Ľudské telo vzniklo pre život na Zemi.
Máme gravitáciu, atmosféru, prirodzený deň a noc a naše svaly aj kosti sú od narodenia prispôsobené tomu, že musia neustále bojovať s vlastnou hmotnosťou.
Vo vesmíre sa však pravidlá zmenia.
Na obežnej dráhe astronaut prakticky neustále padá okolo Zeme, takže zažíva stav mikrogravitácie. A telo začne reagovať takmer okamžite.
Tvár opuchne. Nohy sa opticky stenčia. Rovnovážny systém nevie, čo sa deje. Svaly a kosti sa prestanú používať tak intenzívne ako na Zemi.
A čím dlhšie pobyt trvá, tým zaujímavejšie — a problémovejšie — zmeny nastávajú.
Dôležité však je, že neexistuje presná hranica typu „na 30. deň sa stane toto“. Zmeny prebiehajú postupne a medzi jednotlivými astronautmi sa líšia.
Prvé hodiny: tekutiny sa presunú smerom k hlave
Na Zemi gravitácia ťahá krv a ďalšie telesné tekutiny smerom do dolnej časti tela.
Vo vesmíre tento efekt prakticky zmizne.
Tekutiny sa preto začnú presúvať smerom k hrudníku a hlave.
Výsledok vidno aj na fotografiách astronautov:
tvár je guľatejšia a opuchnutejšia, zatiaľ čo nohy pôsobia tenšie.
ESA tento jav opisuje ako „puffy face and chicken legs“. Už počas približne prvého dňa môže objem nôh klesnúť až približne o liter.
Astronaut zároveň môže mať pocit upchatého nosa podobný nádche.
Telo však nechápe, že je vo vesmíre. Zvýšené množstvo tekutiny v hornej časti tela interpretuje ako prebytok.
A začne sa ho zbavovať.
Prvé 2 až 3 dni: vesmírna nevoľnosť
Mozog dostane poriadny zmätok.
Na Zemi si udržiavame rovnováhu kombináciou zraku, vnútorného ucha a informácií zo svalov a kĺbov.
Vo vesmíre však vnútorné ucho neposkytuje rovnaké informácie o smere „hore“ a „dole“.
Mozog teda dostáva protichodné signály.
Výsledkom môže byť space adaptation syndrome, teda syndróm adaptácie na vesmír.
Podľa NASA sa objavuje až približne u 73 % členov posádok počas prvých dní letu. Medzi príznaky patria nevoľnosť, dezorientácia, bolesti hlavy, nechutenstvo, únava a niekedy aj zvracanie. Typicky trvajú približne 2 až 3 dni.
Áno, prvé dni vysnívanej cesty do vesmíru môžete stráviť tým, že vám je na grcanie.
Romantika kozmonautiky.
Po týždni: mozog si začína zvykať
Po niekoľkých dňoch sa väčšina astronautov začne v mikrogravitácii pohybovať prirodzenejšie.
Mozog sa naučí, že:
podlaha nemusí byť dole,
strop nemusí byť hore,
a predmet, ktorý pustíte, nespadne.
Nevoľnosť spravidla ustupuje a astronaut začne prostredie vnímať ako nové „normálne“.
Ale zatiaľ čo mozog sa adaptuje, iné časti tela začínajú zisťovať, že gravitácia už od nich veľa práce nechce.
A to je problém.
Svaly dostanú signál: už vás tak veľmi nepotrebujeme
Na Zemi pracujú svaly nôh, chrbta a trupu prakticky neustále.
Aj keď iba stojíte.
Vo vesmíre nemusíte niesť vlastnú hmotnosť.
Stačí jemne zatlačiť rukou do steny a odletíte na druhý koniec modulu.
Telo je veľmi efektívny systém. Ak zistí, že určitú svalovú hmotu nepotrebuje, začne ju redukovať.
Bez pravidelného cvičenia by astronauti preto pomerne rýchlo strácali svalovú hmotu a silu. NASA uvádza, že svaly v mikrogravitácii ubúdajú rýchlejšie než za bežných podmienok na Zemi.
