الفضاء صعب، خاصة على عظامنا وعضلاتنا، وقلوبنا، وأعيننا، وكل عضو بشري تقريبًا. ومع ذلك، لا يمكننا الابتعاد عنه. لقد ذهب ما يقرب من 700 شخص إلى الفضاء حتى الآن، وسيزداد هذا العدد مع بدء رحلات الفضاء الخاصة في الإقلاع. ولكن عندما يتعلق الأمر بتحمل البقاء لفترة طويلة في الفضاء، ما هو المقدار الذي يمكن أن يتحمله جسم الإنسان حقًا؟
في وقت سابق من هذا العام، حطم رائدا فضاء روسيان الرقم القياسي لأطول مدة بقاء على متن محطة الفضاء الدولية (ISS)، حيث أمضيا 374 يومًا متتاليًا في بيئة الجاذبية الصغرى. يساعد رواد الفضاء الموجودون على متن محطة الفضاء الدولية العلماء على التعرف على تأثيرات رحلات الفضاء على جسم الإنسان. تنبيه المفسد: إنها ليست رائعة.
تؤدي البيئة الخالية من الوزن إلى فقدان كثافة العظام، وضمور العضلات، وانخفاض حجم الدم، وانخفاض وظائف عضلة القلب، وعدم وضوح الرؤية، والارتباك. وتأمل ناسا ووكالات الفضاء الأخرى في معرفة المزيد عن هذه التأثيرات من أجل المساعدة في التخفيف من المخاطر التي يتعرض لها رواد الفضاء الذين يسافرون في رحلات طويلة الأمد عبر الفضاء.
ستستغرق المهمة البشرية إلى المريخ ما يقرب من ثلاث سنوات، وفقًا لوكالة ناسا. ولكن ما الذي يمكن أن يفعله هذا النوع من الرحلات – وحتى الفترات الأطول في الفضاء – بجسم الإنسان؟ في هذا المقال من Giz Asks، تحدثنا مع الخبراء لفهم تحديات البقاء على قيد الحياة في بيئة انعدام الوزن لفترات طويلة. كم من الوقت يمكن للإنسان أن يتحمل الحياة أثناء رحلة في الفضاء السحيق؟ وفي أسوأ السيناريوهات، ماذا سيحدث إذا تقطعت السبل بشخص ما إلى أجل غير مسمى في محطة الفضاء الدولية؟ وهنا ما كان عليهم أن يقولوه.
أستاذ في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز، ونائب رئيس برنامج البحوث الإنسانية للمدنيين في الفضاء وكبير العلماء في برنامج البحوث البشرية التابع لناسا من عام 2013 إلى عام 2016.
الجواب البسيط: ذلك يعتمد. لقد قضى العديد من رواد الفضاء الحكوميين المحترفين عامًا واحدًا متواصلًا على الأقل في الفضاء، دون حدوث آثار سلبية خطيرة تذكر. نحن نعلم أن هذا يمكن القيام به، على الأقل بالنسبة لأولئك الذين يتمتعون بصحة ممتازة والذين يلتزمون ببروتوكولات الإجراءات المضادة الصارمة (ممارسة التمارين الرياضية في الغالب). إلى متى يمكن تمديد هذا؟ يعتمد الأمر على ما هو متوقع من الأشخاص الموجودين في الفضاء، وما هي الإجراءات المضادة المتاحة لهم، وما إذا كانوا سيعودون إلى الأرض أم لا.
إذا كانت وظيفتهم الوحيدة هي البقاء على قيد الحياة، بغض النظر عن قدرتهم على أداء أي عمل ذي معنى، فهي مجرد مسألة بقاء. في هذه الحالة، يمكن للناس البقاء على قيد الحياة في الفضاء لفترة طويلة. وبدون التدابير المضادة مثل التمارين الرياضية، سيكون وقتهم ممتعًا وممتعًا. سيكون هدفهم الوحيد هو الاستمتاع بالتجربة، التي قد تكون ممتعة للغاية. لبعض الوقت. في نهاية المطاف، فإن الافتقار إلى الحد الأدنى من المجهود البدني (الذي نقوم به على الأرض فقط من خلال العمل ضد الجاذبية للبقاء في وضع مستقيم) من شأنه أن يسبب تدهورًا شديدًا في العظام والعضلات والقلب. قد لا تكون هذه التغييرات سيئة إذا ظل هؤلاء الأشخاص في حالة انعدام الوزن الحميدة في الفضاء، ولكن من المحتمل جدًا أن يحول هذا التكييف الفسيولوجي دون قدرتهم على العودة إلى بيئة جاذبية الأرض.
