منذ أول رحلة طيران مستمرة لطائرة تعمل بالطاقة في كيتي هوك بولاية نورث كارولينا (الولايات المتحدة) في عام 1903 ، أصبح الطيران نشاطًا دوليًا رئيسيًا. تشير التقديرات إلى أنه في الفترة من 1960 إلى 1989 ، زاد العدد السنوي للمسافرين الجويين للرحلات المنتظمة من 20 مليونًا إلى أكثر من 900 مليون (Poitrast and deTreville 1994). أصبحت الطائرات العسكرية أنظمة أسلحة لا غنى عنها للقوات المسلحة للعديد من الدول. ساهم التقدم في تكنولوجيا الطيران ، ولا سيما تصميم أنظمة دعم الحياة ، في التطور السريع لبرامج الفضاء مع أطقم بشرية. تحدث الرحلات الفضائية المدارية بشكل متكرر نسبيًا ، ويعمل رواد الفضاء في المركبات الفضائية والمحطات الفضائية لفترات طويلة من الزمن.
في بيئة الفضاء ، تشمل الضغوط الجسدية التي قد تؤثر على صحة طاقم الطائرة والركاب ورواد الفضاء إلى حد ما انخفاض تركيزات الأكسجين في الهواء ، وانخفاض الضغط الجوي ، والإجهاد الحراري ، والتسارع ، وانعدام الوزن ، ومجموعة متنوعة من المخاطر المحتملة الأخرى (DeHart 1992 ). تصف هذه المقالة الآثار الطبية الجوية للتعرض للجاذبية والتسارع أثناء الطيران في الغلاف الجوي وتأثيرات الجاذبية الصغرى في الفضاء.
الجاذبية والتسارع
ينتج عن الجمع بين الجاذبية والتسارع أثناء الطيران في الغلاف الجوي مجموعة متنوعة من التأثيرات الفسيولوجية التي يعاني منها طاقم الطائرة والركاب. على سطح الأرض ، تؤثر قوى الجاذبية فعليًا على جميع أشكال النشاط البدني البشري. وزن الشخص يتوافق مع القوة التي تمارس على كتلة جسم الإنسان من خلال مجال الجاذبية الأرضية. يشار إلى الرمز المستخدم للتعبير عن مقدار تسارع الجسم في السقوط الحر عند سقوطه بالقرب من سطح الأرض باسم g, والذي يتوافق مع تسارع حوالي 9.8 م / ث2 (جلاستر 1988 أ ؛ ليفريت ووينري 1985).
تسريع يحدث كلما زاد جسم متحرك من سرعته. سرعة يصف معدل الحركة (السرعة) واتجاه حركة الجسم. تباطؤ يشير إلى التسارع الذي ينطوي على انخفاض في السرعة المحددة. التسارع (وكذلك التباطؤ) هو كمية متجهة (لها مقدار واتجاه). هناك ثلاثة أنواع من التسارع: التسارع الخطي ، وتغيير السرعة دون تغيير في الاتجاه ؛ تسارع شعاعي ، تغيير في الاتجاه دون تغيير السرعة ؛ والتسارع الزاوي ، تغيير في السرعة والاتجاه. أثناء الطيران ، تكون الطائرات قادرة على المناورة في جميع الاتجاهات الثلاثة ، وقد يواجه الطاقم والركاب تسارعات خطية وشعاعية وزاوية. في مجال الطيران ، يتم التعبير عن التسارع المطبق بشكل شائع كمضاعفات التسارع الناتج عن الجاذبية. بالإقناع، G هي الوحدة التي تعبر عن نسبة التسارع المطبق على ثابت الجاذبية (Glaister 1988a ؛ Leverett and Whinnery 1985).
الديناميكا الحيوية
الديناميكا الحيوية هي العلم الذي يتعامل مع قوة أو طاقة المادة الحية وهي مجال اهتمام رئيسي في مجال طب الفضاء. تتميز الطائرات الحديثة بقدرتها العالية على المناورة وقادرة على الطيران بسرعات عالية جدًا ، مما يتسبب في قوى متسارعة على الركاب. يعتمد تأثير التسارع على جسم الإنسان على شدة ومعدل البداية واتجاه التسارع. يتم وصف اتجاه التسارع بشكل عام باستخدام نظام إحداثيات ثلاثي المحاور (س ، ص ، ض) وفيها العمودي (z) المحور موازٍ للمحور الطويل للجسم x يتم توجيه المحور من الأمام إلى الخلف ، و y محور موجه من جانب إلى جانب (Glaister 1988a). يمكن تصنيف هذه التسارعات إلى نوعين عامين: مستدام وعابر.