Preto astronauti na ISS cvičia prakticky každý deň.
Nie preto, že by sa chceli na Instagram vrátiť s tehličkami na bruchu.
Cvičenie je súčasťou zdravotnej ochrany.
Po niekoľkých týždňoch: astronaut môže byť vyšší
Toto patrí medzi najzábavnejšie vedľajšie účinky pobytu vo vesmíre.
Bez gravitácie tlačiacej stavce k sebe sa chrbtica môže mierne natiahnuť.
Astronauti môžu byť počas pobytu vo vesmíre až približne o 3 % vyšší, čo pri vysokom človeku môže znamenať niekoľko centimetrov. Po návrate na Zem sa výška postupne vráti späť.
Takže vesmír vás teoreticky môže spraviť vyšším.
Bohužiaľ iba dočasne.
A navyše môže byť natiahnutie chrbtice spojené s bolesťami chrbta.
Po mesiaci: problémom sa začínajú stávať kosti
Kosť nie je mŕtvy kus materiálu.
Je to živé tkanivo, ktoré sa neustále odbúrava a znovu vytvára.
Na Zemi dostáva kostra pravidelný mechanický signál:
musíš zostať silná, pretože nesieš človeka proti gravitácii.
Vo vesmíre tento signál výrazne zoslabne.
Výsledkom je úbytok kostných minerálov.
NASA uvádza, že nosné kosti môžu počas dlhších misií strácať priemerne približne 1 až 1,5 % minerálnej hustoty za mesiac.
To je brutálne číslo, keď si uvedomíte, že pri osteoporóze na Zemi sa podobné zmeny riešia v horizonte rokov.
Vo vesmíre ich dokážete pozorovať v mesiacoch.
Uvoľnený vápnik môže narobiť ďalší problém
Keď sa kostné tkanivo odbúrava, časť vápnika sa uvoľňuje do krvi a následne sa vylučuje močom.
To zvyšuje jeden ďalší nepríjemný problém:
riziko obličkových kameňov.
A obličkový kameň nie je zrovna vec, ktorú by ste chceli dostať 400 kilometrov nad Zemou.
NASA preto sleduje hydratáciu astronautov, zloženie ich moču aj metabolizmus kostí.
Srdce a krvný obeh sa tiež prispôsobujú
Na Zemi musí srdcovo-cievny systém bojovať s gravitáciou.
Keď stojíte, krv má tendenciu hromadiť sa v nohách a organizmus ju musí aktívne dostať späť k srdcu a mozgu.
Vo vesmíre tento problém zmizne.
Telo preto postupne upraví objem krvi a spôsob fungovania obehu.
ESA uvádza, že objem krvnej plazmy môže vo vesmíre klesnúť približne o 20 %.
To môže byť v mikrogravitácii úplne zvládnuteľné.
Zábava začne po návrate na Zem.
Prečo niektorí astronauti po pristátí ledva stoja?
Po mesiacoch v mikrogravitácii sa telo prispôsobí prostrediu, kde krv nemusí bojovať proti gravitácii.
Potom astronaut pristane na Zemi.
A gravitácia zahlási:
„Nazdar, som späť.“
Krv začne opäť klesať smerom k nohám.
Obehový systém však nemusí byť okamžite schopný reagovať tak efektívne ako pred letom.
Astronaut môže pociťovať:
závraty, slabosť, neistotu pri chôdzi alebo pokles krvného tlaku pri postavení.
NASA tento stav označuje ako post-flight orthostatic intolerance.
Aj preto astronauti po návrate často vyzerajú, akoby sa museli znovu učiť normálne chodiť.
Do istej miery presne to robia.
Po niekoľkých mesiacoch: meniť sa môžu aj oči
Presun telesných tekutín k hlave nemusí zostať iba pri opuchnutej tvári.
Dlhodobé zmeny tlaku a distribúcie tekutín môžu ovplyvniť aj oči.
NASA sleduje jav označovaný ako Spaceflight Associated Neuro-ocular Syndrome, skrátene SANS.
