นักบินอวกาศจะรู้สึกอ่อนแอเพียงใดเมื่อพวกเขาเหยียบดาวอังคารเป็นครั้งแรกหลังจากอยู่ในอวกาศเป็นเวลาหลายเดือน?

ในทศวรรษหน้า ในปี 2033 NASA และจีนตั้งใจส่งนักบินอวกาศไปยังดาวอังคารเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ สิ่งนี้ทำให้เกิดความท้าทายมากมาย ตั้งแต่ปัญหาด้านลอจิสติกส์และทางเทคนิค ไปจนถึงการจัดการกับขยะของนักบินอวกาศ การมีอาหารและน้ำเพียงพอสำหรับการขนส่งเป็นเวลานานหลายเดือนไปยังดาวอังคาร แต่แน่นอนว่ายังมีสุขภาพและความปลอดภัยของนักบินอวกาศซึ่งจะใช้เวลาหลายเดือนในการเดินทางในอวกาศซึ่งพวกเขาจะได้สัมผัสกับรังสีคอสมิกและสภาวะไร้น้ำหนัก มีความกลัวด้วยซ้ำว่าหลังจากผ่านไปหลายเดือนกับสภาวะไร้น้ำหนัก นักบินอวกาศจะมีปัญหาในการปรับแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร

เพื่อตรวจสอบว่าความกลัวเหล่านี้รับประกันได้หรือไม่ ทีมผู้เชี่ยวชาญด้านเวชศาสตร์อวกาศที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย (ANU) ได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายว่านักบินอวกาศสามารถเดินทางไปยังดาวอังคารได้อย่างปลอดภัยและปฏิบัติหน้าที่เมื่อเดินทางมาถึงดาวเคราะห์แดงหรือไม่ โมเดลนี้สามารถมีค่าอย่างยิ่งพร้อมกับการเตรียมการอื่น ๆ ทั้งหมดที่ต้องทำก่อนที่นักบินอวกาศจะเหยียบดาวอังคาร นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อประเมินผลกระทบของภารกิจระยะสั้นและระยะยาวที่นำนักบินอวกาศไปไกลกว่าวงโคจรระดับต่ำ (LEO) และนอกระบบ Earth-Moon ในอนาคต

บทความอธิบายแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และข้อสรุปเมื่อเร็ว ๆ นี้ปรากฏในวารสารวิทยาศาสตร์ npj Microgravity ซึ่งตีพิมพ์ ธรรมชาติ. ทีมวิจัยนำโดย Dr. Lex van Loon ผู้ร่วมวิจัยของ AAU College of Health and Medicine (CHM) ในขณะที่เขาและเพื่อนร่วมงานชี้ให้เห็นในการศึกษาของพวกเขา ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นสำหรับภารกิจไปยังดาวอังคารมีมากมาย แต่บางทีความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดคือระยะเวลาที่นักบินอวกาศจะใช้ในสภาวะไร้น้ำหนัก ประสบการณ์เมื่อรวมกับรังสีที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์และแหล่งกำเนิดในอวกาศจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในร่างกายของพวกเขา

ลบโฆษณาทั้งหมดในจักรวาลวันนี้!

เข้าร่วม Patreon ของเราในราคาเพียง $3!

รับประสบการณ์โฆษณาฟรีตลอดชีวิต

แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับบ้านน้ำแข็งบนดาวอังคาร เครดิต: นาซ่า

จากการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) สภาวะไร้น้ำหนักทำให้สูญเสียมวลกล้ามเนื้อและความหนาแน่นของกระดูก และส่งผลต่อการทำงานของอวัยวะ การมองเห็น และระบบหัวใจและปอด ความสามารถในการสูบฉีดเลือดผ่านหัวใจและระบบหลอดเลือดของร่างกาย และเส้นเลือด ตามที่ Van Loon อธิบายไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ของ ANU การวิจัยของพวกเขามีความสำคัญไม่เพียง แต่สำหรับภารกิจที่เสนอไปยังดาวอังคาร แต่ยังสำหรับภาคพื้นที่เชิงพาณิชย์ที่กำลังเติบโต

“เราทราบดีว่าการเดินทางไปยังดาวอังคารใช้เวลาประมาณหกถึงเจ็ดเดือน และนั่นอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของหลอดเลือดหรือความแข็งแรงของหัวใจเนื่องจากการไร้น้ำหนักของการเดินทางในอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ ด้วยการเพิ่มขึ้นของเอเจนซี่ยานอวกาศเชิงพาณิชย์ เช่น Space X และ Blue Origin มีพื้นที่มากขึ้นสำหรับผู้มั่งคั่งแต่ไม่จำเป็นต้องมีสุขภาพที่ดีในการเดินทางไปในอวกาศ ดังนั้นเราจึงต้องการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อคาดการณ์ว่ามีใครเหมาะสมที่จะบินไปยังดาวอังคารหรือไม่

ดร.เอ็มมา ทัคเกอร์ ผู้เขียนร่วม นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์และนายทะเบียนการแพทย์ฉุกเฉิน กล่าวเสริมว่าการเปิดรับแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์เป็นเวลานานอาจทำให้หัวใจเฉื่อยได้ เพราะไม่ต้องทำงานหนักเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงและสูบฉีดเลือดไปทั่วร่างกาย