تسارع مستمر
عادةً ما يتعرض ركاب الطائرة (والمركبات الفضائية التي تعمل في الغلاف الجوي تحت تأثير الجاذبية أثناء الإطلاق وإعادة الدخول) إلى تسارع استجابةً لقوى الطيران الديناميكية الهوائية. قد تنتج التغييرات المطولة في السرعة التي تنطوي على تسارعات تزيد عن ثانيتين عن تغيرات في سرعة الطائرة أو اتجاه طيرانها. تنتج التأثيرات الفسيولوجية للتسارع المستمر عن التشوه المستمر لأنسجة وأعضاء الجسم والتغيرات في تدفق الدم وتوزيع سوائل الجسم (Glaister 2a).
تسارع موجب أو رأسي على طول z المحور (+Gz) يمثل مصدر القلق الفسيولوجي الرئيسي. في النقل الجوي المدني ، Gz التسارع نادر الحدوث ، ولكنه قد يحدث أحيانًا بدرجة خفيفة أثناء بعض عمليات الإقلاع والهبوط ، وأثناء الطيران في ظروف الاضطراب الجوي. قد يعاني الركاب من إحساس قصير بانعدام الوزن عند تعرضهم لهبوط مفاجئ (سلبي Gz التسارع) ، إذا كانت غير مقيدة في مقاعدهم. قد يتسبب التسارع المفاجئ غير المتوقع في إلقاء طاقم الطائرة أو الركاب على الأسطح الداخلية لمقصورة الطائرة ، مما يؤدي إلى وقوع إصابات.
على النقيض من طيران النقل المدني ، قد يؤدي تشغيل الطائرات العسكرية عالية الأداء وطائرات الرش الجوية والخطية إلى تسارع خطي وشعاعي وزاوي أعلى بشكل ملحوظ. يمكن إنشاء تسارعات إيجابية كبيرة عندما تقوم طائرة عالية الأداء بتغيير مسار رحلتها أثناء منعطف أو مناورة سحب لأعلى من غوص شديد الانحدار. +Gz خصائص أداء الطائرات المقاتلة الحالية قد تعرض الركاب لتسارع إيجابي من 5 إلى 7 G لمدة 10 إلى 40 ثانية (Glaister 1988a). قد يعاني طاقم الطائرة من زيادة في وزن الأنسجة والأطراف عند مستويات تسارع منخفضة نسبيًا تبلغ +2 فقط Gz. على سبيل المثال ، قام طيار يزن 70 كجم بمناورة طائرة ولدت +2 Gz ستشهد زيادة في وزن الجسم من 70 كجم إلى 140 كجم.
نظام القلب والأوعية الدموية هو أهم نظام عضو لتحديد التسامح العام والاستجابة لـ +Gz الإجهاد (جلاستر 1988 أ). تعود آثار التسارع الإيجابي على الرؤية والأداء العقلي إلى انخفاض تدفق الدم وتوصيل الأكسجين إلى العين والدماغ. تعتمد قدرة القلب على ضخ الدم إلى العينين والدماغ على قدرته على تجاوز الضغط الهيدروستاتيكي للدم في أي نقطة على طول نظام الدورة الدموية وقوى القصور الذاتي الناتجة عن الموجب. Gz التسريع. يمكن تشبيه الموقف بسحب منطاد مملوء جزئيًا بالماء لأعلى ومراقبة الامتداد الهابط للبالون بسبب قوة القصور الذاتي الناتجة التي تؤثر على كتلة الماء. قد يؤدي التعرض للتسارع الإيجابي إلى فقدان مؤقت للرؤية المحيطية أو فقدان كامل للوعي. قد يخاطر الطيارون العسكريون للطائرات عالية الأداء بتطوير G- الانقطاع الناتج عن التعتيم عند التعرض لبداية سريعة أو لفترات طويلة من التسارع الإيجابي في +Gz محور. تحدث حالات عدم انتظام ضربات القلب الحميدة بشكل متكرر بعد التعرض لمستويات عالية مستمرة من +Gz التسارع ، ولكنها عادة ما تكون ذات أهمية سريرية طفيفة ما لم يكن المرض موجودًا مسبقًا ؛ -Gz نادرا ما يحدث التسارع بسبب القيود المفروضة على تصميم الطائرة وأدائها ، ولكن قد يحدث أثناء الطيران المعكوس ، والحلقات الخارجية والدوران وغيرها من المناورات المماثلة. التأثيرات الفسيولوجية المرتبطة بالتعرض لـ -Gz ينطوي التسارع بشكل أساسي على زيادة ضغط الأوعية الدموية في الجزء العلوي من الجسم والرأس والرقبة (Glaister 1988a).
