بقای انسان در فضا با «فضاپزشکی»؛ ماجرا چیست؟

کد خبر: ۲۲۴۸۶۴

تاریخ: ۱۸ مهر ۱۴۰۴ - ۱۰:۱۵

«فضاپزشکی» یا «پزشکی فضایی» شاخه‌ای از علوم پزشکی و زیست‌فضانوردی است که به بررسی اثرات فیزیولوژیکی، روانی و محیطی سفر فضایی بر بدن انسان می‌پردازد. این علم با توجه به قصد بشر برای سفر به اعماق فضا و سکنی گزیدن در سیاره‌ها یا قمرهای دیگر، برای حفظ بقا و تولید مثل انسان، حیاتی است.

به گزارش نبض بازار، پزشکی فضایی شاخه‌ای از علوم پزشکی است که به مطالعه اثرات فیزیولوژیکی، روانی و محیطی سفر فضایی بر بدن انسان می‌پردازد. این علم به منظور حفظ سلامت، پیشگیری از بیماری و فراهم‌سازی شرایط زیست در فضا توسعه یافته است.

بدن انسان در محیط فضا در معرض شرایطی مانند بی‌وزنی (Microgravity)، تابش‌های کیهانی، تغییرات فشار، دمای بالا و انزوا قرار دارد و فضاپزشکی با هدف حفظ عملکرد طبیعی بدن در این محیط‌های شدیداً متفاوت با زمین عمل می‌کند.

هدف اصلی فضاپزشکی حفظ سلامت، پیشگیری از بیماری‌ها و توانبخشی فضانوردان در تمام مراحل مأموریت‌های فضایی، از پرتاب تا بازگشت به زمین است.

در محیط فضا، بدن انسان در معرض عواملی قرار دارد که در زمین هرگز تجربه نمی‌کند. برای مثال شرایط بی‌وزنی، تشعشعات کیهانی، انزوا و فشار روانی، تغییرات فشار و اکسیژن و محدودیت‌های فیزیولوژیکی در محیط‌های بسته، همگی از عواملی هستند که بدن انسان را در فضا تهدید می‌کنند و پزشکی فضایی با ترکیب دانش پزشکی، فیزیولوژی، مهندسی زیستی و روان‌شناسی، راه‌حل‌هایی برای مقابله با این شرایط ارائه می‌دهد.

تاریخچه فضاپزشکی

در دهه ۱۹۵۰، پژوهش‌ها در حوزه فضاپزشکی همزمان با پرتاب نخستین ماهواره‌ها و آزمایشات روی حیوانات (میمون‌ها و سگ‌ها) آغاز شد تا تأثیر پروازهای زیرمداری بر بدن بررسی شود.

سپس در دهه ۱۹۶۰، پروازهای انسانی در ماموریت‌های مرکوری(Mercury) و جمینای(Gemini) در آمریکا و وستوک(Vostok) در شوروی، پایه‌های اصلی فضاپزشکی را بنا نهادند و در دهه ۱۹۷۰ تا به امروز، مأموریت‌های اسکای‌لب(SkyLab)، شاتل‌های فضایی و ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) امکان مطالعات بلندمدت فیزیولوژیکی را فراهم کرده‌اند.

امروزه آژانس‌های فضایی از جمله ناسا، آژانس فضایی اروپا، روسکاسموس و سازمان هوافضای ژاپن و شرکت‌های خصوصی مانند اسپیس‌ایکس(SpaceX) و بلو اوریجین(Blue Origin)، واحدهای اختصاصی فضاپزشکی دارند.

شاخه‌های اصلی فضاپزشکی

پزشکی فضایی پنج حوزه تخصصی را در بر می‌گیرد.

حوزه فیزیولوژی فضایی(Space Physiology) به مطالعه واکنش بدن به شرایط بی‌وزنی، تابش فضایی و فشارهای ناشی از حضور در فضا می‌پردازد.

حوزه پزشکی پرواز(Aerospace Medicine) سلامت خدمه در مراحل پرتاب، بازگشت و پروازهای زیرمداری را بررسی می‌کند.

حوزه روان‌پزشکی فضایی(Space Psychiatry) کنترل استرس، انزوا و عملکرد گروهی در محیط‌های محدود را واکاوی می‌کند.

حوزه زیست‌پزشکی(Space Biomedical Research) پژوهش‌های سلولی و مولکولی در شرایط بی‌وزنی را انجام می‌دهد.

در نهایت، حوزه تله‌مدیسین فضایی(Space Telemedicine) وظیفه استفاده از سامانه‌های ارتباطی برای تشخیص و درمان از راه دور را بر عهده دارد.

