NASA’nın İnsan Araştırma Programı (HRP), 50 yılı aşkın bir süredir uzayda insan vücuduna ne olduğunu araştırıyor. Araştırmacılar öğrendiklerini, astronotları görevleri boyunca güvenli ve sağlıklı tutacak prosedürleri, cihazları ve stratejileri tasarlamak için kullanıyor.
Astronotlar Dünya yörüngesindeki Uluslararası Uzay İstasyonundan Ay’ın içindeki, çevresindeki ve ötesindeki derin uzay hedeflerine doğru hareket ederken, uzay uçuşunun insanlar üzerindeki etkilerini anlamak çok önemlidir . Artemis programıyla NASA , ay yüzeyini her zamankinden daha fazla keşfetmek için yenilikçi teknolojiler kullanarak ilk kadını ve sonraki erkeği Ay’a indirecek, astronotları sağlıklı ve güvende tutarken yeni veriler toplayacak.
NASA, Ay ve Mars’ta uzun süreli görevler planlarken, vücudun uzun süreli uzay uçuşlarına nasıl tepki verdiğini araştırmakla özellikle ilgileniyor. Scott Kelly ve Christina Koch, uzay istasyonunda yaklaşık bir yılını uzayda geçiren ilk Amerikalı astronotlardı; bu da önceki ortalamanın iki katıydı. Scott, Christina ve diğer yedi astronot, tek bir uzay uçuşu sırasında uzayda 200 günden fazla zaman geçirdiler .
Scott, uzayda neredeyse bir yıl geçirmesinin yanı sıra, benzersiz İkizler Araştırması’na da dahil oldu . Scott, uzay istasyonunda çeşitli biyomedikal çalışmalara katılırken, tek yumurta ikizi olan emekli astronot Mark Kelly, karşılaştırma temeli sağlayan bir kontrol konusu olarak Dünya’da kaldı.
Çalışma, kardeşi Mark ile karşılaştırıldığında Scott’ın fizyolojik ve psikolojik olarak başına gelenler hakkında değerli veriler sağladı. Bilime katkıları, araştırmacıların gelecek yıllarda kullanacakları verilerin üretilmesine yardımcı oldu.
NASA, uzay istasyonunda daha özel, daha uzun süreli araştırmalar planlıyor. Çalışmaların, vücudun çeşitli uzun zaman dilimleri boyunca uzay uçuşu ortamında yaşamaya nasıl uyum sağladığına ışık tutması bekleniyor ve bu, gelecekteki derin uzay görevleri için çok önemli olacak.
Uzayda vücuda tam olarak ne olur ve riskler nelerdir? Altı ayını uzay istasyonunda geçiren astronotlarla yıllarca Mars görevinde olmayan astronotların riskleri aynı mı?
Basit cevap şudur: Hayır. NASA, Mars misyonlarına yönelik riskleri araştırıyor; bu riskler, insan uzay uçuşu tehlikesinin vücuda neden olduğu stres etkenleriyle bağlantılı olarak beş grupta gruplandırılıyor. Bunlar , Uzay Radyasyonu , İzolasyon ve Hapsedilme, Dünyadan Uzaklık, Yerçekimi Alanları ve Kapalı Ortamlarla özetlenebilir .
Uzay Radyasyonu
Dünya’da, gezegenin manyetik alanı ve atmosferi tarafından , uzay radyasyon ortamını oluşturan parçacıkların çoğundan korunuyoruz . Öyle olsa bile, yediğimiz yiyeceklerden soluduğumuz havaya kadar Dünya üzerindeki herkes her gün düşük düzeyde radyasyona maruz kalıyor .
Uzayda astronotlar, Dünya’dakilerden farklı, çeşitli ve artan seviyelerde radyasyona maruz kalırlar. Uzay radyasyon ortamına üç ana kaynak katkıda bulunur: Dünyanın manyetik alanında hapsolmuş parçacıklar, Güneş’ten gelen güneş enerjili parçacıklar ve galaktik kozmik ışınlar.