وحتى لو لم تكن هذه التغيرات الفسيولوجية منهكة أو مميتة، فهناك ضغوطات أخرى يمكن أن يكون لها أثرها مع مرور الوقت. يمكن أن تكون التحديات النفسية للعيش في مساحة صغيرة مع عدد قليل من الأشخاص كبيرة، خاصة دون وجود هدف شامل لجعل الصعوبة جديرة بالاهتمام. إذا كان الإشعاع الموجود في الفضاء السحيق خارج نطاق الأمان النسبي للمدار الأرضي المنخفض، فقد يكون له تأثيرات كبيرة. قد تكون بعض هذه التأثيرات تراكمية: زيادة خطر الإصابة بالسرطان مع زيادة الوقت في الفضاء. وتعتمد الجوانب الأخرى على أحداث متفرقة مثل التوهجات الشمسية التي قد تكون الحماية منها غير كافية، والتي يمكن أن تنتج تأثيرات حادة بسرعة كبيرة.
بالتوازي مع هذه القضايا، هناك تأثير غير مفهوم لانعدام الوزن على توزيع السوائل في الجسم. وبدون الجاذبية، تتوزع هذه السوائل (الدم، والسائل النخاعي، والسائل اللمفاوي، وغيرها) بشكل متساوٍ أكثر، بدلاً من أن تنجذب إلى الساقين. يُعتقد أن بعض تأثيرات هذا التحول في السوائل – التي شوهدت بالفعل في رحلات الفضاء لعدة أشهر – هي تغيرات في بنية العين، وتحول الدماغ إلى الأعلى في الجمجمة، وتغييرات طفيفة في وظائف المخ. قد تكون هذه نذيرًا لأضرار عصبية فعلية ناجمة عن قضاء فترة طويلة في الفضاء. من الممكن أن يبقى الناس في الفضاء لفترات طويلة جدًا، ومع ذلك يتعرضون لتدهور تدريجي في الوظيفة العصبية، مثل الإدراك والتحكم الحركي. إذا كان هناك آخرون على متن السفينة متاحين للمساعدة، فقد يظل هؤلاء الأشخاص على قيد الحياة لفترة طويلة. ولكن إلى أي نهاية؟ وهذه من بين المخاطر الكبرى التي ندركها. من المحتمل أن تنشأ حالات أخرى عندما يقضي الناس أوقاتًا أطول في الفضاء. هذه الأشياء المجهولة هي التي يمكن أن تكون العوامل المقيدة، لكننا بالطبع لا نعرف ما هي.
سأخاطر بالتخمين لمدة خمس سنوات، وربما أكثر، للبقاء في الفضاء في ظل الظروف الموصوفة للتو. لكن هؤلاء الأشخاص سيموتون في الفضاء، لأنهم لم يفعلوا سوى القليل من القيمة باستثناء وضع حدود بيولوجية لقدرتهم على البقاء في مثل هذه البيئة القاسية. من شأن التدابير المضادة أن تساعد في تخفيف بعض المشكلات الطبية، وفي هذه الحالة قد تمتد المدة الممكنة إلى عشر سنوات، وربما تسمح بالعودة إلى الأرض إذا كانت التمارين قوية بما فيه الكفاية.