يُطلق على التسارعات ذات المدة المستمرة والتي تعمل بزوايا قائمة على المحور الطويل للجسم تسارع عرضي وهي غير شائعة نسبيًا في معظم حالات الطيران ، باستثناء المنجنيق والأقلاع المدعومة بالصواريخ من حاملات الطائرات ، وأثناء إطلاق أنظمة الصواريخ مثل مكوك الفضاء. إن التسارعات التي تتم مواجهتها في مثل هذه العمليات العسكرية صغيرة نسبيًا ، وعادة لا تؤثر على الجسم بشكل كبير لأن قوى القصور الذاتي تعمل بزوايا قائمة على محور الجسم الطويل. بشكل عام ، تكون التأثيرات أقل وضوحًا من في Gz التسارع. التسارع الجانبي في ±Gy المحور غير شائع ، باستثناء الطائرات التجريبية.
تسريع العبور
تعتبر الاستجابات الفسيولوجية للأفراد للتسارع العابر لفترات قصيرة أحد الاعتبارات الرئيسية في علم الوقاية من حوادث الطائرات وحماية الطاقم والركاب. تكون التسارع العابر ذات مدة قصيرة (أقل بكثير من ثانية واحدة) بحيث لا يتمكن الجسم من الوصول إلى حالة الاستقرار. يرجع السبب الأكثر شيوعًا للإصابة في حوادث الطائرات إلى التباطؤ المفاجئ الذي يحدث عندما تصطدم طائرة بالأرض أو الماء (Anton 1).
عندما تصطدم طائرة بالأرض ، تطبق كمية هائلة من الطاقة الحركية قوى مدمرة للطائرة وركابها. يستجيب جسم الإنسان لهذه القوى المطبقة بمزيج من التسارع والإجهاد. تنتج الإصابات عن تشوه الأنسجة والأعضاء والصدمات التي تصيب الأجزاء التشريحية الناتجة عن الاصطدام بالمكونات الهيكلية لقمرة القيادة و / أو المقصورة.
التسامح البشري للتباطؤ المفاجئ متغير. ستعتمد طبيعة الإصابات على طبيعة القوة المطبقة (سواء كانت تنطوي في المقام الأول على اختراق أو تأثير حاد). عند التأثير ، تعتمد القوى المتولدة على عمليات التباطؤ الطولية والأفقية التي يتم تطبيقها بشكل عام على شاغل. غالبًا ما يتم تصنيف قوى التباطؤ المفاجئ إلى مقبولة وضارة وقاتلة. محتمل تسبب القوى إصابات رضحية مثل السحجات والكدمات ؛ ضار تنتج القوى الصدمة المتوسطة إلى الشديدة والتي قد لا تكون مُسببة للعجز. تشير التقديرات إلى أن نبضة تسارع تبلغ حوالي 25 G تم الاحتفاظ به لمدة 0.1 ثانية هو حد التحمل على طول +Gz المحور ، وذلك حوالي 15 G 0.1 ثانية هو الحد الأقصى لـ -Gz المحور (انطون 1988).
تؤثر العوامل المتعددة على تحمل الإنسان للتسارع قصير الأمد. تشمل هذه العوامل حجم ومدة القوة المطبقة ، ومعدل بدء القوة المطبقة ، واتجاهها وموقع التطبيق. وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن للناس تحمل قوى أكبر بكثير عموديًا على المحور الطويل للجسم.
الإجراءات الوقائية
يعد الفحص المادي لأعضاء الطاقم لتحديد الأمراض الخطيرة الموجودة مسبقًا والتي قد تعرضهم لمخاطر متزايدة في بيئة الفضاء الجوي وظيفة رئيسية لبرامج الطب الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر الإجراءات المضادة لطاقم الطائرات عالية الأداء للحماية من الآثار الضارة للتسارع الشديد أثناء الرحلة. يجب تدريب أفراد الطاقم على إدراك أن العوامل الفسيولوجية المتعددة قد تقلل من تحملهم G ضغط عصبى. تشمل عوامل الخطر هذه التعب والجفاف والإجهاد الحراري ونقص السكر في الدم ونقص الأكسجة (Glaister 1988b).