Radyasyona maruz kalma riskinin azaltılmasındaki büyük zorluk, bazı uzay radyasyon parçacıklarına (özellikle galaktik kozmik ışınlara) karşı korunmanın zor olmasıdır. Artan radyasyona maruz kalma, astronotların maruz kaldığı toplam radyasyon miktarına ve bu maruziyeti deneyimledikleri zaman çerçevesine bağlı olarak hem kısa hem de uzun vadeli sağlık sonuçlarıyla ilişkilendirilebilir.
Dünya üzerinde radyasyona maruz kalan insan popülasyonlarında kanser ve kalp hastalığı ve katarakt gibi dejeneratif hastalıkların riskinde artış gözlemlenmiştir. Astronotların uzayda radyasyona maruz kalmasından kaynaklanan sağlık riskleri esas olarak uzun vadeli etkilerden kaynaklanmaktadır.
Ek olarak, hayvan ve hücresel araştırmalar, uzay ortamındaki radyasyon türünün, Dünya’da yaşanan radyasyona kıyasla sağlık sonuçları üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Astronotlar yalnızca uzayda Dünya’dakinden daha fazla radyasyona maruz kalmayacak, aynı zamanda maruz kaldıkları radyasyon da artan riskler oluşturabilecek.
Uzay radyasyonuna maruz kalmanın sağlık risklerini azaltmaya yönelik mevcut strateji , koruma, radyasyon izleme ve özel operasyonel prosedürlerin uygulanmasıdır. Tipik altı aylık uzay istasyonu görevleriyle karşılaştırıldığında, daha sonraki Ay ve Mars görevleri ortalama olarak çok daha uzun sürecek. Sonuç olarak, yaşanan toplam radyasyon miktarı ve buna bağlı sağlık riskleri artabilir.
Astronotlarla ilgili popülasyonlardaki sağlık risklerini tahmin etmek için radyasyona maruz kalan insan gruplarıyla ilgili çalışmalar da yürütülmektedir.
Tecrit
Uzay istasyonunda kalmak üzere seçilen keşif ekipleri, altı ila 12 aylık görevleri boyunca bir ekip olarak etkin bir şekilde çalışabilmelerini sağlamak için dikkatle seçiliyor, eğitiliyor ve destekleniyor. Ay veya Mars misyonuna yönelik mürettebat, izole ve kapalı bir ortamda, yalnızca birkaç kişiyle birlikte önceki insanlardan daha uzaklara ve muhtemelen daha uzun süre seyahat edecekleri için daha dikkatli bir değerlendirme, seçim ve hazırlık sürecinden geçecekler. Ek olarak, mürettebat muhtemelen uluslararası ve çok kültürlü olacak, bu da kültürler arası duyarlılığı ve ekip dinamiklerini görev başarısı için çok önemli kılacak.
Astronotların kaliteli uyku almasını sağlamak da önemlidir; Aksi takdirde, iç biyolojik saatleri veya sirkadiyen ritmi , farklı karanlık ve aydınlık döngüleri, küçük ve gürültülü bir ortam, uzun süreli izolasyon ve hapsedilme stresi ve Mars’ta 37 dakikalık uzun bir gün gibi faktörler tarafından değişebilir.
Ağır iş yükleri ve vardiya programları olacağı göz önüne alındığında, astronotların uzay uçuşu sırasında yaşayabileceği yorgunluğa hazırlıklı olmak önemlidir. Mürettebat sıkıntısını önlemek için NASA, astronotların Mars’a yapılacak çok yıllık gidiş-dönüş yolculukları sırasında katılacakları aktivite türlerini değerlendiriyor.
Mürettebat üyeleri arasındaki iletişim ve anlayış, görevin başarısı için hayati öneme sahiptir ve görev ilerledikçe moral ve motivasyonda değişiklikler mümkündür. Bu, görev ne kadar sürerse sürsün, uyarımın azalması, sevdiklerinize duyulan özlem veya Dünya’daki aile acil durumlarına yardımcı olamama hissi ile ilgili olabilir.
NASA’nın Dünya’daki uzay uçuşu analoglarını kullanan araştırması, sınırlı ve izole deneyimin hem süresinin hem de türünün dikkate alınmasının önemli olduğunu ortaya çıkardı. Alan ne kadar kısıtlıysa ve çevre dışındaki insanlarla ne kadar az temas varsa, insanların davranışsal veya bilişsel rahatsızlıklar veya psikiyatrik bozukluklar geliştirme olasılığı da o kadar yüksektir.
