Dychvyrážajúci pohľad z vesmíru so sebou totiž prináša mnohé zdravotné problémy, za ktoré môže nedostatok gravitácie. Rednutie kostí, ochabnutie svalov, zväčšovanie srdca, genetické mutácie a podľa nie až tak dávnych zistení, tiež zhoršovanie zraku.
Pri súčasných kratších misiách na Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS) sa už určité problémy s videním prejavili, po návrate však došlo k úprave. Dlhší pobyt v nulovej gravitácii, ako aj plánovaná cesta na červenú planétu, by však mohli spôsobiť aj úplnú slepotu. Prečo to tak je a ako sa tomu dá predísť sa dozviete v tomto blogu.
Misia „Rok vo vesmíre“
Astronaut Scott Kelly bol v roku 2015 na Medzinárodnej vesmírnej stanici rekordných 340 dní, čiže takmer jeden rok. Spolu videl 10 994 východov a západov slnka. No krásny výhľad nie je jediný dôvod, kvôli ktorému sa vo vesmíre zdržal tak dlho.
Išlo o jeden z najkomplexnejších pokusov o pochopenie, ako beztiažový stav vplýva na naše telo. Vedci sledovali zmeny na Scottovom tele a porovnávali ich s telom jeho identického dvojčaťa Marka, ktorý zostal na zemi. Po návrate sa Scott sťažoval na veľké zdravotné problémy ako precitlivenosť pokožky na dotyk, bolesti končatín, veľkú únavu a tiež zhoršenie zraku. Väčšina zaznamenaných abnormalít sa rýchlo vrátila do normálu. Napriek tomu uňho došlo k trvalej zmene 7-mich % génov.
Syndróm SANS
Zhoršené či rozmazané videnie, spôsobené neprítomnosťou gravitácie, sa nazýva SANS(Space flight-associated neuro-ocular syndrome). Voľne by sa dala skratka vyložiť ako syndróm poškodenia očných nervov v dôsledku letov do vesmíru.
ISS (Stock.adobe.com)Astronauti sa v dôsledku SANS najčastejšie stávajú krátkozrakými alebo sa u nich objavuje „efekt vaty“, čo znamená, že pred očami vidia rozostrené šmuhy.
Výskum tohto syndrómu je pomerne mladý. Vedci si doteraz nie sú úplne istí, čo ho spôsobuje, no existujú dve hlavné teórie.
Teória číslo 1: Príval krvi do mozgu
Na začiatku výskumu, ktorý skúmal súvislosť medzi pobytom vo vesmíre a zhoršením zraku si vedci mysleli, že problém môže súvisieť s vplyvom beztiažového stavu na náš kardiovaskulárny (srdcovocievny) systém. V zemskej gravitácii naše srdce pumpuje krv cez cievy rovnomerne do celého tela. Keďže gravitácia vo vesmíre je takmer nulová, telesné tekutiny stúpajú nahor. To oslabuje ich prúdenie v dolných častiach tela a vytvára veľký tlak na mozog, kde sa tekutiny kumulujú najviac. Zvýšený tzv. intrakraniálny (vnútrolebečný) tlak pôsobí na zrakový nerv, ktorý opuchne. V dôsledku toho dochádza k zmenám v jeho prekrvení a tiež k deformácii v zadnej časti očnej gule.
Oftalmologická ambulancia vo vesmíre
Astronauti majú na ISS k dispozícii rôzne oftalmologické prístroje, aby si mohli jednoducho vyšetriť oči a zrak. Napríklad tonometer, merajúci očný tlak či prístroj, ktorý po zapojení do počítača nasníma a zobrazí očné pozadie. Lekári na zemi tak môžu sledovať, v akom stave sú optické nervy astronautov. Od roku 2013 je na palube ISS tiež špičkový tzv. OCT (optická koherenčná tomografia) prístroj. Ten umožňuje vidieť každý detail vo vnútri oka, vrátane vrstiev buniek v sietnici. Zhodou okolností používame rovnaký typ prístroja aj na našej klinike v Martine. Koncom roka 2018 sa k astronautom na palube ISS dostal upgrade, model OCT 2. Ten pomocou špeciálneho lasera dokáže „sledovať“ pohyb krvi v cievach sietnice a zobraziť ich (tzv OCT angiografia).