ثلاثة أنواع من المناورات التي يستخدمها أفراد طاقم الطائرات عالية الأداء لتقليل الآثار الضارة للتسارع المستمر أثناء الطيران هي شد العضلات ، والزفير القسري ضد المزمار المغلق أو المغلق جزئيًا (الجزء الخلفي من اللسان) والتنفس بالضغط الإيجابي (Glaister 1988b ؛ DeHart 1992). تؤدي انقباضات العضلات القسرية إلى زيادة الضغط على الأوعية الدموية لتقليل التجمع الوريدي وزيادة العائد الوريدي والناتج القلبي ، مما يؤدي إلى زيادة تدفق الدم إلى القلب والجزء العلوي من الجسم. في حين أن الإجراء فعال ، إلا أنه يتطلب جهدًا شديدًا ونشطًا وقد يؤدي سريعًا إلى التعب. انتهاء الصلاحية على المزمار المغلق ، يُطلق عليه اسم مناورة فالسالفا (أو إجراء M-1) يمكن أن يزيد الضغط في الجزء العلوي من الجسم ويرفع الضغط داخل الصدر (داخل الصدر) ؛ ومع ذلك ، فإن النتيجة قصيرة الأجل وقد تكون ضارة إذا استمرت لفترة طويلة ، لأنها تقلل من عودة الدم الوريدي والناتج القلبي. يعتبر الزفير بالقوة ضد المزمار المغلق جزئيًا مضادًا أكثر فاعليةG إجهاد المناورة. يمثل التنفس تحت ضغط إيجابي طريقة أخرى لزيادة الضغط داخل الصدر. تنتقل الضغوط الإيجابية إلى نظام الشريان الصغير ، مما يؤدي إلى زيادة تدفق الدم إلى العينين والدماغ. يجب الجمع بين التنفس بالضغط الإيجابي واستخدام مضاداتG بدلات لمنع التجمع المفرط في الجزء السفلي من الجسم والأطراف.
يمارس الطاقم الجوي العسكري مجموعة متنوعة من أساليب التدريب لتعزيزها G تفاوت. تتدرب أطقم العمل بشكل متكرر في جهاز طرد مركزي يتكون من جندول متصل بذراع دوار يدور ويولد +Gz التسريع. يصبح طاقم الطائرة على دراية بطيف الأعراض الفسيولوجية التي قد تتطور ويتعلم الإجراءات المناسبة للسيطرة عليها. تم العثور على تدريب اللياقة البدنية ، وخاصة تمارين القوة لكامل الجسم ، ليكون فعالًا أيضًا. أحد أكثر الأجهزة الميكانيكية شيوعًا المستخدمة كمعدات واقية لتقليل تأثيرات +G يتكون التعرض من مضادات منفوخة بالهواء المضغوطG الدعاوى (جلاستر 1988 ب). يتكون الثوب النموذجي الذي يشبه البنطال من مثانات فوق البطن والفخذين والعجول والتي تنتفخ تلقائيًا عن طريق مضادG صمام في الطائرة. المضادG ينفخ الصمام كرد فعل لتسارع مطبق على الطائرة. عند التضخم ،G ينتج عن البدلة ارتفاع في ضغط الأنسجة في الأطراف السفلية. هذا يحافظ على مقاومة الأوعية الدموية الطرفية ، ويقلل من تجمع الدم في البطن والأطراف السفلية ويقلل من النزوح الهابط للحجاب الحاجز لمنع الزيادة في المسافة العمودية بين القلب والدماغ التي قد تكون ناجمة عن التسارع الإيجابي (Glaister 1988b).
يعتمد البقاء على قيد الحياة من التسارع العابر المصاحب لحوادث الطائرات على أنظمة تقييد الحركة الفعالة والحفاظ على سلامة قمرة القيادة / المقصورة لتقليل اقتحام مكونات الطائرات التالفة في مساحة المعيشة (Anton 1988). تتمثل وظيفة أحزمة اللفة ، والأحزمة وأنواع أنظمة التقييد الأخرى في الحد من حركة طاقم الطائرة أو الركاب والتخفيف من آثار التباطؤ المفاجئ أثناء الاصطدام. تعتمد فعالية نظام التقييد على مدى جودة نقل الأحمال بين الجسم والمقعد أو هيكل السيارة. المقاعد المخففة للطاقة والمقاعد المواجهة للخلف هي ميزات أخرى في تصميم الطائرات تحد من الإصابة. تتضمن تقنيات الحماية من الحوادث الأخرى تصميم مكونات هيكل الطائرة لامتصاص الطاقة وتحسينات في هياكل المقاعد لتقليل الأعطال الميكانيكية (DeHart 1992 ؛ DeHart and Beers 1985).