NASA astronotları Jessica Watkins ve Bob Hines, mürettebatın Dünya’dan daha uzak keşif görevlerinde ayakta kalmasına yardımcı olabilecek mahsul üretimini mümkün kılmayı amaçlayan bir bitki deneyi üzerinde çalışıyor.
NASA, yıllardır izole ve kapalı ortamlardaki insanları inceliyor ve olası sorunları ortadan kaldıracak yöntemler ve teknolojiler geliştiriyor.
NASA bilim adamları, insanların ne kadar hareket ettiğini ve çevrelerindeki ortam ışığının ne kadar olduğunu kaydederek uyku ve uyanıklığı değerlendirmeye ve iyileştirmeye yardımcı olan aktigrafi gibi cihazlar kullanıyor. Işık Yayan Diyot (LED) teknolojisinin geliştirilmesiyle teşvik edilen yeni aydınlatma, astronotun günlük ritimlerini hizalamaya yardımcı olmak ve uykuyu, uyanıklığı ve performansı iyileştirmek için uzay istasyonunda kullanılıyor.
10 dakikalık bir kendi kendine uyanıklık ve dikkat testi, yorgunluğun performans üzerindeki etkisini değerlendirir. Astronotlar, hayal kırıklıklarını gidermek için güvenli bir yer olarak günlüklerde yazıyor ve araştırmacılara, tecrit ve hapsedilme içinde yaşayan ve çalışan mürettebat üyelerinin akıllarındaki davranışsal sorunları incelemek için bir araç sağlıyor.
Araştırmacılar aynı zamanda izolasyondaki mürettebatın ruh halini iyileştirmeye yardımcı olmak amacıyla rahatlatıcı ortamları simüle etmek için sanal gerçekliği kullanmayı da araştırıyor. Bir dil öğrenmek veya yeni tıbbi beceriler öğrenmek de dahil olmak üzere ilgili, anlamlı faaliyetlere katılmak, depresyonun önlenmesine ve moralin artmasına yardımcı olabilir. Mürettebat , taze bir yiyecek kaynağı sağlamanın ve havayı temizlemeye yardımcı olmanın yanı sıra, sağlık açısından olumlu davranışsal faydalar sağlayabilecek bir uzay bahçesi bile oluşturabilir .
Araştırmacılar , mürettebat üyelerinin nispeten küçük bir uzay aracında birlikte kısıtlanacağı daha uzun görevlerde ne kadar mahremiyet ve yaşam alanına ihtiyaç duyulacağını araştırmak için Dünya tabanlı analogları kullanıyor . NASA ayrıca bireysel ve ekip niteliklerini, kompozisyonu ve dinamikleri inceleyerek en iyi mürettebatı formüle etmeye yönelik stratejiler belirliyor .
Dünya’dan uzaklık
Uzay istasyonu Dünya’nın 240 mil üzerinde yörüngede bulunuyor. Ay, Dünya’ya uzay istasyonundan 1000 kat daha uzaktadır. Buna karşılık Mars, Dünya’dan ortalama 140 milyon mil uzaktadır. Mars’tayken tek yönlü 20 dakikaya kadar iletişim gecikmesi nedeniyle astronotların, NASA’nın görev kontrolünün yardımı olmadan bir ekip olarak sorunları çözebilmeleri ve çözümleri belirleyebilmeleri gerekiyor.
Bir bakkala veya eczaneye erişimin olmadığı, çok yıllık bir yolculuk için paketlenecek yiyecek ve ilaç türlerinin de dikkate alınması önemlidir. Dünya’dan kargo uçuşlarıyla düzenli olarak malzeme alan uzay istasyonu mürettebatının aksine, Mars’a giden astronotların ihtiyaç duydukları tüm yiyecek, ekipman ve tıbbi malzemeleri yanlarında getirmesi gerekecek.
NASA, uzayda zaman içinde ne tür tıbbi olayların meydana geldiğini ve ne tür beceri, prosedür, ekipman ve malzemeye ihtiyaç duyulduğunu anlamak için uzay istasyonundaki insanlı uzay uçuşu deneyimini kullanıyor.