“เมื่อคุณอยู่บนโลก แรงโน้มถ่วงจะดึงของเหลวเข้าสู่ร่างกายส่วนล่างของเรา ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้บางคนพบว่าเท้าของพวกเขาเริ่มบวมเมื่อสิ้นสุดวัน แต่เมื่อคุณเข้าไปในอวกาศ แรงดึงดูดนั้นจะหายไป ซึ่งหมายความว่าของเหลวจะเคลื่อนไปที่ครึ่งบนของร่างกายคุณ และนั่นกระตุ้นการตอบสนองที่หลอกให้ร่างกายคิดว่ามีของเหลวมากเกินไป เป็นผลให้คุณเริ่มเข้าห้องน้ำบ่อย คุณเริ่มกำจัดของเหลวส่วนเกิน คุณไม่รู้สึกกระหายน้ำ และไม่ดื่มมาก ซึ่งหมายความว่าคุณขาดน้ำในอวกาศ

Crew Transfer Vehicle (CTV) ใช้เครื่องยนต์จรวดความร้อนนิวเคลียร์เพื่อเร่งความเร็วและสร้างวงโคจรรอบดาวอังคาร เครดิต: NASA

ทักเกอร์กล่าวว่านี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมนักบินอวกาศที่กลับมาจาก ISS ถึงหมดสติเมื่อพวกเขากลับมายังโลกหรือต้องนั่งรถเข็น ยิ่งพวกมันอยู่ในอวกาศนานเท่าไหร่ พวกมันก็จะยิ่งยุบตัวลงเมื่อพวกมันกลับมายังโลก และกระบวนการในการปรับให้เข้ากับแรงโน้มถ่วงของโลกจะยากขึ้น ในการศึกษาคู่แฝดของ NASA มาร์ค เคลลีใช้เวลามากกว่าหนึ่งปีในวงโคจรและกลับมาพร้อมความเจ็บปวด บวม และอาการอื่นๆ อย่างเจ็บปวด (ตามที่เขาอธิบายไว้ในหนังสือของเขา ความอดทน หนึ่งปีในอวกาศ ชีวิตแห่งการค้นพบ)

เมื่อพูดถึงภารกิจสู่ดาวอังคาร มีภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมเนื่องจากความล่าช้าในการสื่อสารระหว่างโลกและดาวอังคาร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการจัดตำแหน่งของดวงอาทิตย์ โลก และดาวอังคาร ความล่าช้าเหล่านี้อาจใช้เวลานานถึง 20 นาที ซึ่งหมายความว่านักบินอวกาศต้องสามารถทำหน้าที่ของตนให้สำเร็จได้โดยไม่ต้องได้รับความช่วยเหลือโดยตรงจากผู้ควบคุมภารกิจหรือเจ้าหน้าที่สนับสนุน (ซึ่งรวมถึงการดูแลทางการแพทย์ฉุกเฉิน) ดังที่ Van Loon อธิบายว่า:

“หากนักบินอวกาศเสียชีวิตในครั้งแรกที่พวกเขาก้าวออกจากยานอวกาศ หรือหากมีเหตุฉุกเฉินทางการแพทย์ จะไม่มีใครบนดาวอังคารที่จะช่วยพวกเขาได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องแน่ใจอย่างยิ่งว่านักบินอวกาศสามารถบินได้และสามารถปรับให้เข้ากับสนามโน้มถ่วงของดาวอังคารได้ พวกเขาจำเป็นต้องสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลโดยได้รับการสนับสนุนเพียงเล็กน้อยในช่วงสองสามนาทีแรกที่สำคัญ”

โมเดลของพวกเขาใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องโดยอาศัยข้อมูลนักบินอวกาศที่รวบรวมจากการจู่โจมที่ผ่านมาในภารกิจ ISS และ Apollo เพื่อจำลองความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการเดินทางไปยังดาวอังคาร การทดสอบแสดงให้เห็นว่าสามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงทางโลหิตวิทยาที่สำคัญของระบบหัวใจและหลอดเลือดหลังจากการบินในอวกาศเป็นเวลานานและภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงและของเหลวต่างๆ และผลลัพธ์ก็น่ายินดี โดยแสดงให้เห็นว่านักบินอวกาศสามารถทำงานได้หลังจากใช้เวลาหลายเดือนในสภาวะไร้น้ำหนัก

ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับที่อยู่อาศัยของดาวอังคารร่วมกับลักษณะอื่นๆ บนพื้นผิวดาวอังคาร เครดิต: NASA

ในขณะที่โมเดลปัจจุบันได้รับแจ้งจากข้อมูลจากนักบินอวกาศวัยกลางคนและผ่านการฝึกฝนมาอย่างดี นักวิจัยหวังว่าจะขยายขีดความสามารถเพื่อรวมข้อมูลจากยานอวกาศเชิงพาณิชย์ ในที่สุด เป้าหมายของพวกเขาคือการสร้างแบบจำลองที่สามารถจำลองผลกระทบของการเดินทางในอวกาศในระยะยาวต่อบุคคลที่มีสุขภาพดีและเป็นโรคหัวใจที่มีอยู่ก่อนแล้ว (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือพลเรือนที่ไม่ได้รับการฝึกฝน) พวกเขาหวังว่าแบบจำลองนี้จะให้ภาพที่สมบูรณ์มากขึ้นว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากมนุษย์ “ทุกวัน” เดินทางไปในอวกาศ

สามารถปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมเพื่อรวมปัญหาสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับอายุได้ ซึ่งน่าจะสมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาจากจำนวนคนดังที่เพิ่งบินไปในอวกาศ (Wally Funk, William Shatner, Laura Shepard, Richard Branson เป็นต้น) ใครจะรู้? อาจเป็นไปได้ที่จะจำลองผลกระทบของการสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลานานต่อพัฒนาการของเด็กและทารกในครรภ์ การวิจัยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งหากเราต้องการส่งมนุษย์ไปยังดวงจันทร์ ดาวอังคาร และจุดหมายปลายทางอื่นๆ เพื่อใช้ชีวิตในหนึ่งวัน

การอ่านเพิ่มเติม: irtumajig