Teória číslo 2: Hromadenie mozgovomiechovej tekutiny
S novou teóriou prišiel Noam Alperine, profesor rádiológie a biomedicínskeho inžinierstva v Miami. On a jeho tím skúmali mozog siedmich astronautov po dlhodobých vesmírnych misiách a deviatich ďalších, ktorí boli v beztiažovom stave kratší čas. Magnetická rezonancia odhalila zaujímavé zistenie: zmena štruktúry oka pravdepodobne súvisí s mozgovomiechovou tekutinou.
Tento priehľadný mok obklopuje mozog a miechu. Okrem toho, že tlmí nárazy, tiež filtruje nečistoty, rozvádza živiny a čo je v Alperinovom výskume podstatné, kontroluje vyrovnávanie tlaku. Vždy, keď sa napríklad postavíme zo sedu, náš organizmus sa musí vysporiadať so zmenou tlaku. V nulovej gravitácii však telo astronauta nevníma zmeny polôh tak, ako na zemi, organizmus je zmätený a mozgovomiechová tekutina sa hromadí. Keď začne tlačiť na očný nerv, spôsobí opuch a deformáciu zadnej časti očnej gule.
Deformácia zadnej časti oka (YouTube)Chlapci v kozme neplačú. A dievčatá tiež nie.
Nie, že by astronauti mali zakázané emócie. Za absenciu sĺz môže nedostatok gravitácie. Beztiažový stav spôsobuje, že slzy nepadajú k zemi. Jednoducho sa hromadia v oku, vznášajú sa okolo očnej gule a tvoria obal z vody.
Modré záblesky z radiácie
Absencia gravitácie nie je vo vesmíre to jediné, čo ohrozuje naše oči. Nebezpečné je tiež priame slnečné žiarenie, pred ktorým astronauta nechráni zemská atmosféra tak, ako nás. Preto sa im môže stať, že si oči doslova popália. Mnoho z nich sa tiež sťažuje na modré záblesky, ktoré vidia dokonca aj vtedy, keď majú zatvorené oči. Spôsobujú ich nabité častice vesmírneho žiarenia. Astronauti sú im vystavení bez akejkoľvek ochrany.
Problém so zrakom rieši umelá gravitácia. No dokážeme ju vyrobiť?
Cesta človeka na Mars bude trvať minimálne niekoľko mesiacov. To by oči astronautov nemuseli v zdraví zvládnuť. Potenciálne riešenie ste už mohli vidieť vo viacerých sci-fi príbehoch. Hovorím o umelej gravitácii, ktorá je nádejou pre budúcnosť dlhých vesmírnych misií. No na rozdiel od sveta strieborného plátna, v skutočnom živote je takáto technológia veľmi problematická.
Záber z filmu 2001: Vesmírna odysea (YouTube)Existujú tri hypotetické spôsoby, ako by ju bolo možné vyrobiť:
1. Dostredivá sila
Najčastejším a zrejme najrealistickejším konceptom generovania umelej gravitácie je dostredivá sila, tvorená rotáciou.
Možno si pamätáte známu scénu z filmu 2001: Vesmírna odysea, v ktorej jeden z členov posádky behá vo veľkom, krútiacom sa prstenci. Takáto konštrukcia sa objavuje vo viacerých sci-fi príbehoch. Dôvodom nie je len snaha o vytvorenie futuristického dojmu. Ide vlastne o obrovskú centrifúgu, ktorá generuje umelú gravitáciu. Tým, že rotuje, vytvára vo svojom centre dostredivú silu, ktorá sa rozpína smerom do strán a tlačí obyvateľov lode k vonkajšej strane prstenca. Umožňuje im tak kráčať po zemi.