Uzay istasyonu astronotları, uzay görevleri öncesinde ve sırasında, ortaya çıkan sağlık sorunlarına nasıl müdahale edeceklerini öğreten tıbbi eğitim alıyorlar. Örneğin astronotlar, tıbbi uygulama için kullanılabilecek arıtılmış sudan intravenöz (IV) bir çözelti üretmek için yerleşik uzay istasyonu ekipmanını nasıl kullanacaklarını öğreniyorlar.
Mürettebat üyeleri ayrıca organ sağlığını izlemek için birbirlerine ultrason taraması yapıyor. Mürettebat üyelerinden biri görev sırasında hastalanırsa mürettebat, doğru teşhisin konulmasına ve tedaviyi yönlendirmeye yardımcı olmak için laboratuvar testleri yapmaya hazırdır.
NASA, uzay aracı için , çeşitli hastalıkların teşhis ve tedavisine daha fazla yardımcı olmak için yapay zeka ve makine öğrenimini kullanabilecek klinik karar destek araçlarının yeteneklerini etkinleştiren bir tıbbi veri mimarisi geliştirmek üzerinde çalışıyor . Araştırmacılar ayrıca sanal asistanların, mürettebatın daha uzak görevler için uzay uçuşu anormalliklerini hızlı bir şekilde tanımlamasına ve bunlara yanıt vermesine yardımcı olmak için oynayabileceği rolü de araştırıyor.
Ayrıca kurum, besinlerin stabil kalmasını ve gıdanın yıllarca kabul edilebilir kalmasını sağlamak için gıda formülasyonu , işleme, paketleme ve koruma sistemlerini inceliyor ve geliştiriyor . Uzaya dayanıklı ilaçlar ve uzun süreli görevler için ilaçların bütünlüğünü koruyan paketleme sistemleri, NASA’nın araştırmasının bir diğer önemli bölümünü oluşturuyor.
Yerçekimi Alanları
Astronotlar Mars görevinde üç farklı yerçekimi alanıyla karşılaşacak. Gezegenler arasındaki altı aylık yolculukta mürettebat ağırlıksız olacak. Mürettebat, Mars’ta yaşarken ve çalışırken, Dünya’nın yerçekiminin yaklaşık üçte birinde olacak. Nihayet eve döndüklerinde mürettebatın Dünya’nın yerçekimine yeniden uyum sağlaması gerekecek.
Bir yerçekimi alanından diğerine geçiş göründüğünden daha zordur. Uzaysal yönelimi, baş-göz ve el-göz koordinasyonunu, dengeyi ve hareketi etkiler ve bazı mürettebat üyeleri uzayda hareket hastalığı yaşar.
Astronotların başka bir gök cisminin yerçekimi alanına uyum sağlaması nedeniyle Mars’a bir uzay aracı indirmek zor olabilir. Astronotlar, ağırlıksızlıktan yerçekimine geçiş yaparken, uçuş sonrası ortostatik intolerans yaşayabilirler; bu durum, ayağa kalktıklarında kan basıncını koruyamadıkları için, baş dönmesi ve bayılmaya yol açabilir.
NASA, Dünya’nın yerçekimi insan vücudunu etkilemediği sürece, uzay uçuşu sırasında ağırlık taşıyan kemiklerin ayda ortalama %1 ila %1,5 mineral yoğunluğunu kaybettiğini öğrendi . Dünya’ya döndükten sonra kemik kaybı rehabilitasyonla tamamen düzeltilemeyebilir; ancak kırık riski daha yüksek değildir. Uygun diyet ve egzersiz rutini olmadan astronotlar, mikro yerçekiminde kas kütlesini Dünya’da olduğundan daha hızlı kaybederler.
Üstelik mikro yerçekiminde vücuttaki sıvılar yukarıya doğru kafaya doğru kayar, bu da gözlere baskı uygulayarak görme sorunlarına neden olabilir. Önleyici veya karşı önlemler uygulanmazsa mürettebat, dehidrasyon ve kemiklerden artan kalsiyum atılımı nedeniyle böbrek taşı geliştirme riskinde artışla karşılaşabilir.