بمجرد أن يبدأ رواد الفضاء في أداء العمل، تزداد فرصة الإصابة، وكذلك الحاجة إلى الحفاظ على مستوى أعلى من اللياقة البدنية. هذا هو التحدي. إذا ذهبوا مع العمل الذي يتعين عليهم القيام به ونية العودة إلى الأرض، فإن الجواب يتغير. في هذه الحالة، مجرد البقاء على قيد الحياة لا يكفي: القدرة على أداء عمل ذي معنى والحفاظ على حالة العظام والعضلات والقلب والأوعية الدموية ضرورية. حتى مع أفضل التمارين الرياضية الحالية والتدابير الغذائية المضادة، فإن الإشعاع والعزلة سيكون لهما أثرهما. مع القليل من الأدلة الداعمة، أود أن أضع هذا الحد عند حوالي أربع سنوات. مع الجاذبية الاصطناعية قد يكون أطول من ذلك بكثير. في هذه الحالة قد تكون القيود في الغالب بسبب علم النفس والإشعاع. إذا تم تنفيذ الجاذبية الاصطناعية بشكل صحيح، مع الحماية من الإشعاع والاهتمام بالمخاوف النفسية، فقد لا يكون هناك في الواقع حد للوقت الذي يمكن قضاؤه في الفضاء.
لا تعتمد الإجابة النهائية على العوامل الموصوفة للتو فحسب، بل تعتمد أيضًا على الفرد المحدد – استعداده الوراثي، وأسلوب حياته، وقدرته على التعامل مع التوتر. تحمل الأرقام هنا قدرًا كبيرًا من عدم اليقين، لكنها توفر نقطة بداية، وتشير إلى العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار، وتوضح مدى تأثير سيناريوهات المهمة المختلفة.
أستاذ قسم الفيزياء الصحية والعلوم التشخيصية في كلية العلوم الصحية المتكاملة بجامعة نيفادا، لاس فيغاس.
تلقت محطة الفضاء الدولية معدل جرعة (إشعاعية) أقل بثلاث مرات تقريبًا من الفضاء السحيق بسبب ظل الأرض الذي يحجب حوالي الثلث والمجال المغناطيسي للأرض ثلث إضافي. تبلغ مساحة سطح المريخ حوالي ثلث المساحة العميقة بسبب جسم المريخ وغلافه الجوي.
يعد درع محطة الفضاء الدولية كافيًا لتقليل الجرعات حتى من أحداث الجسيمات الشمسية الكبيرة، لذلك لا توجد مخاطر كبيرة للإصابة بمرض إشعاعي حاد. ولذلك فإن الخطر الرئيسي هو ما يسمى بالآثار المتأخرة (السرطان وأمراض القلب وإعتام عدسة العين) والمخاطر المحتملة للتغيرات في الإدراك والذاكرة، والتي لوحظت في الفئران والجرذان ولكنها لم تثبت بشكل ثابت في البشر.
لذا فإن إحدى طرق الإجابة هي أن نسأل ما هو مقدار المخاطرة التي يرغب الشخص في قبولها؟ إذا كانت المخاطر غير المحدودة مقبولة فإن الإجابة تتعلق باحتمالات حدوث الأمراض المختلفة.
يتسبب الإشعاع في تلف الحمض النووي ويخلق جذورًا بسبب التأين في الأنسجة مما يؤدي إلى زيادة الإجهاد التأكسدي. وهذا يمكن أن يؤدي إلى طفرات جينية، وانحرافات الكروموسومات، وتغيير بيئة الأنسجة مثل اضطراب الجهاز المناعي والإشارات البيوكيميائية الشاذة. هذه تغييرات تمهيدية لمختلف الأمراض الصحية.
مع التدريع كما هو الحال في محطة الفضاء الدولية، يمكن لأي شخص البقاء على قيد الحياة ولكن لديه احتمال كبير للإصابة بأمراض مميتة أو اعتلال يتجاوز احتمال 10٪ بعد بضع سنوات في الفضاء السحيق.
أعتقد أن النقطة الرئيسية التي يجب طرحها هي ما إذا كان المسعى لقضاء بضع سنوات في الفضاء ذا قيمة كافية لتحمل المخاطر، وهل ينبغي لوكالات الفضاء أن تقوم باستثمارات كبيرة لتقليل المخاطر. تستغرق التأثيرات المتأخرة بعض الوقت لتظهر اعتمادًا على النوع. الحد الأدنى من الأوقات بعد التعرض يشمل إعتام عدسة العين الذي يضعف الرؤية (ما يزيد قليلاً عن خمس سنوات)، وسرطان الدم (سنتان)، والسرطانات الصلبة (حوالي خمس سنوات)، وأمراض القلب (حوالي 10 سنوات)، والتغيرات في الإدراك أقل شهرة. لذا ربما يكون السؤال الآخر هو، إلى متى يمكن للشخص أن يبقى في الفضاء إذا كان العلاج (لهذه الأمراض) غير ممكن.
