مقدمه

انسان‌ها برای میلیون‌ها سال در شرایط گرانش زمین تکامل یافته‌اند. اما با پیشرفت فناوری فضایی و مأموریت‌های طولانی‌مدت به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) و آینده‌ای که شامل سفر به مریخ می‌شود، چالش‌های جدیدی برای بدن انسان مطرح شده است. اقامت در فضا تغییرات عمده‌ای در فیزیولوژی، مغز، سیستم ایمنی و بسیاری از دیگر جنبه‌های زیستی بدن ایجاد می‌کند. در این مقاله به بررسی اثرات اقامت طولانی‌مدت در فضا و چالش‌های پیش روی فضانوردان می‌پردازیم.

۱. تأثیرات بر سیستم اسکلتی-عضلانی

در زمین، استخوان‌ها و عضلات تحت تأثیر گرانش قرار دارند و برای مقابله با آن قوی‌تر می‌شوند. اما در فضا، بی‌وزنی باعث کاهش بار مکانیکی بر استخوان‌ها و عضلات می‌شود، که اثرات منفی متعددی به همراه دارد:

تحلیل رفتن استخوان‌ها

• در نبود گرانش، بدن کلسیم و مواد معدنی کمتری در استخوان‌ها حفظ می‌کند، که باعث کاهش تراکم استخوان و افزایش خطر پوکی استخوان می‌شود.
• مطالعات نشان داده‌اند که فضانوردان هر ماه ۱٪ از توده استخوانی خود را از دست می‌دهند، درحالی‌که این عدد در زمین برای افراد مسن تنها ۱٪ در سال است.
• بازسازی استخوان‌ها پس از بازگشت به زمین ممکن است ماه‌ها یا حتی سال‌ها طول بکشد.

کاهش حجم عضلات

• به دلیل کاهش استفاده از عضلات، به‌ویژه عضلات نگهدارنده مانند چهارسر ران، عضلات پشت و ساق پا، فضانوردان دچار آتروفی عضلانی می‌شوند.
• تمرینات مقاومتی و هوازی در ایستگاه فضایی به کاهش این اثر کمک می‌کند، اما به‌طور کامل آن را از بین نمی‌برد.

۲. تغییرات در سیستم قلبی-عروقی

بازتوزیع مایعات در بدن

در زمین، جاذبه باعث می‌شود که مایعات بدن عمدتاً در پایین‌تنه متمرکز شوند، اما در فضا، این مایعات به سمت سر حرکت می‌کنند و منجر به پف کردن صورت، گرفتگی بینی و افزایش فشار داخل جمجمه می‌شوند.

کاهش توانایی پمپاژ قلب

• در فضا، قلب نیازی به کار زیاد برای پمپاژ خون در برابر جاذبه ندارد، بنابراین پس از مدتی کوچکتر و ضعیف‌تر می‌شود.
• برخی فضانوردان پس از بازگشت به زمین دچار افت فشار خون می‌شوند، زیرا سیستم قلبی-عروقی آن‌ها برای عملکرد در شرایط جاذبه بازتنظیم نشده است.

۳. تغییرات در سیستم عصبی و مغز

تأثیرات بر مغز

مطالعات تصویربرداری مغزی نشان داده‌اند که اقامت طولانی‌مدت در فضا می‌تواند باعث تغییر در ماده سفید و خاکستری مغز شود. این تغییرات ممکن است بر مهارت‌های حرکتی و توانایی‌های شناختی تأثیر بگذارد.

مشکلات تعادلی و تطابقی

• در فضا، گوش داخلی که مسئول حفظ تعادل است، به دلیل نبود گرانش دچار سردرگمی می‌شود.
• بسیاری از فضانوردان در هفته‌های اول ورود به فضا دچار "بیماری فضایی" می‌شوند که شامل سرگیجه، تهوع و مشکلات حرکتی است.