NASA, ağırlıksız durumdayken ve Dünya’nın yerçekimine döndükten sonra vücudun nasıl değiştiğini analiz ederek, bir Mars görevi için bu değişikliklere karşı koruyucu önlemler geliştiriyor.
Yerçekimsel bir yüzeye inişten sonra denge kontrolünün tespit edilmesine ve iyileştirilmesine yardımcı olmak için fonksiyonel görev testleri mevcuttur. Astronotların bilgisayar tabanlı cihazlarla etkileşime girme yeteneğindeki değişiklikleri tespit etmek için ince motor beceri testi yapılır.
Görme değişiklikleriyle herhangi bir bağlantının değerlendirilmesine yardımcı olmak için sıvıların vücuttaki dağılımı yakından izlenir . Uyluklara takılan kompresyon manşetleri, bu sıvı değişimlerini önlemek için kanın alt ekstremitelerde tutulmasına yardımcı olur. Alt gövdeye yönelik bir negatif basınç cihazı, sıvıların baştan bacaklara çekilmesine de yardımcı olabilir.
Bazı astronotların uzay uçuşu sırasında yaşadıklarını bildirdikleri sırt ağrısı, omurga ultrasonu alınarak izleniyor . Uçuş öncesinde ve sonrasında MR ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme teknikleri kullanılarak kas boyutu ve kemik yoğunluğundaki bozulma değerlendirilir. Mürettebat üyeleri, araştırmacıların uzay uçuşu sırasında kalp fonksiyonlarında meydana gelebilecek düşüşü daha iyi anlamalarına yardımcı olmak için periyodik olarak kendi sağlık değerlendirmelerini gerçekleştiriyor.
NASA’nın üzerinde çalıştığı potasyum sitrat gibi ilaçlar, böbrek taşı geliştirme riskini artırabilecek fizyolojik değişikliklerle mücadeleye yardımcı olabilir. Bifosfonat ilaçlarının kemik kaybını önlemede etkili olduğu NASA çalışmalarında gösterilmiştir.
NASA ayrıca bir mürettebat üyesinin uzayda ne kadar idrar ürettiğini toplamak ve ölçmek için etkili bir yol tasarladı; bu, kişinin sağlığıyla ilgili önemli bilgileri ortaya çıkardığı için insan araştırmaları için çok önemli. Örneğin araştırmacılar, bir astronotun idrarındaki belirli maddelerin farklı düzeylerini analiz ederek uzayda böbrek taşı geliştirme riski taşıyıp taşımadığını belirleyebilir ve önleyici tedbir olarak diyette, egzersiz rutininde ve su alımında değişiklikler yapabilir.
Aerobik ve dirençli egzersizin kalbi sağlıklı tuttuğu, kemikleri ve kasları güçlü tuttuğu, zihni uyanık tuttuğu, daha olumlu bir bakış açısı sağladığı ve hatta denge ve koordinasyona yardımcı olabileceği gösterilmiştir . Yazılım tarafından oluşturulan egzersiz ortakları, astronotları daha uzun uzay görevleri için düzenli olarak egzersiz yapmaya motive etmeye yardımcı olmak için kullanılabilir. NASA , santrifüj yapay yerçekiminin ağırlıksızlığın fizyolojik etkilerine karşı koymanın etkili bir yolu olup olmadığını belirlemek için Dünya merkezli ortak bir yatak istirahati çalışmasını bile tamamladı .
Kapalı Ortamlar
NASA, uzay aracının içindeki ekosistemin astronotların uzaydaki günlük yaşamında büyük rol oynadığını öğrendi. Mikroplar uzayda özellik değiştirebiliyor ve insan vücudunda doğal olarak yaşayan mikroorganizmalar, uzay istasyonu gibi kapalı yaşam alanlarında insandan insana daha kolay aktarılıyor. Stres hormonu seviyeleri yükselir ve bağışıklık sistemi değişir; bu da alerjilere veya diğer hastalıklara karşı duyarlılığın artmasına neden olabilir.
