Susana Zanello is een expert in het aanpassen van mensen aan het leven in de ruimte. Uitgenodigd als gast bij de Ecole Federal Lausanne (EPFL), deelde ze haar kijk op verkenning, verkenning van de ruimte, toekomstige reizen naar Mars en meer. We publiceren het gepresenteerde interview op Phys.org.
Ruimtevaart heeft veel meer invloed op het menselijk lichaam dan we denken. Susana Zanello is gespecialiseerd in deze effecten. Ze is bioloog en werkt voor de afdeling Space Life Sciences in Houston, een instelling die het werk van NASA ondersteunt. Haar missie is om de menselijke aanpassing aan het leven in de ruimte te bestuderen, de bijbehorende risico's te identificeren en tegenmaatregelen te ontwikkelen om astronauten gezond te houden tijdens het uitvoeren van verkenningsmissies.
Hoe zal deze EPFL uw onderzoek helpen?
Ik kwam hier om meer te leren over miniaturisatie en om ideeën te verzamelen. In de ruimtevaartgeneeskunde hebben we apparaten nodig met kleine afmetingen die analyses tijdens de vlucht en realtime gezondheidsmonitoring mogelijk maken: om de hartslag, bloeddruk, ademhalingssnelheid en temperatuur van astronauten te meten. Bovendien moet er een manier zijn om gezondheidsgegevens voor de hele bemanning te verzamelen. Dit is een belangrijk punt, aangezien er veel beperkingen zijn in de ruimte: beschikbare ruimte, tijd van de bemanning, het gewicht van de objecten die we daarheen brengen. Daarom zijn we op zoek naar nieuwe micro- en nanotechnologieën om kleinere en betere apparaten te maken.
Wat zijn de belangrijkste manifestaties van ruimtevluchten in het lichaam?
Buiten de aarde leven is een uitdaging. Tijdens het evolutieproces heeft het leven zich aangepast aan deze planeet. In de ruimte is een van de belangrijkste risico's microzwaartekracht - de afwezigheid van zwaartekracht. Het voor de hand liggende gevolg is het verlies van botmineraaldichtheid. Daarboven hoef je gewoon niet constant te worstelen met de zwaartekracht, zoals we op aarde doen.
Het skelet hoeft ons dus gewoon niet te ondersteunen. Het menselijk lichaam begint zich aan te passen door de dichtheid van de botmatrix te verminderen en calcium op een andere manier te verwerken. Dit leidt tot een verlies van botsterkte, wat het risico op fracturen verhoogt wanneer je terugkeert naar de aarde, evenals nierstenen.
Kosmische straling is een ander groot risico voor het leven in de ruimte. Het magnetisch veld van de aarde is een effectief schild en voorkomt dat de meeste hoogenergetische deeltjes het aardoppervlak bereiken. Buiten de Van Allen-gordels of op andere planeten zullen we constant worden gebombardeerd door krachtige zonneprotonen en galactische kosmische straling.
Promotie video:
Er is sterk bewijs dat ze door ons lichaam kunnen gaan en kunnen interageren met DNA. Op de lange termijn is er een risico verbonden aan DNA-veranderingen, het verschijnen van kanker, dus serieus onderzoek is nodig.
Is uw werk gericht op de veranderingen in de visie van astronauten?
Begin jaren 2000 begonnen we een afname van de gezichtsscherpte van astronauten waar te nemen nadat ze tijd hadden doorgebracht op het ISS, het internationale ruimtestation ISS. Verdere studies lieten veranderingen zien in de vorm van de ogen, afvlakking van de oogbol en verdikking van de achterkant van het oog aan het begin van de oogzenuw. 60% van de astronauten ervaart een verminderd zicht, in sommige gevallen is het onomkeerbaar. Daarom beschouwt NASA dit als een gezondheidsrisico met hoge prioriteit.
Wat veroorzaakt dit verlies van gezichtsvermogen?
We denken dat dit komt door de verplaatsing van vloeistoffen in het lichaam. Op aarde hebben vloeistoffen de neiging om naar de voeten te bewegen. Hun beweging en kleppen in onze beenaders helpen het bloed terug naar het hart te pompen. Bij microzwaartekracht is dit systeem niet langer nodig en wordt uw vloeistof in plaats daarvan in uw hoofd gepompt.
Dit leidt tot het verschijnen van een gezwollen gezicht en kippenpoten, evenals mogelijk tot verhoogde intracraniale druk. Wetenschappers speculeren dat wanneer de druk in het hersenvocht stijgt, dit de druk in de ogen verandert, wat de gezichtsscherpte beïnvloedt.
Wat voor soort onderzoek ga je in de toekomst doen?
Er zijn fysiologische tekenen van aanpassing die we kunnen waarnemen, evenals de tekenen die eraan ten grondslag liggen op moleculair niveau. Genen kunnen op verschillende manieren in de ruimte tot expressie worden gebracht, wat resulteert in bepaalde fysiologische veranderingen. Het onderzoek dat ik nu doe, zou deze vragen moeten beantwoorden. Maar nogmaals, er zijn veel beperkingen aan het doen van experimenten in de ruimte.
Nu wonen er astronauten tot zes maanden, en slechts twee van hen besloten voor een missie van een jaar. Maar als we het hebben over andere verre bestemmingen, zoals Mars, spreekt dat over de noodzaak van lange missies. Om erachter te komen wat er tijdens dergelijke reizen kan gebeuren, moeten we niet alleen experimenten uitvoeren op het ISS, maar ook op aardse analogen van ruimtebases, op platforms die de omstandigheden in de ruimte simuleren.
Wat zijn de belangrijkste uitdagingen bij reizen naar Mars?
Zo'n missie duurt minimaal drie jaar. Het eerste risico is fysiologisch. Om het te meten, moeten we rekening houden met duur, afstand, isolatie, opsluiting met een beperkt aantal mensen, de stress van hoge werkdruk en de druk om te moeten slagen. Als je eenmaal op Mars bent aangekomen, is het beter: gedeeltelijke zwaartekracht. Uw botten zullen onmiddellijk worden gestimuleerd en de snelheid waarmee de botdichtheid afneemt, zal afnemen. Maar nogmaals, aan de oppervlakte lopen astronauten het risico van hoogenergetische straling. Om nog maar te zwijgen van het barre klimaat, het stof en de behoefte aan lekker eten.
Hoe zit het met andere planeten?
Natuurlijk beginnen we na te denken over objecten die verder weg liggen, zoals de maan van Jupiter Europa, waarop water werd ontdekt. Maar hij is veel verder. En geloof het of niet, hoewel Mars een dode planeet lijkt te zijn, is het nog steeds relatief vriendelijk in vergelijking met de rest. De grootte en rotatie is vergelijkbaar met die van de aarde. De dag duurt bijna 24 uur. Dit is belangrijk voor mensen die eraan gewend zijn in dergelijke omstandigheden te leven. Leven op een planeet met dagen van 10 uur kan bijvoorbeeld veel bijwerkingen voor het lichaam veroorzaken.
Zijn we te gewend aan aardse omstandigheden om de ruimte in te vliegen?
De ervaring leert dat we ons kunnen aanpassen aan een nieuwe omgeving. Natuurlijk zullen er altijd bepaalde risico's zijn. We moeten de niveaus van deze potentiële risico's zorgvuldig bepalen. Maar we kunnen de honger naar menselijk onderzoek niet negeren. Zelfs met een hoog risico is er altijd wel iemand die het nieuwe en onbekende wil binnenstormen.