تأثیرات فضا بر بدن انسان

بی‌وزنی: قرار گرفتن در شرایط بی‌وزنی در طولانی‌مدت، تغییرات گسترده‌ای در سیستم‌های بدن ایجاد می‌کند که از جمله آنها می‌توان به آتروفی و تحلیل رفتن عضلات، به‌ویژه در پاها و پشت و کاهش قدرت فیزیکی، تحلیل استخوان(osteopenia) و کاهش تراکم آن تا یک درصد در هر ماه، مشکلات قلبی-عروقی نظیر کاهش حجم خون و کاهش فشار خون، اختلال در سیستم عصبی و تغییر در تعادل، جهت‌یابی و حرکت چشم‌ها و سرانجام، اختلال در سیستم ایمنی بدن نظیر کاهش کارایی پاسخ ایمنی و افزایش حساسیت به عفونت اشاره کرد.

تابش فضایی: فضانوردان در مدار یا فراتر از میدان مغناطیسی زمین در معرض پرتوهای کیهانی(GCRs) و تابش خورشیدی قرار دارند که اثرات آن شامل افزایش خطر ابتلا به انواع سرطان، آسیب به دی‌ان‌ای، آب‌مروارید و اختلالات عصبی است.

تغییرات در مایعات بدن: در شرایط بی‌وزنی، مایعات از پاها به سمت سر جابجا می‌شوند که منجر به تورم صورت، گرفتگی سینوس‌ها، افزایش فشار درون جمجمه و در برخی موارد اختلال بینایی می‌شود.

اثرات روان‌شناختی: محیط محدود، انزوا، فقدان ارتباط مستقیم با خانواده و چرخه‌های نوری غیرطبیعی می‌تواند منجر به اضطراب، افسردگی، اختلال خواب، کاهش کارایی گروهی و خستگی ذهنی شود.

اقدامات پزشکی و پیشگیرانه در فضا

برای آنکه فضانوردان در شرایط بی‌وزنی، دچار عوارض ناشی از آن نشوند، باید نسبت به انجام تمرین‌های فیزیکی اقدام کنند. بنابراین فضانوردان روزانه حدود ۲ ساعت ورزش می‌کنند تا از تحلیل عضلات و استخوان خود جلوگیری کنند.

ابزارهای اصلی برای انجام این تمرینات ورزشی شامل دوچرخه ثابت، دستگاه مقاومت مکانیکی و تردمیل با بندهای نگه‌دارنده است.

تغذیه

رژیم غذایی فضایی باید متعادل، سرشار از کلسیم، غنی از پروتئین و دارای مکمل‌های ویتامین D باشد.

فضانوردان در مأموریت‌های طولانی از غذاهای خشک‌شده، منجمد و گاهی تازه (کشت‌شده در ایستگاه فضایی) استفاده می‌کنند که این غذاها باید مواد مغذی مورد نیاز بدن آنان را در شرایط اقامت فضایی و عدم دسترسی به بسیاری از غذاهای رایج روی زمین تامین کند.

مراقبت‌های پزشکی در پرواز فضایی

فضاپیماها به کیت‌های پزشکی (Space Medical Kits) مجهز هستند که شامل دارو، وسایل جراحی سبک، تجهیزات احیاء و دستگاه‌های پایش علائم حیاتی است.

برای مثال در ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) سیستم تله‌مدیسین یا پزشکی از راه دور فعال است و پزشکان از روی زمین، وضعیت خدمه را به‌صورت روزانه پیگیری می‌کنند.

غربالگری و آموزش فضانوردان

غربالگری و آموزش فضانوردان یکی از پیچیده‌ترین و دقیق‌ترین فرآیندها در دنیای علوم فضایی است، چرا که انسان در محیط فضا با شرایطی روبرو می‌شود که روی زمین هیچ تجربه‌ مشابهی وجود ندارد.

فضانوردان پیش از اعزام به مأموریت‌های فضایی، تحت آزمایش‌های پزشکی دقیق، تمرینات شبیه‌سازی و آموزش کمک‌های اولیه قرار می‌گیرند.

ارزیابی‌های پزشکی شامل بررسی سلامت کامل قلب، ریه‌ها، بینایی، شنوایی و تعادل بدن همراه با بررسی مقاومت در برابر بی‌وزنی، نیروی گریز از مرکز و فشار بالا و همچنین ارزیابی وضعیت سیستم ایمنی و متابولیسم بدن فضانوردان است.

ضمن اینکه توانایی کار در محیط‌های بسته و استرس‌زا و پرفشار، ثبات عاطفی و مهارت در حل تعارض و توانایی کار گروهی در شرایط پرفشار در آنها ارزیابی می‌شود.

از نظر تحصیلات و آموزش نیز تحصیلات دانشگاهی در رشته‌هایی مثل مهندسی، فیزیک، پزشکی یا علوم زیستی لازم است و داوطلبان، مهارت در حل مسئله و تصمیم‌گیری سریع را می‌آموزند.

همچنین در ارزیابی‌های عملیاتی، آزمایش‌های شبیه‌سازی پرواز، تمرین‌های بقا در محیط‌های دشوار (بیابان، دریا، برف و غیره) و همچنین تست‌های عملکرد در محیط‌های انزوا مانند اتاق‌های ایزوله یا زیستگاه‌های شبیه‌سازی شده از روی شرایط حاکم بر سیاره مریخ انجام می‌شود.