U niektorých astronautov sa objavili zmeny štruktúry oka a zraku po dlhších pobytoch vo vesmíre. NASA práve preto skúma zariadenia, ktoré sťahujú tekutiny späť smerom do dolnej časti tela.
Nie každý astronaut má rovnaký problém a presný mechanizmus stále patrí medzi aktívne oblasti výskumu.
Potom je tu radiácia
Medzinárodná vesmírna stanica stále obieha relatívne blízko Zeme a určitú ochranu jej poskytuje zemská magnetosféra.
Aj tam však astronauti dostávajú vyššie dávky kozmického žiarenia než ľudia na povrchu.
Mimo nízkej obežnej dráhy je situácia ešte horšia.
Vo vesmíre človeka ohrozujú najmä:
častice zachytené magnetickým poľom Zeme, energetické častice zo Slnka a galaktické kozmické žiarenie.
Dlhodobé vystavenie zvyšuje obavy z poškodenia DNA a z dlhodobého rizika rakoviny, katarakty či ďalších ochorení.
Pri lete na Mars je práve radiácia jedným z najväčších nevyriešených problémov.
Čo sa deje približne po roku?
Tu máme jednu výnimočne zaujímavú skúsenosť.
Astronaut Scott Kelly strávil na ISS 340 dní, zatiaľ čo jeho identické dvojča Mark Kelly zostalo na Zemi.
NASA tak získala vzácnu možnosť porovnať dvoch geneticky veľmi podobných ľudí v úplne odlišných prostrediach.
A výsledky ukázali niečo zaujímavé:
ľudské telo je zároveň veľmi zraniteľné aj neuveriteľne prispôsobivé.
Po roku sa mení aj fungovanie génov
DNA Scotta Kellyho sa samozrejme „nezmenila na vesmírnu DNA“, ako niektoré titulky kedysi preháňali.
Menila sa však aktivita niektorých génov, teda génová expresia.
NASA zaznamenala zmeny súvisiace napríklad s reakciami imunitného systému, opravou DNA či stresom organizmu.
Väčšina sledovaných zmien sa po návrate postupne vrátila bližšie k pôvodnému stavu, hoci malá časť zostávala zmenená aj neskôr.
To je jeden z dôvodov, prečo NASA dlhé misie tak intenzívne skúma.
Šesť mesiacov na ISS a trojročná cesta na Mars nie sú pre ľudské telo to isté.
Zvláštne sa správali dokonca teloméry
Teloméry sú ochranné konce chromozómov a často sa spájajú s biologickým starnutím.
Výskumníci očakávali všeličo.
Ale počas Kellyho pobytu vo vesmíre sa jeho teloméry v priemere predĺžili.
Po návrate na Zem sa veľká časť z nich veľmi rýchlo opäť skrátila a niektoré boli dokonca kratšie než pred letom.
To rozhodne neznamená, že vesmír omladzuje.
Skôr to ukázalo, aké komplikované biologické reakcie môže dlhodobý pobyt mimo Zeme vyvolať.
Imunitný systém sa mení, ale nezrúti sa
Uzavreté prostredie, stres, mikrogravitácia, zmena spánku a radiácia ovplyvňujú aj imunitný systém.
NASA zaznamenáva zmeny imunitných reakcií počas dlhodobých letov.
Dobrou správou z experimentu s Kellym bolo, že jeho imunitný systém dokázal vo vesmíre primerane reagovať na očkovanie proti chrípke.
Človek teda po roku na obežnej dráhe nie je biologicky rozbitý.
Organizmus sa však neustále prispôsobuje veľmi nezvyčajnému prostrediu.
Mozog a výkon prekvapivo držia
Mohli by sme očakávať, že rok v plechovej stanici stovky kilometrov nad Zemou človeku úplne rozhodí mozog.
Výsledky Kellyho misie však boli v tomto smere povzbudivé.
Počas letu nedošlo k významnému celkovému poklesu jeho kognitívneho výkonu v porovnaní s kratšími misiami. Väčšie zhoršenie rýchlosti a presnosti niektorých testov sa objavilo až po návrate na Zem.
To mohlo súvisieť s opätovnou adaptáciou na gravitáciu, stresom a veľmi nabitým programom po pristátí.
