Kun John F. Kennedy toukokuussa 1961 ilmoitti
yhdysvaltalaisten astronauttien lähettämisestä Kuuhun, tuskin edes hän pystyi
hahmottamaan seuraavan 50 vuoden aikana seurannutta kehitystä ja tapahtumaketjua. Nyt vuonna
2013 ihmiskunta liki kirjaimellisesti seisoo avaruuden reunalla, ainakin jos
pohditaan miehitettyjen avaruuslentojen ja –matkustamisen yleistymistä. Jo yli
viiden vuosikymmenen ajan on tarkasti valikoituja, koulutukseltaan,
työkokemukseltaan sekä terveydentilaltaan soveltuvia, miehiä sekä naisia
lähetetty joko maata kiertävälle radalle tai Kuuhun. Seuraavaksi vuorossa ovat
kaupalliset ja liki kaikille (taloudellisten ehtojen puitteissa) avoinna olevat
avaruusmatkat. Artikkeli pureutuu painottomuuden (Huom! Mikrogravitaatio tarkempi
kuvaus) aiheuttamiin muutoksiin, riskeihin ja tulevaisuuden matkailussa
huomioitaviin seikkoihin.
Palataksemme vielä ihmiskunnan innovatiivisimman,
haasteellisimman ja menestyksekkäimmän projektin, Apollo-avaruusohjelman,
lähtötilanteeseen, niin tietomme pitkän aikajakson vaikutuksista astronauttien
terveyteen oli täysin hämärän peitossa. NASAn panokset Apollo-ohjelmassa olivat
valtavat, koska ainoastaan Neuvostoliitto oli kerännyt todellista dataa
fysio- ja psykologisista muutoksista avaruudessa, mutta tämä informaatio ei
ollut avoinna heille tuolloin.
Itse asiassa koko ohjelmaa tuskin olisi edes pystytty
julkistamaan ilman saksalaista ilmailu- ja avaruuslääketieteen tutkija tohtori
Hubertus Strugholdia, joka palveli toisen maailmansodan aikana Luftwaffea
Saksassa ja tuotiin vuonna 1947 Yhdysvaltoihin ”Operation Paperclip” välityksellä.
Nazi-Saksan aikaisten keskitysleirien ”resursseja” häikäilemättä
hyväksikäyttänyt Strughold tutkimusryhmineen ei liiemmin länsimaisten tutkimuksen eettisiä
prinsiippejä tai komiteoita tutkimuksissaan soveltanut tai noudattanut. Kaikista
sotarikossyytteistä livennyt Strughold kuitenkin omasi tuohon aikaan edistyneimmän
näkemyksen painottomuuden aiheuttamista muutoksista ihmiskehossa, jonka toi
myöhemmin Yhdysvaltojen ilmavoimien sekä NASAn käyttöön.
Suurimmaksi osaksi tulokset perustuivat
maanpäällisiin painottomuussimulaatioihin kuten paraboliset lennot (akuutti
painottomuus <20 sekuntia) -6° sänkylepo ja vesi-immersiot.
Sänkylepomenetelmä on näistä käytetyin, vaikka tulokset eivät täysin vastaa
vastaavia muutoksia (suuruudessaan) oikeassa painottomuudessa, avaruudessa.
Fysiologiset muutokset
Yksinkertaistamalla voidaan olettaa ihmiskehon pyrkivän jatkuvasti taloudellisuuteen kaikissa toiminnoissaan - fysiologisten järjestelmien rasituksessa/käytössä – vastaavasti kuten
autoa ajaessa pyritään säästämään polttoainetta optimoimalla teknologiset/ajokäyttäytymiseen liittyvät toiminnot. Tämä tarkoittaa jatkuvaa eri fysiologisten
järjestelmien sopeutumisprosessia suhteessa ympäristöön
ja ulkoisiin ärsykkeisiin (esim. juokseminen tai muu fyysinen aktiviteetti).
