10 astronauts hälsorisker som hotar djupa rymduppdrag

Vissa allvarliga hälsorisker förekommer för astronauter som bor på en månbas eller pågår djupa rymduppdrag. Många hotar astronauternas liv, och åtminstone kan man äventyra alla djupa rymduppdrag under överskådlig framtid.

10 hjärtproblem

En 2014-studie om 12 astronauter fann att hjärtat blir 9,4 procent mer sfäriskt efter lång exponering för mikrogravitet eller viktlöshet i rymden. Detta kan orsaka hjärtproblem, särskilt på djupa rymdflyg till Mars.

"Hjärtet fungerar inte så hårt i rymden, vilket kan orsaka förlust av muskelmassa", säger Dr. James Thomas från NASA. "Det kan få allvarliga konsekvenser efter återkomsten till jorden, så vi undersöker om det finns åtgärder som kan vidtas för att förhindra eller motverka den förlusten."

Hittills förändras formförändringen efter att astronauterna återvänder till jorden. Men ingen vet vad de långsiktiga effekterna kommer att bli. Läkare vet redan att astronauter upplever yrsel när de återvänder till jorden. Ibland kan ett plötsligt blodtrycksfall leda till att de passerar ut när de står upp. Vissa astronauter upplever också arytmi i rymden.

Forskarna behöver utforma träningsplaner för att hålla rymd astronauterna säkra från dessa effekter. Vissa människor på jorden, som de som ligger på sängstöd eller med hjärtsvikt, kan också dra nytta av denna typ av träning.

En ny femårig studie pågår också för att avgöra om rymden kan påskynda utvecklingen av ateroskleros hos astronauterna.

9Drinkande och psykiska problem

Även om NASA genomförde en anonym hälsovårdsundersökning om sina astronauter och slutligen avvisade oro över överdriven dricka, anklagades 2007 att drunkna NASA-astronauter fick flyga på rymdfärjan och en rymdskepp i Ryssland i två separata incidenter. Detta hände även om flygkirurger och andra astronauter medförde sina säkerhetsproblem till lokala chefer.

På den tiden flög NASAs politik att dricka i 12 timmar innan astronauterna flög träningsflygplan. Policyn skulle också tillämpas på rymdflygning. För att undvika tvivel gjorde NASA sin "flaska till gaspedal" -regeln officiell efter att en oberoende panel granskat saken.

En pensionerad astronaut, Mike Mullane, sa att vissa astronauter dricker alkohol före ett flyg för att dehydrera sig och göra nedräkningen för att starta mer bekvämt på sina blåsor.

Psykologiska problem har också uppstått i rymden. På Skylab 4-uppdraget blev astronauter så testiga med missionskontroll att de släckte sin radio och ignorerade NASA för en dag. Forskare studerar nu de potentiella effekterna av ett längre, mer stressfullt djupt rymduppdrag till Mars.

8Sleepbrister och användning av sömnhjälpmedel

En 10-årig sömnstudie visade att astronauterna inte får tillräckligt med sömn i veckor före och under sina rymduppdrag. Tre av fyra använder också sömnmedicin, vilket kan vara farligt när man använder rymdfarkosten eller annan utrustning. Det gäller särskilt om alla astronauterna på ett uppdrag tar samma läkemedel samtidigt, särskilt om de måste vakna för ett nödlarm.

NASA schemalägger 8,5 timmars sömn varje natt för astronauter, men de flesta tar bara runt sex timmar under sina uppdrag. De får också mindre än 6,5 timmars sömn varje natt under tre månaders träning före ett flyg.

"Framtida ... uppdrag till månen, Mars eller bortom kommer att kräva utveckling av mer effektiva motåtgärder för att främja sömn under rymdflöden för att optimera mänsklig prestation", säger seniorstudent författare Dr Charles Czeisler. "Dessa åtgärder kan omfatta schemaläggningsändringar, strategiskt tidsbestämd exponering för specifika våglängder av ljus och beteendestrategier för att säkerställa tillräcklig sömn, vilket är nödvändigt för att upprätthålla hälsa, prestanda och säkerhet."

7Hörravfall

Studier har visat att även ett shuttle-uppdrag skulle kunna orsaka en betydande tillfällig hörselnedsättning och en mindre permanent hörselnedsättning, vanligtvis vid de högre frekvenserna som hörs i hörselnedsättningen. Besättningar ombord på sovjetiska Salyut 7 och ryska Mir-rymdstationer registrerade också tillfälliga och permanenta hörselnedsättningar efter att de återvände. Återigen var de högre frekvenserna störst.