۴. تأثیرات بر بینایی

• بسیاری از فضانوردان پس از مأموریت‌های طولانی دچار کاهش بینایی می‌شوند.
• یکی از دلایل این مشکل، افزایش فشار داخل جمجمه ناشی از تغییرات مایعات بدن است که به عصب بینایی فشار وارد می‌کند.
• تغییر شکل کره چشم و ضخیم شدن شبکیه نیز از دیگر عوامل مؤثر بر کاهش بینایی در فضا هستند.

۵. تغییرات در سیستم ایمنی

• مطالعات نشان داده‌اند که اقامت در فضا می‌تواند عملکرد سیستم ایمنی را تضعیف کند، که فضانوردان را در برابر عفونت‌های ویروسی و باکتریایی آسیب‌پذیرتر می‌کند.
• استرس ناشی از سفر فضایی، تغییرات در ساعت زیستی و کمبود خواب از عواملی هستند که عملکرد ایمنی را کاهش می‌دهند.

۶. تغییرات روان‌شناختی

استرس و انزوا

• دوری از خانواده و محیط زمین، همراه با زندگی در محیطی بسته و محدود، می‌تواند منجر به مشکلات روان‌شناختی از جمله افسردگی و اضطراب شود.
• فضانوردان باید دوره‌های آموزشی گسترده‌ای برای مدیریت استرس و کار گروهی در محیط‌های محدود بگذرانند.

تأثیرات بر خواب

• چرخه خواب در فضا به دلیل تفاوت در نور روز و شب مختل می‌شود. در ایستگاه فضایی بین‌المللی، فضانوردان در هر ۲۴ ساعت، ۱۶ بار طلوع و غروب خورشید را مشاهده می‌کنند که باعث به هم خوردن ریتم شبانه‌روزی بدن می‌شود.
• بسیاری از فضانوردان از مشکلات خواب و بی‌خوابی رنج می‌برند که می‌تواند بر عملکرد شناختی و جسمی آن‌ها تأثیر بگذارد.

۷. اثرات تشعشعات کیهانی

در فضا، بدن انسان در معرض سطح بالاتری از تشعشعات کیهانی قرار می‌گیرد که می‌تواند خطر ابتلا به سرطان، بیماری‌های عصبی و آسیب‌های ژنتیکی را افزایش دهد. در مأموریت‌های طولانی‌تر به ماه و مریخ، این موضوع یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها برای سلامت فضانوردان محسوب می‌شود.

۸. راهکارهای مقابله با این اثرات

برای کاهش اثرات منفی اقامت طولانی در فضا، دانشمندان و مهندسان راهکارهای مختلفی پیشنهاد داده‌اند:

• ورزش روزانه: برای کاهش تحلیل عضلانی و استخوانی.
• رژیم غذایی متعادل: برای حفظ سلامت عمومی بدن و تقویت سیستم ایمنی.
• محفظه‌های چرخشی برای ایجاد گرانش مصنوعی: در آینده، ممکن است ایستگاه‌های فضایی با چرخش مصنوعی برای کاهش اثرات بی‌وزنی طراحی شوند.
• محافظ‌های ضدتشعشع: برای کاهش اثرات مضر تشعشعات فضایی در مأموریت‌های بلندمدت.
• بهبود برنامه‌های خواب و نورپردازی مناسب در ایستگاه فضایی: برای تنظیم ساعت زیستی بدن.

نتیجه‌گیری

اقامت طولانی‌مدت در فضا چالش‌های متعددی برای بدن انسان به همراه دارد، از تحلیل رفتن استخوان‌ها و عضلات گرفته تا تغییرات در مغز، سیستم ایمنی و حتی روان‌شناسی فضانوردان. با این حال، تحقیقات علمی و فناوری‌های جدید در حال کمک به کاهش این اثرات هستند تا در آینده بتوانیم مأموریت‌های طولانی‌تر، از جمله سفر به مریخ را بدون خطر جدی برای سلامت انسان انجام دهیم.

آیا بدن انسان می‌تواند با زندگی در فضا سازگار شود؟

با توجه به سرعت پیشرفت علم، به نظر می‌رسد که آینده فضانوردی روشن است، اما همچنان چالش‌های بزرگی پیش رو داریم.

در ادامه بخوانید: ۶ زن تأثیرگذار در صنعت فضایی