الجاذبية الصغرى
منذ الستينيات ، قام رواد الفضاء ورواد الفضاء بعدة رحلات جوية إلى الفضاء ، بما في ذلك 1960 عمليات هبوط على سطح القمر قام بها أمريكيون. كانت مدة المهمة من عدة أيام إلى عدة أشهر ، مع قيام عدد قليل من رواد الفضاء الروس بتسجيل رحلات مدتها عام واحد تقريبًا. بعد هذه الرحلات الفضائية ، كتب الأطباء والعلماء مجموعة كبيرة من المؤلفات التي تصف الانحرافات الفسيولوجية أثناء الرحلة وبعدها. بالنسبة للجزء الأكبر ، تُعزى هذه الانحرافات إلى التعرض لانعدام الوزن أو الجاذبية الصغرى. على الرغم من أن هذه التغييرات عابرة ، مع التعافي التام في غضون عدة أيام إلى عدة أشهر بعد العودة إلى الأرض ، لا يمكن لأحد أن يقول بثقة تامة ما إذا كان رواد الفضاء سيكونون محظوظين للغاية بعد البعثات التي استمرت من 6 إلى 1 سنوات ، كما هو متوقع لرحلة ذهابًا وإيابًا إلى المريخ. يمكن تصنيف الانحرافات الفسيولوجية الرئيسية (والتدابير المضادة) على أنها أمراض القلب والأوعية الدموية والجهاز العضلي الهيكلي والعصبي الشظوي وأمراض الدم والغدد الصماء (Nicogossian، Huntoon and Pool 2).
مخاطر القلب والأوعية الدموية
حتى الآن ، لم تكن هناك مشاكل قلبية خطيرة في الفضاء ، مثل النوبات القلبية أو قصور القلب ، على الرغم من أن العديد من رواد الفضاء طوروا إيقاعات قلبية غير طبيعية ذات طبيعة عابرة ، خاصة أثناء نشاط خارج المركبة (EVA). في إحدى الحالات ، اضطر رائد فضاء روسي إلى العودة إلى الأرض في وقت أبكر مما هو مخطط له ، كإجراء احترازي.
من ناحية أخرى ، يبدو أن الجاذبية الصغرى تحث على ضغط الدم والنبض. على الرغم من أن هذا لا يسبب ضعفًا في الصحة أو أداء الطاقم أثناء الرحلة ، إلا أن ما يقرب من نصف رواد الفضاء بعد الرحلة مباشرة يصابون بدوار شديد ودوار ، مع بعض الإغماء (الإغماء) أو الإغماء القريب (الإغماء المسبق). يُعتقد أن سبب هذا التعصب الرأسي هو انخفاض ضغط الدم عند الدخول مرة أخرى إلى مجال الجاذبية الأرضية ، جنبًا إلى جنب مع خلل في آليات الجسم التعويضية. وبالتالي ، يؤدي انخفاض ضغط الدم وانخفاض النبض دون مقاومة استجابة الجسم الطبيعية لمثل هذه الانحرافات الفسيولوجية إلى ظهور هذه الأعراض.
على الرغم من أن هذه الحلقات ما قبل الإغشاء والإغشاء عابرة وبدون عقابيل ، لا يزال هناك قلق كبير لعدة أسباب. أولاً ، في حالة تعرض مركبة فضائية عائدة لحالة طارئة ، مثل حريق ، عند الهبوط ، سيكون من الصعب للغاية على رواد الفضاء الهروب بسرعة. ثانيًا ، سيكون رواد الفضاء الذين يهبطون على القمر بعد فترات زمنية في الفضاء عرضة إلى حد ما للإغماء المسبق والإغماء ، على الرغم من أن مجال جاذبية القمر يبلغ سدس مجال جاذبية الأرض. وأخيرًا ، قد تكون أعراض القلب والأوعية الدموية أسوأ بكثير أو حتى مميتة بعد مهمات طويلة جدًا.
لهذه الأسباب كان هناك بحث جاد عن تدابير مضادة لمنع أو على الأقل تخفيف آثار الجاذبية الصغرى على نظام القلب والأوعية الدموية. على الرغم من وجود عدد من الإجراءات المضادة التي تجري دراستها الآن والتي تظهر بعض الأمل ، إلا أن أياً منها لم يثبت فعاليته حتى الآن. ركز البحث على التمارين أثناء الطيران باستخدام جهاز المشي وجهاز قياس جهد الدراجة وآلة التجديف. بالإضافة إلى ذلك ، تُجرى دراسات أيضًا مع الضغط السلبي السفلي للجسم (LBNP). هناك بعض الأدلة على أن خفض الضغط حول الجزء السفلي من الجسم (باستخدام معدات خاصة مدمجة) سيعزز قدرة الجسم على التعويض (أي رفع ضغط الدم والنبض عندما ينخفضان بشدة). قد يكون الإجراء المضاد لـ LBNP أكثر فاعلية إذا شرب رائد الفضاء كميات معتدلة من المياه المالحة المكونة بشكل خاص في وقت واحد.