عالم فيزياء في جامعة ستانفورد عمل مع وكالة ناسا على تطوير مواد حيوية لمنع وعلاج فقدان العظام لدى رواد الفضاء أثناء رحلات الفضاء.
اعتبارًا من عام 2024، سجل رائد الفضاء الروسي فاليري بولياكوف الرقم القياسي لأطول إقامة متواصلة في الفضاء، حيث أمضى 437 يومًا و18 ساعة على متن محطة مير الفضائية من يناير 1994 إلى مارس 1995. وهذا يدل على أنه يمكن للشخص البقاء في الفضاء لمدة 437 يومًا و18 ساعة. أكثر من 1.2 سنة. هل يمكن لشخص ما البقاء لفترة أطول؟ قطعاً. ومع ذلك، فإن المخاطر الصحية أصبحت شديدة بشكل متزايد.
دعونا نفكر في مهمة مدتها 1000 يوم إلى المريخ، وهي المدة المتوقعة باستخدام التكنولوجيا الحالية لدينا. في الجاذبية الصغرى، تضعف العضلات والعظام بسبب عدم وجود نشاط منتظم لحمل الوزن.
في دراسة أجريناها، بالتعاون بين ناسا وجامعة ستانفورد، قمنا بتطوير نموذج رياضي تنبؤي. يوضح هذا النموذج أنه في مهمة المريخ، من المرجح أن يصاب 100% من رواد الفضاء بهشاشة العظام (عندما تكون كثافة العظام أقل من الطبيعي)، مع تعرض 33% منهم لخطر الإصابة بهشاشة العظام، اعتمادًا على عوامل مثل العمر والجنس والانتماء العرقي. والأكثر إثارة للقلق هو التعرض للإشعاع. بالنسبة لمهمات الفضاء السحيق مثل رحلة المريخ، يرتفع خطر الإصابة بالسرطان بشكل كبير بسبب التعرض العالي للأشعة الكونية المجرية (GCRs) والإشعاع الشمسي. يمكن لمهمة المريخ أن تعرض رواد الفضاء إلى 0.7 إلى 1 سيفرت من الإشعاع، مع 1 سيفرت يزيد من خطر الإصابة بالسرطان بنحو 5٪. وهذا أعلى بكثير من الجرعة الإشعاعية النموذجية في محطة الفضاء الدولية (ISS)، والتي تبلغ حوالي 0.3 سيفرت للإقامة لمدة ستة أشهر.
بالإضافة إلى ذلك، يواجه المسافرون عبر الفضاء تحديات صحية خطيرة أخرى: المتلازمة العصبية العينية المرتبطة برحلات الفضاء (SANS)، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والضرر المحتمل للجهاز العصبي. قد تستمر مشاكل الرؤية الناجمة عن تحولات السوائل في الجاذبية الصغرى حتى بعد العودة إلى الأرض. تعد الصحة العقلية أيضًا مصدر قلق، حيث يمكن أن تؤدي العزلة الممتدة والحبس والبعد عن الأرض إلى التوتر والقلق والاكتئاب والتدهور المعرفي. كما أن استجابة الجهاز المناعي المتغيرة أثناء المهام الطويلة الأمد تثير المخاوف بشأن مكافحة العدوى أو التعامل مع حالات الطوارئ الطبية.
في رأيي، من الممكن القيام بمهمة إلى المريخ لمدة ثلاث سنوات، على الرغم من أن رواد الفضاء من المحتمل أن يعودوا وهم يعانون من مشكلات صحية كبيرة، قد يكون بعضها خطيرًا. المهمات الأطول من ذلك من شأنها أن تدفع حدود التحمل البشري.