Dünya tabanlı analoglar, uzay uçuşu ortamını mükemmel bir şekilde simüle etmiyor, bu da onları, insan bağışıklık sisteminin uzayda nasıl tepki verdiğini yerde incelemek için yetersiz kılıyor. Bununla birlikte, NASA tarafından finanse edilen Antarktik analog çalışmaları, belirli uzay uçuşu stres etkenlerinin insan bağışıklık sistemini nasıl etkileyebileceğine dair fikir verebilir. Bilinen şey, mürettebatın Dünya’ya döndüklerinde hastalanma eğiliminde olmamasına rağmen, uzay uçuşunun bağışıklık sistemini değiştirdiğidir. Astronotların kazanılmış bağışıklığı sağlam olsa da, uzay uçuşunun neden olduğu değişen bağışıklığın, bağışıklık sisteminin yanlışlıkla vücutta bulunan sağlıklı hücrelere, organlara ve dokulara saldırdığı otoimmün sorunlara yol açıp açmayacağı konusunda daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Çevrenin bağışıklık sistemi üzerindeki etkilerinin ötesinde, yaşam ve çalışma alanlarının her santiminin ve detayının özenle düşünülüp tasarlanması gerekiyor. Kimse evinin çok sıcak, çok soğuk, sıkışık, kalabalık, gürültülü veya iyi aydınlatılmamış olmasını istemez ve uzayda da böyle bir ortamda çalışmaktan ve yaşamaktan kimse keyif almaz.
NASA, atmosferin nefes almanın güvenli olmasını ve formaldehit, amonyak ve karbon monoksit gibi gazlarla kirlenmemesini sağlamak amacıyla uzay istasyonunun hava kalitesini izlemek için teknolojiyi kullanıyor. Termal Kontrol Sistemleri, uzay istasyonunun sıcaklıklarını korumak ve astronotları rahat ettirmek için çalışır.
Uzay uçuşu sırasında bağışıklık sistemindeki değişiklikleri ve gizli virüslerin yeniden aktivasyonunu belirlemek için kan ve tükürük örnekleri analiz ediliyor. NASA, mürettebat üyeleri için hastalığa neden olabilecek mikrop riskini değerlendirmek için ileri moleküler teknikler kullanıyor. Çevrede yaşayan mikrobiyal popülasyonun analizi için vücudun çeşitli kısımları ve uzay istasyonu düzenli olarak temizleniyor. Mürettebat, kirletici maddelerin birikmesinden kaynaklanabilecek hastalıkları önlemek için hava filtrelerini değiştiriyor, yüzeyleri temizliyor ve suyu arıtıyor.
Astronotların bağışıklıklarını güçlendirmek için grip aşısı olmaları tavsiye ediliyor ve fırlatmadan önce herhangi bir hastalığa yakalanmamak için görevlerinden önce karantinaya alınıyorlar. İkizler Çalışması ve Bir Yıllık Görev sırasında, Scott Kelly kendine grip aşısı yaparken, kardeşi de Dünya’da grip aşısını yaptı. Aşılamanın Dünya’da olduğu kadar uzayda da işe yaradığı kanıtlandı; bu da Ay ve Mars’a yapılacak daha uzun görevler için iyi bir bulgu.
Yaşam alanları ve çalışma ortamları, tasarımların konfor ve verimlilik arasında denge kurmasını sağlayacak şekilde özenle planlanıyor ve değerlendiriliyor. Yeni LED aydınlatma sistemi sayesinde uzay istasyonundaki aydınlatma, Dünya’da doğal olarak yaşanana benzer .
NASA, tüm bu risklere karşı harekete geçiyor ve insanlı uzay uçuşunun zorluklarını kendi alanlarındaki en parlak beyinlerden bazılarıyla çözmeye çalışıyor. Laboratuvarlardan, yer analoglarından ve uzay istasyonu görevlerinden elde edilen sonuçlar, bu uyarlamalara ilişkin daha fazla bilgi sağlayacak ve daha uzun görevler için bir basamak oluşturacaktır.
Ay yörüngesine ve Ay yüzeyine yapılacak Artemis misyonları hakkında, bu çalışma devam ettikçe daha da fazla veri toplanacak. Gelecekteki Ay ve Mars’a yapılacak daha uzun süreli görevlerde astronotlar, yalnızca hayatta kalmalarını değil aynı zamanda uzay yolculuklarında başarılı olmalarını sağlayacak yıllar süren araştırmalardan faydalanacaklar.
Kaynak.NASA