إذا كان لابد من حل مشكلة القلب والأوعية الدموية ، فلا يلزم فقط المزيد من العمل على هذه الإجراءات المضادة ، ولكن يجب أيضًا العثور على تدابير جديدة.
مخاطر الجهاز العضلي الهيكلي
يعاني جميع رواد الفضاء العائدين من الفضاء من هزال أو ضمور في العضلات ، بغض النظر عن مدة المهمة. العضلات المعرضة للخطر بشكل خاص هي عضلات الذراعين والساقين ، مما يؤدي إلى انخفاض الحجم وكذلك القوة والقدرة على التحمل والقدرة على العمل. على الرغم من أن آلية هذه التغييرات العضلية لا تزال غير محددة ، إلا أن التفسير الجزئي هو عدم الاستخدام لفترة طويلة ؛ يكاد يكون العمل والنشاط والحركة في الجاذبية الصغرى بلا مجهود ، حيث لا شيء له أي وزن. قد تكون هذه نعمة لرواد الفضاء الذين يعملون في الفضاء ، ولكن من الواضح أنها مسؤولية عند العودة إلى مجال الجاذبية ، سواء كان ذلك على القمر أو الأرض. لا يمكن للحالة الضعيفة أن تعيق أنشطة ما بعد الرحلة (بما في ذلك العمل على سطح القمر) فحسب ، بل يمكنها أيضًا أن تعرقل الهروب الطارئ الأرضي السريع ، إذا لزم الأمر عند الهبوط. هناك عامل آخر وهو الحاجة المحتملة أثناء النشاط خارج المركبة الفضائية للقيام بإصلاحات المركبات الفضائية ، والتي يمكن أن تكون شاقة للغاية. تشمل الإجراءات المضادة قيد الدراسة التمارين أثناء الطيران والتحفيز الكهربائي والأدوية المنشطة (التستوستيرون أو المنشطات الشبيهة بهرمون التستوستيرون). لسوء الحظ ، فإن هذه الأساليب في أحسن الأحوال تؤخر فقط ضعف العضلات.
بالإضافة إلى هزال العضلات ، هناك أيضًا خسارة بطيئة ولكن لا هوادة فيها للعظام في الفضاء (حوالي 300 مجم يوميًا ، أو 0.5 ٪ من إجمالي الكالسيوم في العظام شهريًا) يعاني منها جميع رواد الفضاء. وقد تم توثيق ذلك عن طريق الأشعة السينية للعظام بعد الرحلة ، وخاصة تلك التي تحمل وزنًا (أي الهيكل العظمي المحوري). هذا بسبب الفقدان البطيء والمتواصل للكالسيوم في البول والبراز. مصدر قلق كبير هو استمرار فقدان الكالسيوم ، بغض النظر عن مدة الرحلة. وبالتالي ، يمكن أن يكون فقدان الكالسيوم وتآكل العظام عاملاً مقيدًا للهروب ، ما لم يتم العثور على إجراء مضاد فعال. على الرغم من أن الآلية الدقيقة لهذا الانحراف الفسيولوجي الكبير ليست مفهومة تمامًا ، إلا أنه بلا شك يرجع جزئيًا إلى عدم وجود قوى الجاذبية على العظام ، وكذلك عدم الاستخدام ، على غرار هزال العضلات. إذا استمر فقدان العظام إلى أجل غير مسمى ، خاصة خلال المهمات الطويلة ، ستصبح العظام هشة للغاية بحيث سيكون هناك في النهاية خطر حدوث كسور مع مستويات منخفضة من الإجهاد. علاوة على ذلك ، مع التدفق المستمر للكالسيوم في البول عن طريق الكلى ، توجد إمكانية لتكوين حصوات كلوية ، مصحوبة بألم شديد ونزيف وعدوى. من الواضح أن أيًا من هذه المضاعفات سيكون أمرًا خطيرًا للغاية إذا حدثت في الفضاء.