Po roku je telo stále funkčné — ale stojí to veľa práce
Tu je dôležitá vec.
Astronauti nie sú normálni ľudia, ktorých niekto zavrie na rok do kapsuly a sleduje, čo sa stane.
Sú extrémne dobre vybraní, trénovaní a počas misie majú:
kontrolovanú stravu, zdravotné sledovanie a predovšetkým intenzívny tréning.
Na ISS trávia cvičením približne hodiny denne práve preto, aby obmedzili stratu svalov, kostí a kondície.
Bez týchto opatrení by boli následky mikrogravitácie podstatne horšie.
NASA uvádza, že aeróbne aj odporové cvičenie je zásadné pre udržanie svalov, kostí, srdca a koordinácie počas letu.
Čo by sa stalo po roku bez cvičenia?
To už by bol pekný prúser.
Presné čísla by záviseli od človeka, ale bez mechanického zaťažovania svalov a kostí by atrofia výrazne pokročila.
Práve preto má ISS špeciálne zariadenie na odporové cvičenie, ktoré simuluje niečo podobné posilňovaniu so záťažou.
Činky totiž vo vesmíre veľmi nedávajú zmysel.
Činka s hmotnosťou 100 kilogramov by síce mala stále 100 kilogramov hmotnosti, ale nevážila by tam ako na Zemi.
Takže klasický benchpress by bol dosť biedne fitko.
A čo dvojročný alebo trojročný let na Mars?
Tu sa dostávame k problému, ktorý ešte nemáme kompletne vyriešený.
Doterajšie skúsenosti pochádzajú prevažne z nízkej obežnej dráhy Zeme.
Pri ceste na Mars by astronauti čelili kombinácii:
dlhodobej mikrogravitácie, vyššej radiácie, izolácie, veľkej vzdialenosti od Zeme a obmedzených možností zdravotnej pomoci.
NASA práve tieto faktory označuje medzi päť hlavných rizík dlhodobého ľudského letu do vesmíru.
A po mesiacoch letu by posádka ešte musela pristáť na Marse a okamžite fungovať v gravitácii približne tretinovej oproti Zemi.
Nestačí teda dopraviť človeka živého na Mars.
Musí tam byť schopný vystúpiť a pracovať.
Čo sa stane po návrate na Zem?
Po pristátí sa proces otočí.
Tekutiny začnú opäť klesať smerom do dolných končatín.
Chrbtica sa začne vracať na pôvodnú dĺžku.
Rovnovážny systém sa musí znovu prispôsobiť.
Svaly opäť dostanú poriadnu robotu.
A astronaut môže mať chvíľu pocit, že jeho vlastné ruky a nohy vážia ako olovo.
Mnohé zmeny sa postupne vracajú k normálu. NASA pri ročnej misii Scotta Kellyho zistila, že veľká časť sledovaných biologických zmien bola po návrate reverzibilná. Niektoré však pretrvávali mesiace.
Takže čo sa stane s človekom po týždni, mesiaci a roku?
Veľmi zjednodušene:
Po týždni už mozog väčšinou zvládne mikrogravitáciu, ale telo má za sebou výrazný presun tekutín a začína sa meniť fungovanie svalov, obehu a chrbtice.
Po mesiaci sú už dôležité zmeny kostí a svalov, telo je adaptovanejšie na prostredie bez gravitačného zaťaženia a význam cvičenia rastie.
Po roku sa prejavuje dlhodobé pôsobenie mikrogravitácie, radiácie a izolácie na množstvo systémov — od kostí cez oči až po bunkové procesy.
Človek však stále môže fungovať pozoruhodne dobre.
A to je na celom príbehu možno najfascinujúcejšie.
Ľudské telo nebolo vytvorené pre vesmír.
Napriek tomu sa mu dokáže do neuveriteľnej miery prispôsobiť.
Otázka pred cestou na Mars teda nie je, či človek dokáže vo vesmíre prežiť rok.
To už vieme.
Otázka je:
Ako dlho tam dokáže zostať bez následkov, ktoré už nebudeme vedieť napraviť?