På den internationella rymdstationen måste astronauterna initialt bära öronproppar hela dagen. Men NASA utvecklade sätt att minska ljudnivån med akustisk stoppning för väggarna och tystare fans, bland andra åtgärder.

Förutom ljudnivån kan andra faktorer som kan bidra till hörselnedsättning i rymden omfatta atmosfäriska föroreningar, högre intrakraniellt tryck och högre koldioxidnivåer.

Under 2015 kommer NASA att studera hur man förhindrar hörselnedsättning under ett års uppdrag till den internationella rymdstationen med två besättningsmedlemmar. De vill se hur mycket hörsel de kan behålla för dessa individer och bestämma en acceptabel risk för hörselnedsättning. I slutändan vill de räkna ut hur man minimerar hörselnedsättningen under en astronauts livstid, inte bara ett uppdrag.

6Kidney Stones

Cirka 1 av 10 personer utvecklar en njursten under sin livstid på jorden. Men den risken är mycket större för astronauterna i rymden eftersom benen demineraliserar i en viktlös miljö. Det släpper ut salter som kalciumfosfat i blodet. Koncentrerar i njurarna kan dessa salter bilda stenar som sträcker sig i storlek från mikroskopisk till så stor som en valnöt. Njursten kan orsaka utarmande smärta. Men det är också möjligt för njurarna att sluta arbeta om en sten blockerar röret som dränerar organet.

För astronauter intensifierar risken eftersom mikrovågor också medför en minskning av blodvolymen.Dessutom dricker många astronauter inte den 2 liter (0,5 gal) vatten som behövs för att hålla sig helt hydratiserade och överföra stenarna i urinen.

Minst 14 amerikanska astronauter utvecklade njursten kort efter deras uppdrag slutade. Och 1982 fördubblades en sovjetisk kosmonaut i skrämmande smärta i två dagar på Salyut 7-rymdstationen medan hans besättningsmedlem såg hjälplöst. Innan sovjeterna kunde lansera en räddning för vad de tyckte var appendicit, passerade kosmonauten en liten sten i hans urin.

Forskare har arbetat med en ultraljudsmaskin om storleken på en stationär dator för att upptäcka njurstenar och trycka dem ut ur njuren med korta brister av ljudvågor.

5Lungs och Dust

Även om vi inte vet vilka effekter damm från andra planeter eller asteroider kommer att ha på våra astronauter, vet vi att månstoft orsakade några problem på deras lunaruppdrag.

Den farligaste effekten kan vara på lungorna om de fina partiklarna av månstoft inhaleras. Extremt skarpt mönsterdamm kan skada hjärtat och lungorna, med effekter som sträcker sig från inflammation till ökad risk för cancer. Det är ungefär som andas asbest.

Det här skarpa kanet kan också orsaka irritation och hudskador. Faktum är att det har varit känt att bära genom flera lager på en Kevlar-liknande material. Lunar damm kan också skrapa hornhinnan i en astronauts öga, vilket orsakar en särskilt allvarlig nödsituation i rymden.

Men forskare erkänner att de inte kan duplicera månens förhållanden för sina test. Till exempel, på jorden, är dammpartiklarna inte längre i vakuum eller utsatt för strålning. Endast fler studier som utförs på månen, snarare än i ett laboratorium, kommer att ge forskare resten av den information som de behöver om toxicitet för munstoft.

4Confused Immune System

På jorden förändras våra immunförsvar om vi inte får tillräckligt med sömn eller näring eller om vi är för stressiga. Astronauternas immunsystem på långa uppdrag verkar förändras medan de är i rymden, vilket gör en enkel förkylning eller influensan till en potentiellt allvarlig hälsorisk.

Fördelningen av immunceller förändras inte mycket. Men cellernas funktion kan vara högre eller lägre än normalt, förvirra immunsystemet. När immuncellsfunktionen släcker, kan vilande virus i en mänsklig kropp återaktivera, men utan symtom på sjukdom. När cellfunktionen går in i overdrive överreager immunsystemet, vilket orsakar allergier och utslag.

"Saker som strålning, mikrober, stress, mikrogravity, förändrade sömncykler och isolering kan alla ha en effekt på immunsystemet för besättningsmedlemmen", säger NASA-immunologen Brian Crucian. "Om situationen fortsatte för längre djupa rymduppdrag, kan det eventuellt öka risken för infektion, överkänslighet eller autoimmuna problem för utforskning av astronauter."