لسوء الحظ ، لا توجد إجراءات مضادة معروفة تمنع بشكل فعال فقدان الكالسيوم أثناء الرحلات الفضائية. يتم اختبار عدد من الأساليب ، بما في ذلك التمرين (جهاز الجري ، مقياس سرعة الدراجة وآلة التجديف) ، والنظرية هي أن مثل هذه الضغوط الجسدية الطوعية ستعمل على تطبيع التمثيل الغذائي للعظام ، وبالتالي منع أو على الأقل تخفيف فقدان العظام. الإجراءات المضادة الأخرى قيد التحقيق هي مكملات الكالسيوم والفيتامينات والأدوية المختلفة (مثل diphosphonates - فئة من الأدوية التي ثبت أنها تمنع فقدان العظام لدى مرضى هشاشة العظام). إذا لم تثبت أي من هذه الإجراءات المضادة الأبسط فعاليتها ، فمن الممكن أن يكمن الحل في الجاذبية الاصطناعية التي يمكن إنتاجها عن طريق الدوران المستمر أو المتقطع للمركبة الفضائية. على الرغم من أن مثل هذه الحركة يمكن أن تولد قوى جاذبية مماثلة لقوى الأرض ، إلا أنها ستمثل "كابوسًا" هندسيًا ، بالإضافة إلى التكاليف الإضافية الرئيسية.
المخاطر العصبية
يعاني أكثر من نصف رواد الفضاء ورواد الفضاء من دوار حركة الفضاء (SMS). على الرغم من أن الأعراض تختلف نوعًا ما من فرد لآخر ، إلا أن معظمهم يعانون من وعي المعدة والغثيان والقيء والصداع والنعاس. غالبًا ما يكون هناك تفاقم في الأعراض مع حركة الرأس السريعة. إذا طور رائد فضاء خدمة الرسائل القصيرة ، فعادة ما يحدث ذلك في غضون بضع دقائق إلى بضع ساعات بعد الإطلاق ، مع مغفرة كاملة في غضون 72 ساعة. ومن المثير للاهتمام أن الأعراض تتكرر أحيانًا بعد العودة إلى الأرض.
الرسائل القصيرة ، وخاصة القيء ، لا يمكن أن تكون مقلقة لأعضاء الطاقم فحسب ، بل لديها أيضًا القدرة على التسبب في انخفاض أداء رائد فضاء مريض. علاوة على ذلك ، لا يمكن تجاهل خطر القيء أثناء ارتداء بدلة الضغط أثناء القيام بعمل EVA ، لأن القيء قد يتسبب في حدوث خلل في نظام دعم الحياة. لهذه الأسباب ، لم تتم جدولة أنشطة EVA على الإطلاق خلال الأيام الثلاثة الأولى من مهمة فضائية. إذا أصبحت EVA ضرورية ، على سبيل المثال ، لإجراء إصلاحات طارئة على المركبة الفضائية ، فسيتعين على الطاقم تحمل هذه المخاطرة.
تم توجيه الكثير من الأبحاث العصبية العصبية نحو إيجاد طريقة لمنع الرسائل القصيرة وكذلك علاجها. طرق مختلفة ، بما في ذلك الحبوب والبقع المضادة لدوار الحركة ، وكذلك استخدام مدربين التكيف قبل الطيران مثل الكراسي الدوارة لتعويد رواد الفضاء ، تمت تجربتها بنجاح محدود للغاية. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم اكتشاف أن مضادات الهيستامين phenergan ، التي تُعطى عن طريق الحقن ، هي علاج فعال للغاية. وبالتالي ، يتم نقلها على متن جميع الرحلات الجوية ويتم تقديمها حسب الحاجة. فعاليته كوسيلة وقائية لم يتم إثباتها بعد.
تشمل الأعراض العصبية الأخرى التي أبلغ عنها رواد الفضاء الدوخة ، والدوار ، و dysequilibrium وأوهام الحركة الذاتية وحركة البيئة المحيطة ، مما يجعل المشي أحيانًا صعبًا لفترة قصيرة بعد الرحلة. آليات هذه الظواهر معقدة للغاية وغير مفهومة تمامًا. قد تكون مشكلة ، خاصة بعد هبوط القمر بعد عدة أيام أو أسابيع في الفضاء. حتى الآن ، لا توجد تدابير مضادة فعالة معروفة.
غالبًا ما تكون الظواهر العصبية الدهنية ناتجة عن خلل في الأذن الداخلية (القنوات نصف الدائرية والكيس الحويصلي) ، بسبب الجاذبية الصغرى. يتم إرسال إشارات خاطئة إلى الجهاز العصبي المركزي أو يتم تفسير الإشارات بشكل خاطئ. على أي حال ، فإن النتائج هي الأعراض المذكورة أعلاه. بمجرد فهم الآلية بشكل أفضل ، يمكن تحديد التدابير المضادة الفعالة.
