"Nie jesteśmy jeszcze gotowi do życia na Księżycu lub Marsie" [WYWIAD]

Wojciech Kaczanowski, redakcja Space24.pl: Kosmos kojarzy nam się z rozwojem nauki, nowymi technologiami i dostępem do dużych zasobów surowcowych. Przestrzeń ta jest jednak pełna wyzwań dla człowieka. Czy kosmos stanowi zagrożenie dla organizmów astronautów? Jakie są potencjalne skutki uboczne załogowego lotu w przestrzeń kosmiczną?

Dr Anna Fogtman, Europejskie Centrum Astronautów w Kolonii: To pytanie, na które ciężko jednoznacznie odpowiedzieć. Zawód astronauty nie jest całkowicie bezpieczny i zawsze wiąże się z nim pewne ryzyko. Z drugiej strony pracę tą można porównać z innymi zawodami wysokiego ryzyka, np. z nurkami podwodnymi, którzy też znajdują się w niebezpiecznym środowisku. Kosmos nie jest naturalną przestrzenią dla człowieka i może być niebezpieczny, ale na swój sposób, podobnie jak niektóre miejsca na Ziemi.

Wynikiem załogowego lotu w kosmos jest znany większości problem utraty gęstości kostnej u astronautów. Przy obecnym stanie technologii, załoga stacji kosmicznej przebywa w stanie nieważkości, nie poruszając się przy użyciu kończyn dolnych, które na Ziemi nieustannie obciążone są masą. W stanie nieważkości nie ma tego obciążenia i właśnie z tych kończyn ubywa najwięcej masy kostnej w trakcie lotu kosmicznego. Dzieje się tak, ponieważ kości tracą cenne minerały, w tym przede wszystkim wapń. Stwarza to zagrożenie złamań kości po powrocie do poziomu całkowitej lub częściowej (Mars, Księżyc) grawitacji.

Zapobiega się temu zjawisku poprzez intensywne ćwiczenia fizyczne na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Astronauci i astronautki ćwiczą dwie godziny dziennie, włączając w to ćwiczenia zarówno siłowe, jak i aerobowe. I rzeczywiście niektóre osoby tak się do tych ćwiczeń przykładają, że wracają z misji kosmicznej w lepszej kondycji fizycznej niż przed wylotem.

Będąc w stanie nieważkości w ludzkim organizmie zmiany zachodzą w każdym układzie, a zwłaszcza w tych, które wrażliwe są na zmiany gradientu hydrostatycznego, jak np. układ krwionośny. Wpływ stanu nieważkości, nie oznacza jednak czegoś negatywnego. Nasze ciało dopasowuje się dosyć sprawnie do nowych warunków, a po okresie 2-6 tygodni przebywania w stanie nieważkości ciało ludzkie osiąga punkt tak zwanej „głębokiej adaptacji”, w którym większość fizjologicznych procesów adaptacyjnych zakończyła przejście do nowego, stabilnego stanu.

Nie mniej jednak istnieją negatywne efekty wpływu mikrograwitacji. Efektem, z którym nasza fizjologia nie potrafi sobie poradzić, a jego skutki nie cofają się po powrocie na Ziemię jest SANS, czyli Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome. Jest to konstelacja zmian anatomicznych w gałce ocznej, które prowadzą do pogorszenia wzroku. Objawy te pojawiają się dosyć szybko, nawet po dwóch tygodniach przebywania w stanie nieważkości i postępują wraz z czasem lotu.

O ile dzisiaj SANS nie stwarza dużego problemu podczas misji kosmicznych, o tyle w przypadku kilkuletniego lotu na Marsa pogorszenie lub utrata wzroku w trakcie misji będzie bezpośrednim zagrożeniem. Dlatego dzisiaj bardzo intensywnie badamy astronautki i astronautów pod kątem występowania objawów SANS i szukamy jego przyczyn, które nadal nie są znane.