Om det behövs kommer NASA att använda nyare typer av strålningsskydd, kosttillskott och mediciner för att motverka dessa förändringar i immunsystemet.

3Radiation Hazards

En extremt ovanlig och långvarig frånvaro av solaktivitet orsakar farliga strålningsnivåer i rymden. Ingenting som detta har sett i nästan 100 år. "Även om dessa villkor inte nödvändigtvis är en showstopper för långvariga uppdrag till månen, förblir en asteroid eller till och med Mars, en galaktisk kosmisk strålning, en signifikant och förvärrande faktor som begränsar uppdragets varaktighet, förklarade Nathan Schwadron från UNH Institute for Studien av jord, hav och rymd.

Effekterna av denna typ av exponeringsområde varierar från strålningssjukdom till cancer och organskador. Dessa strålningsnivåer kommer också att minska antalet tillåtna dagar bakom avskärmning av en rymdfarkost med 20 procent.

Ett uppdrag till Mars kunde avslöja en astronaut till två tredjedelar av hans eller hennes säkra livstidsgräns för strålning. Denna strålning kan skada human DNA och öka cancerrisken. "När det gäller ackumulerad dos, är det som att få en helkropps-CT-skanning en gång var femte eller sex dagar", säger forskare Cary Zeitlin.

2Kognitiva problem

Vid simulering av djupa rymdförhållanden upptäckte forskare att exponering för högenergipartiklar, även i låga doser, orsakade råttor att reagera långsammare och blir distraherade. Råttorna visade också proteinförändringar i hjärnan.

Men inte varje råtta påverkades på samma sätt. Om det är sant för astronauter tror forskarna att de kan utforma en biologisk markör för att förutse vilka astronauter som kommer att uppleva dessa effekter. Då kan de kanske minska effekterna av strålning för dessa människor.

En mer allvarlig oro är Alzheimers. "Exponering för strålningsnivåer som motsvarar ett uppdrag till Mars kan ge kognitiva problem och påskynda förändringar i hjärnan som är förknippade med Alzheimers sjukdom", säger neurovetenskaplig Kerry O'Banion. Ju mer tid i rymden desto större är risken för astronauten.

Den enda ljuspunkten är att forskarna testade ett worst case scenario. De översvämmade råttorna med hela mängden av ett helt uppdrags strålning på en gång. Astronauterna skulle utsättas för strålningen över tre år. Människokroppen kan anpassa sig till de mindre doserna.

Även plast och andra lätta material kan ge astronauter mer skydd mot strålning än aluminium gör det för närvarande.

1Vision förlust

Vissa astronauter har utvecklat allvarliga, permanenta synproblem från sin tid i rymden. Ju längre uppdraget är desto större är risken för förändring. Av de 300 amerikanska astronauterna som granskades sedan 1989 utvecklades synproblem i 29 procent av dem på två veckors uppdrag och 60 procent av dem som tillbringade flera månader på den internationella rymdstationen.

Läkare vid University of Texas utförde hjärnskanningar på 27 astronauter som hade varit i rymden i över en månad. I över 25 procent av dem hade baksidan av en eller båda ögonen utplattad. Detta förkortade den drabbade ögonen, vilket gör personen mer framsyns. Återigen, ju längre i rymden, desto svårare och mer troligt är problemet.

Forskare tror att detta kan vara en annan effekt av uppkomsten av vätska som uppträder i en persons kropp i en viktlös eller mikrovågor, miljö. I detta fall verkar trycket bygga inuti skallen från det ökade flödet av cerebrospinalvätska in i huvudet. Vätskan kan inte expandera benet, så det plattar ögonbollarna istället. Forskare vet inte om denna effekt kommer att minska eller intensifiera för astronauterna i rymden längre än sex månader. Men det är viktigt att ta reda på innan du skickar ett besättning på ett Mars-uppdrag som kan vara minst ett år.

Om problemet orsakas av intrakranialt tryck, är en möjlig lösning att skapa konstgjord gravitation i ca åtta timmar varje dag genom att snurra rymdskeppet medan astronauterna sover. Men det är för tidigt att berätta om det kommer att fungera. "Det här är ett problem som vi ännu inte har ett bra handtag på, och det kan vara en showstopper [för långvariga uppdrag]", säger NASA-forskaren Mark Shelhamer.