مخاطر أمراض الدم
تؤثر الجاذبية الصغرى على خلايا الدم الحمراء والبيضاء في الجسم. يعمل الأول كناقل للأكسجين إلى الأنسجة ، والأخير كنظام مناعي لحماية الجسم من غزو الكائنات الحية. وبالتالي ، فإن أي خلل وظيفي يمكن أن يتسبب في آثار ضارة. لأسباب غير مفهومة ، فقد رواد الفضاء ما يقرب من 7 إلى 17 ٪ من كتلة خلايا الدم الحمراء في وقت مبكر من الرحلة. يبدو أن هذه الخسارة تستقر في غضون بضعة أشهر ، وتعود إلى وضعها الطبيعي بعد الرحلة من 4 إلى 8 أسابيع.
حتى الآن ، لم تكن هذه الظاهرة مهمة سريريًا ، بل كانت اكتشافًا مختبريًا مثيرًا للفضول. ومع ذلك ، هناك احتمال واضح أن يكون فقدان كتلة خلايا الدم الحمراء هذا انحرافًا خطيرًا للغاية. ومما يثير القلق احتمال أن تضيع خلايا الدم الحمراء بمعدل متسارع وبكميات أكبر بكثير في ظل المهام الطويلة جدًا المتصورة للقرن الحادي والعشرين. إذا حدث هذا ، فقد يتطور فقر الدم لدرجة أن رائد الفضاء يمكن أن يصاب بمرض خطير. ويؤمل ألا يكون هذا هو الحال ، وأن يظل فقدان خلايا الدم الحمراء ضئيلاً للغاية ، بغض النظر عن مدة المهمة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتأثر العديد من مكونات نظام خلايا الدم البيضاء بالجاذبية الصغرى. على سبيل المثال ، هناك زيادة إجمالية في خلايا الدم البيضاء ، خاصة العدلات ، ولكن هناك انخفاض في الخلايا الليمفاوية. هناك أيضًا دليل على أن بعض خلايا الدم البيضاء لا تعمل بشكل طبيعي.
حتى الآن ، على الرغم من هذه التغييرات ، لم يُنسب أي مرض إلى هذه التغييرات في خلايا الدم البيضاء. من غير المعروف ما إذا كانت المهمة الطويلة ستؤدي إلى مزيد من الانخفاض في الأعداد بالإضافة إلى المزيد من الخلل الوظيفي. في حالة حدوث ذلك ، سيتعرض جهاز المناعة في الجسم للخطر ، مما يجعل رواد الفضاء أكثر عرضة للإصابة بالأمراض المعدية ، وربما يصبحون عاجزين بسبب المرض البسيط الذي يمكن أن يتم صده بسهولة من خلال نظام مناعي يعمل بشكل طبيعي.
كما هو الحال مع تغيرات خلايا الدم الحمراء ، فإن تغيرات خلايا الدم البيضاء ، على الأقل في مهام مدتها عام واحد تقريبًا ، ليست ذات أهمية إكلينيكية. نظرًا للمخاطر المحتملة للإصابة بأمراض خطيرة أثناء الطيران أو بعد الرحلة ، فمن الأهمية بمكان أن يستمر البحث في آثار الجاذبية الصغرى على نظام الدم.
مخاطر الغدد الصماء
أثناء رحلة الفضاء ، لوحظ وجود عدد من التغيرات في السوائل والمعادن داخل الجسم ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التغيرات في نظام الغدد الصماء. بشكل عام ، هناك فقدان لسوائل الجسم الكلية ، وكذلك الكالسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم. لقد استعصت الآلية الدقيقة لهذه الظواهر على التعريف ، على الرغم من أن التغيرات في المستويات الهرمونية المختلفة تقدم تفسيرًا جزئيًا. لمزيد من الالتباس ، غالبًا ما تكون النتائج المعملية غير متسقة بين رواد الفضاء الذين تمت دراستهم ، مما يجعل من المستحيل تمييز فرضية موحدة حول سبب هذه الانحرافات الفسيولوجية. على الرغم من هذا الالتباس ، لم تسبب هذه التغييرات أي إضرار معروف بصحة رواد الفضاء ولا انخفاض في الأداء أثناء الطيران. ما هي أهمية هذه التغييرات في الغدد الصماء للرحلة الطويلة جدًا ، فضلاً عن احتمال أن تكون نذيرًا لعقابيل خطيرة للغاية ، غير معروف.
شكر وتقدير: يود المؤلفون التعرف على عمل جمعية طب الفضاء الجوي في هذا المجال.