فناوری‌های نوین در فضاپزشکی

فناوری‌های نوین در فضاپزشکی نقش مهمی در حفظ سلامت فضانوردان در مأموریت‌های طولانی‌مدت فضایی دارند. امروزه از سامانه‌های پایش زیستی پیشرفته مانند حسگرهای پوشیدنی و نانوحسگرها برای اندازه‌گیری مداوم علائم حیاتی، سطح اکسیژن، فشار و ترکیب خون در شرایط بی‌وزنی استفاده می‌شود. هوش مصنوعی نیز برای تحلیل داده‌های پزشکی و پیش‌بینی مشکلات احتمالی مانند تحلیل عضلات یا کاهش تراکم استخوان به کار می‌رود. علاوه بر این، تله‌مدیسین (پزشکی از راه دور) امکان ارتباط لحظه‌ای با پزشکان روی زمین را فراهم کرده است.

در زمینه درمان نیز پژوهش‌ها روی چاپ سه‌بعدی بافت‌های زیستی، داروهای هوشمند و شبیه‌سازهای واقعیت مجازی برای آموزش پزشکی فضانوردان در حال گسترش است. این فناوری‌ها به فضانوردان کمک می‌کنند تا حتی در محیط‌های دور از زمین مانند مریخ یا اعماق فضا بتوانند سلامت خود را حفظ کنند و به درمان‌های لازم دسترسی داشته باشند.

بنابراین با «تله‌مدیسین هوشمند» از هوش مصنوعی برای تشخیص خودکار علائم استفاده می‌شود و زیست‌حسگرهای پوشیدنی وظیفه نظارت مداوم بر علائم حیاتی و ترکیب بدن را بر عهده دارند.

از فناوری زیست‌چاپ سه‌بعدی نیز برای چاپ بافت‌های انسانی جهت درمان زخم یا سوختگی در فضا استفاده می‌شود.

همچنین داروسازی در فضا و تولید دارو از سلول‌ها و میکروارگانیسم‌ها در محیط بی‌وزنی انجام می‌پذیرد تا فضانوردان از ارسال محموله‌های مضاعف دارویی از زمین بی‌نیاز شوند.

در آینده نزدیک از ربات‌های پزشک مستقل نیز برای جراحی یا مراقبت اضطراری بدون حضور پزشکان انسانی استفاده خواهد شد.

چالش‌ها و آینده فضاپزشکی

چالش‌های کنونی در حوزه فضاپزشکی شامل نبود جاذبه و اثرات بلندمدت آن بر عضلات، استخوان‌ها و بینایی، خطر بالای تابش در مأموریت‌های بین‌سیاره‌ای، محدودیت امکانات درمانی در فضا و ارتباط همراه با تأخیر در مأموریت‌های مریخی (۲۰ دقیقه یا بیشتر) است که دانشمندان با تلاش بی وقفه در حال حل این چالش‌ها هستند.

پزشکی فضایی به سوی توسعه سامانه‌های خودکار، زیست‌پایه و پیش‌بینانه پیش می‌رود و فضانوردان در آینده، با کمک هوش مصنوعی، تجهیزات خودترمیم و سیستم‌های پشتیبان حیات زیستی می‌توانند برای مدت‌های طولانی در ماه یا مریخ زندگی کنند.

سخن پایانی

در این گزارش دریافتیم که پزشکی فضایی شاخه‌ای از علوم پزشکی است که به مطالعه و حفظ سلامت انسان در شرایط ویژه فضا می‌پردازد. این رشته بررسی می‌کند که بی‌وزنی، تابش کیهانی، انزوا و فشار روانی چگونه بر بدن فضانوردان تأثیر می‌گذارند و چگونه می‌توان از بروز آسیب‌های جسمی و روانی آن جلوگیری کرد.

پزشکان فضایی به موضوعاتی مانند تحلیل عضلات و استخوان‌ها، تغییرات در سیستم قلبی‌عروقی و ایمنی، اختلالات خواب و سازگاری روانی توجه ویژه دارند و هدف اصلی پزشکی فضایی را پیشگیری، پایش و درمان مشکلات سلامت در فضا می‌دانند تا فضانوردان بتوانند مأموریت‌های طولانی‌مدت را با کمترین خطر انجام دهند.

پزشکی فضایی یکی از بنیادی‌ترین حوزه‌های علوم فضایی است که امکان زیست انسان در محیط‌های ماورای زمین را فراهم می‌کند. پیشرفت در این زمینه نه‌تنها برای مأموریت‌های فضایی، بلکه برای کاربردهای زمینی مانند درمان بیماران در محیط‌های دورافتاده، پایگاه‌های زیرزمینی یا قطبی نیز ارزشمند است.

منبع: ایسنا