Istnieje jeszcze kilka innych niekorzystnych zmian, które się szybciej lub wolniej cofają, np. zmiany w układzie immunologicznym. Jego potencjał obniża się w stanie nieważkości, co widać podczas lotu, np. w postaci alergii lub wysypek. Po powrocie na Ziemię układ immunologiczny wraca do stanu przed misją, ale dość wolno. Najwolniej odbudowują się jednak kości. Podczas lotów wahadłowców kosmicznych zdarzało się, że nawet 18 miesięcy po misji występowały złamania w kości biodrowej u astronautów NASA.

W kontekście długich (powyżej sześciu miesięcy) misji zastanawiamy się, jak te zmiany, np. w układzie immunologicznym wpłyną na astronautów i czy dojdzie do poważnych zaburzeń podczas lotu. Tego jeszcze nie wiemy i wciąż są to kwestie, nad którymi pracujemy.  

Pozostaje również problem promieniowania jonizującego, który może okazać się poważny podczas długich misji eksploracyjnych. Bez należytej ochrony, ludzie w statkach kosmicznych mogą być narażeni na takie dawki promieniowania, które mogą wywołać zaćmę jeszcze w trakcie misji. To może z kolei doprowadzić do utraty wzroku i stać się bezpośrednim zagrożeniem podczas lotu. Dlatego właśnie potrzebujemy materiałów osłonnych, które będą skutecznie blokowały i/lub modyfikowały to promieniowanie tak, aby pozostawało na akceptowalnym, bezpiecznym poziomie.

Jakie predyspozycje psychofizyczne powinien mieć zatem kandydat lub kandydatka na astronautę?

Kandydaci powinni być w dobrej kondycji zdrowotnej, bo tak jak wspomniałam warunki podczas misji kosmicznych wpływają na wiele, jeśli nie wszystkie układy w naszym organizmie. U osób chorych może dojść do zintensyfikowania niekorzystnych objawów podczas lotu kosmicznego. Na przykład u osób z problemami kardiologicznymi, podczas stresującej misji może dojść do wystąpienia arytmii lub zatoru.

O ile na Ziemi uzyskalibyśmy szybką pomoc medyczną, w kosmosie, między innymi ze względu na brak profesjonalnej opieki, takie objawy mogą doprowadzić do tragicznych konsekwencji. Środowisko kosmiczne może też wpłynąć na wzrost ryzyka wystąpienia pewnych chorób, takich jak nowotwory, do pojawienia się których może przyczynią się zwiększone promieniowanie jonizujące. Dlatego do tego zawodu nie kwalifikują się osoby, które przeszły chorobę nowotworową, ponieważ ryzyko remisji po locie kosmicznym byłoby znacząco zwiększone. 

Niezwykle istotna jest również dobra kondycja psychiczna. Przykładowo w misjach na Księżyc astronauci będą daleko od domu bez możliwości szybkiej ewakuacji. W przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) astronauci są w stanie wrócić na Ziemię w kilka godzin, ale z Księżyca taki szybki powrót nie będzie możliwy. Dodatkowo, kilkusekundowe opóźnienie w komunikacji pomiędzy Ziemią a Księżycem uniemożliwi zdalną pomoc w czasie rzeczywistym, a astronautki i astronauci będą musieli podejmować autonomicznie krytyczne decyzje pod presją czasu. Dlatego muszą to być osoby silne psychicznie, które dobrze pracują w grupie i potrafią radzić sobie w stresujących sytuacjach. 

Wspomniała Pani o Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Jak Pani ocenia wpływ eksperymentów prowadzonych na ISS na dzisiejszą medycynę lub wiedzę o anatomii człowieka?

Trzeba jasno przyznać, ze stacja kosmiczna nie jest idealnym laboratorium do przeprowadzania badań, zwłaszcza biologicznych. Wynika to z ograniczeń dostępnego sprzętu na jej pokładzie, jak i ilości prób, które możemy wysłać tam lub pobrać do badań. Dlatego zazwyczaj mija dużo czasu (lata) od pierwszego doświadczenia do publikacji wyników, ponieważ takie eksperymenty trzeba powtarzać i potwierdzać zarówno w kosmosie, jak i w analogowych warunkach na Ziemi.

