en tilstrækkelig diæt , der er vigtig under langvarige rumopgaver, skal specialister først undersøge de ernæringsmæssige ændringer, der skyldes rumflyvninger, og bestemme ernæringsbehovet for hvert næringsstof, velvidende at disse behov er meget specifikke, påvirket af de mange fysiologiske ændringer observeret under ophold i rummet. Det er nu tydeligt, at ernæringsstatus ændres under og efter rumfart med lang varighed.
I de fleste astronauter finder vi, at de rationer, der tilbydes og tilpasses energiforbruget, ofte ikke forbruges fuldt ud, hvilket fører til hyppigt vægttab, afhængigt af opholdets længde, men af forskellig betydning afhængigt af individet.
En anoreksi findes ofte, en gennemgang af litteraturen, der estimerer kalorieunderskuddet, kan nå 1330 kcal pr. Astronaut i 70 kg om dagen på trods af tilstedeværelsen af en overflod af mad, som kan være skadelig for udholdenhed og ydeevne. Miljøfaktorer, der kan påvirke appetit, madindtag og mave-tarmfunktion under rumflyvning er mikrogravitation, udsættelse for rumstråling og ændringer i dagslyscyklusser.
Dette fald i energiindtag er forbundet med utilstrækkelig indtagelse af vitaminer og mineraler . Således falder vitamin D-niveauet efter 4 til 6 måneder, selv i nærværelse af tilskud. Denne ændring ledsages af en stigning i urinmarkører for knogleresorption. Der er også et fald i fosfor og magnesium i urinen , faldet i sidstnævnte kan føre til en stigning i calciumoxalat renal lithiasis. Hastigheden af vitamin K , også afgørende for knoglemetabolisme, kan også reduceres, og de af folat og vitamin E . Betydelig oxidativ stress på grund af stråling og perioder med udsættelse for hyperoxi kan forårsage oxidativ skade på kroppen. Der er også et fald i hæmoglobin, hæmotokrit, MCV og røde blodlegemer, hvilket kan skyldes en forstyrrelse af jernmetabolisme forbundet med mikrogravitation. Ernæringstilskud kan bruges til at begrænse disse effekter, men der er behov for mere forskning. Tilførslen af makronæringsstoffer kan sikres tilfredsstillende om bord på skibene, men en tilstrækkelig forsyning af mikronæringsstoffer er stadig et problem, der skal løses.
Konsekvenser af strålingEn astronauts eksponeringshastighed for naturlig og kosmisk stråling er 100 til 1.000 gange større end på Jorden. Astronauter betragtes som arbejdere udsat for stråling, ligesom arbejdere i et atomkraftværk . Ifølge Nicolas Foray, forsker ved Lyon kræftforskningscenter, "ligger den største strålingsinducerede risiko" i effekten af stråling på øjenlinsen , hvilket fremmer grå stær . Den øgede risiko for kræft kan måles fra 250 dages rumrejser, hvilket er sjældent, og det er stadig svært at estimere netop fordi "kohorten af astronauter, der har boet i rummet, er for lille" , ifølge Nicolas Foray. Stråling kan også beskadige centralnervesystemet, hvilket kan føre til nedsatte kognitive funktioner, nedsatte motoriske funktioner og adfærdsmæssige forstyrrelser.
Besætningens sikkerhed og den smidige kørsel af missionen kunne blive alvorligt truet i tilfælde af menneskelig psykologisk fiasko såsom fejl i udførelsen af vigtige opgaver, kommunikationsproblemer og gruppedynamik inden for besætningen, kritisk psykologisk stress efter et ophold i en begrænset plads eller kroniske søvnforstyrrelser. Tilfælde af besætninger, der har haft problemer med at samarbejde og arbejde sammen eller med jordkontroller, er mange, hvad enten det er i amerikanske eller russiske rumprogrammer. Forholdsproblemer og dårlig kommunikation har allerede resulteret i potentielt farlige situationer, såsom at besætningsmedlemmer nægter at tale med hinanden eller kommunikere med jorden, når de udfører kritiske operationer.
Risikofaktorerne er psykologisk fejltilpasning, søvnproblemer og døgnrytme, problemer med grænsefladen mellem menneske og system, neuropsykiatriske tilstande såsom angstdepressivt syndrom.
Denne fiasko i menneskelig præstation kan skyldes en psykologisk fejltilpasning i forhold til den spænding, der er forbundet med rumflyvning. Årsagerne til denne stress er de potentielle risici forbundet med missionen og at leve i et begrænset og isoleret miljø. Denne stress kan øges ved monotoni og kedsomhed, især på madniveau; ved problemer med autonomi og afhængighed af andre; ved promiskuitet ved adskillelse fra familie og venner efter flyvningens varighed ved uforenelighed og interpersonelle spændinger ved mekaniske svigt i skibet gennem dårlig kommunikation ved søvnforstyrrelser eller social isolation.
Forstyrrelse af cirkadiske cyklusser og akut og kronisk nedbrydning af søvnkvaliteten og kvantiteten er en velkendt risiko for rumflyvning, der fører til træthed, nedsat ydeevne og øget stress. Alle undersøgelser af søvn i rummet finder ud af, at den gennemsnitlige søvnvarighed reduceres til 6 timer om dagen eller endnu mindre, når der udføres større indgreb eller i tilfælde af nødsituationer. Kvaliteten af astronauternes søvn i rummet påvirkes også. De hyppigst administrerede lægemidler er hypnotika. Disse problemer kan alvorligt mindske besætningens kognitive ydeevne og udgøre risici for deres sikkerhed og mission succes.
De løsninger, der skal overvejes for at begrænse denne risiko, er etablering af strenge udvælgelseskriterier for besætningen inden missionen. en gang i flyvet diskret overvågning af stressniveauer, tilpasnings- og håndteringsstrategier, ydeevne og søvn med en præcis protokol til diagnose og behandling af psykiske og adfærdsmæssige sygdomme, der kan opstå sikre søvn af høj kvalitet oprette en nøjagtig fordeling og planlægning af arbejdsbelastninger.