Záber z filmu 2001: Vesmírna odysea (YouTube)Ako to funguje si najjednoduchšie predstavíte na príklade, ktorý určite všetci poznáte zo zábavných parkov. Možno ste si niekedy vyskúšali atrakciu, kde vás roztočia vo veľkom valci a bez toho, aby ste sa museli pripútať, vás energia „pripúta“ k stene. Alebo ste sa niekedy stretli s pokusom, pri ktorom napríklad roztočíte olivu v pohári a tá nevypadne, ani keď pohár otočíte dolu dnom.
(YouTube)Aj keď je metóda rotujúceho prstenca najrealistickejším riešením na tvorbu umelej gravitácie, stále ju nedokážeme zrealizovať.
V čom je problém? Čím menšie sú rozmery prstenca, tým rýchlejšie otáčky potrebuje k produkovaniu dostatočnej energie na tvorbu umelej gravitácie a naopak. Ak by sme chceli napodobniť zemskú príťažlivosť v prstenci s polomerom 56 metrov, musel by sa otočiť raz za 15 sekúnd. K predĺženiu tohto času aspoň na 30 sekúnd by sme už potrebovali prstenec s polomerom 224 metrov. Viete si teda predstaviť, ako gigantický by musel byť prstenec, v ktorom by sme sa necítili ako na kolotoči. Súčasná technológia neumožňuje postaviť podobne rozmerné zariadenie, ktoré by vydržalo nápor svojej vlastnej energie.
Ak by sme však tento problém aj nejako vyriešili, ďalšími prekážkami sú financie a materiál, potrebný na konštrukciu. Celý projekt by stál trilióny eur a na stavbu by nemuseli stačiť ani celosvetové zásoby hliníku.
2. Magnetizmus
Vedci už dnes s využitím magnetického poľa dokážu vytvoriť plochy so simulovanou zemskou príťažlivosťou, ktoré prinútia malé objekty levitovať. Teoreticky by teda bolo možné takto produkovať umelú gravitáciu aj pre celú vesmírnu loď. Rovnako, ako pri rotujúcom prstenci, je však aj toto riešenie zatiaľ len otázkou ďalekej budúcnosti.
V čom je problém? Generovanie gravitácie pomocou magnetického poľa zatiaľ funguje len na veľmi malej ploche. A pokiaľ by sme aj technológiu vedeli použiť vo veľkom, museli by sme postaviť vysokovýkonné generátory, na ktoré momentálne opäť nemáme ani materiál, ani finančné prostriedky.
Problémom by bol tiež vplyv magnetického poľa na kovové komponenty lode, zariadenia ako počítače a samozrejme, na zdravie posádky.
Záber z filmu 2001: Vesmírna odysea (YouTube)3. Generátor gravitácie
Hypotetickým spôsobom tvorby umelej gravitácie, často používaným v sci-fi svete, je generátor, ktorý by produkoval priamo gravitačnú silu. Zatiaľ neexistuje a ide skutočne len o vedecko-fantastickú myšlienku.
V čom je problém? Ruský inžiniér Eugene Podkletnov ešte v 90. rokoch tvrdil, že vytvoril zariadenie, ktoré dokáže generovať gravitačno-magnetické pole. Nikdy ale dokázal, že by naozaj fungovalo. V roku 2006 sa o podobnú technológiu pokúsili aj v NASA, no podarilo sa im vytvoriť gravitáciu iba o sile 0,0001 G, čo je jedna desaťtisícina skutočnej zemskej príťažlivosti.
Ak by takéto zariadenie raz naozaj malo existovať, musí mu predchádzať obrovský pokrok vo vede. Nádejou je objavenie hypotetických „gravitonov“, častíc, ktoré majú prenášať gravitačnú silu.