Nie mniej jednak faktem jest, że dotychczasowe misje kosmiczne dostarczyły ważnych informacji dla medycyny, zarówno tej kosmicznej jak i ziemskiej. Podczas misji zobaczyliśmy występowanie objawów chorobowych, które zainicjowały i zintensyfikowały badania naukowe na Ziemi. No i w końcu fizyka – stacja kosmiczna jest doskonałym laboratorium, w którym można odpowiadać na fundamentalne pytania z nauk fizycznych. Bez takich laboratoriów jak na przykład Laboratorium Zimnych Atomów (z ang.: Cold Atom Labotratory), nie dałoby się studiować zjawisk kwantowych, co zapewnia jedynie środowisko mikrograwitacji.

Mówiła Pani również o Księżycu i Marsie, z którymi związane są poważne wyzwania. Czy uwzględniając dotychczasowe dokonania i wiedzę na temat organizmu człowieka możemy ze spokojem powiedzieć: „Tak, ludzie są gotowi do życia na Księżycu lub Marsie.”?

Nie jesteśmy jeszcze gotowi do życia na Księżycu lub Marsie i w najbliższej przyszłości nie będziemy. Mamy tylko jeden dom, który umożliwia nam życie. Te miejsca, o których mówimy nigdy nie będą nam zapewniały takich warunków do normalnego funkcjonowania, jak na Ziemi. Dzisiaj nie posiadamy możliwości technicznych, aby takie warunki stworzyć. 

Nie jesteśmy również jeszcze gotowi na przykładowo kilkumiesięczne misje badawcze na Księżyc i tym bardziej na kilkuletnie misje na Marsa. Dzisiaj mamy realny plan bytowania na stacji orbitującej wokół Księżyca, z której na krótko będziemy podróżowali na powierzchnię Księżyca i z powrotem. Minie jednak przynajmniej dekada, zanim na jego powierzchni zbudujemy w pełni funkcjonalny habitat. Misja na Marsa pozostaje dzisiaj nieosiągalna, ponieważ technologia, którą dysponujemy nie potrafi jeszcze zapewnić bezpieczeństwa człowieka na wiele miesięcy lotu kosmicznego. Dlatego naszym pierwszym przystankiem jest Księżyc, na którym zbudujemy stację terenową i dopiero z tym doświadczeniem będziemy gotowi na wyprawy na Marsa. 

Zadam pytanie być może o daleką przyszłość i częściowo nawiązujące do fantastyki. Co w przypadku ewentualnego wykrycia mikroorganizmów lub bakterii przez astronautów podczas misji? Czy dzisiaj myśli się o takich rzeczach? Jak przygotować się na takie zdarzenie i co będzie ono oznaczać dla nauki?

Po pierwsze trzeba podkreślić, że prawdopodobieństwo wykrycia przez astronautów pozaziemskiego życia podczas misji kosmicznych jest niewielkie. Nawet jeśli mikroorganizmy byłyby obecne na Księżycu czy Marsie, to ludzie będą dysponowali bardzo ograniczonymi narzędziami, które pomogą im je odkryć i potwierdzić, że to mikroorganizmy, których naturalnym siedliskiem jest inna planeta, a nie zanieczyszczenie przywiezione z Ziemi.

Dlatego najprawdopodobniej, jeśli takie odkrycie będzie miało miejsce, stanie się to w wyspecjalizowanych laboratoriach na Ziemi, do których trafią próbki z Księżyca i Marsa. Ryzyko zanieczyszczenia innych planet mikroorganizmami ziemskimi jest realne, dlatego sprzęt, który wysyłamy do pobrania musi być sterylny.

Takie próbki, także w warunkach sterylnych będą badane na Ziemi. Procedury ochrony innych ciał niebieskich są opracowywane w biurach ochrony planetarnej ESA i NASA. Moi koledzy i koleżanki z ESA pracują już nad planem badania próbek, które zostaną przywiezione z Marsa w ramach misji Mars Sample Return w następnej dekadzie. 

Dziękuję za rozmowę!

Interesujesz się kosmosem i chciałbyś wiedzieć więcej na temat eksploracji, przemysłu, wojska i nowych technologii? Dołącz do grona naszej społeczności zapisując się do newslettera i zaobserwuj nas na social mediach, aby zawsze być na bieżąco!