Perusympäristömme kaikkialla maailmassa on 1G (9.81 m/s2)
painovoima vaihtelevin ilmanlämpötiloin ja –painein (riippuen korkeuserosta
merenpintaan). Tämä tarkoittaa että kehomme vastustaa passiivisesti jatkuvasti
tuota maan vetovoimaa, suurimman osan ajasta ”jalat edellä”. Koska kävelemme
kahdella jalalla (tai istuessa tuemme), niin on luonnollista että alavartalon lihaksisto ja luusto on
tilavuudeltaan sekä mekaanisilta ominaisuuksiltaan ylävartaloa suurempi.
Matkustaessa avaruuteen loittonemme maan vetovoiman
lähipiiristä, mikä vähentää merkittävästi kehomme altistumista tuolle ”passiiviselle
mekaaniselle stressille”. Näin ollen lihaksisto, sydän- ja verenkiertoelimistö,
luusto, hermosto, endokriinis- sekä neuro-vestibulaarinen järjestelmä oletettavasti* pyrkii taloudellisuuteen myös uudessa ympäristössä avaruudessa.
Seurauksena tästä suuri osa nesteistä ja verimassasta
siirtyy jaloista kohti ylävartaloa, jonka myötä niin plasma- kuin verivolyymi vähenevät merkittävästi ensimmäisen 24 tunnin aikana avaruudessa. Lantion
ja alaraajojen sisäisen sekä ulkoisen mekaanisen stressin vähenemisen johdosta luuston
tiheys ja mineraalimassa, lihasmassa ja –voima (ynnä ääreishermoston toiminta),
sekä solun sisäisten ja ulkoisten nesteiden määrä lähtee jyrkkään laskuun
ensimmäisen viikon aikana. Edellä mainittujen muutosten myötä myös kehon massa
(paino) laskee noin 3-4 % muutamassa päivässä, kun taas astronauttien pituus
kasvaa (selkärangan välilevyjen laajentuminen). Plasma- ja verivolyymin väheneminen
vaikuttaa osaltaan sydämen rakenteellisiin ja toiminnallisiin muutoksiin.
Ensimmäisten vuorokausien aikana sydämen lyöntitiheys nousee johtuen verimassan
vähenemisestä sekä katekoliamiinien (adrenaliini & noradrenaliini)
lisääntyneestä esiintyvyydestä verenkierrossa. Vähentyneen verimassan ja alaraajojen pienentyneen verenkierron myötä myös sydämen iskutilavuus pienenee hiljalleen.
Lihaksiston ja sydämen rakenteelliset muutokset avaruudessa
(mikrogravitaatio, ei totaalinen painottomuus) pienenevät suhteellisesti ajan
myötä, mutta luuston massan jatkuva väheneminen (kuukausittain noin 1.6%)
asettaa valtavat riskit ja ongelmat paluulle takaisin maan kamaralle. Pitkillä
avaruusmatkoilla (>180 päivää) suurimmaksi riskitekijäksi terveyden kannalta
muodostuu kosminen säteily, joka vaikuttaa syöpäsolujen lisääntymiseen kehossa.
Euroopan avaruusjärjestön lääketieteellinen komitea onkin
asettanut esim. kaavailulle Mars –matkalle ehdoksi ettei astronauttien syöpäriski saa
kasvaa yli 6% tuon ko. matkan aikana. Nykyisellään tuota ehtoa ei pystytä vielä
täyttämään (laskennallisesti) noin 500 vuorokauden Mars-matkan aikana. Useat
julkiset ja yksityiset avaruusteknologian yritykset kehittelevät jatkuvasti
tehokkaampia säteilysuojia miehitettyihin avaruusaluksiin.
Painava paluu Maahan
Suurimmat haasteet ja ongelmat astronauttien terveydelle
kohdataan vasta välittömästi Maahan paluun yhteydessä. Ensimmäinen merkittävä
toiminnallinen ongelma, jonka avaruusmatkailijat kohtaavat poistuessaan avaruussukkulasta/moduulista hoitohenkilökunnan avustamana, on kykenemättömyys seisoa
omilla jaloillaan. Jalkojen ja keskivartalon tukilihaksiston rappeutuminen sekä
verimassan matala volyymi osaltaan aiheuttavat nk. ortostaattisen
intoleranssin, jossa aivojen verenkierto, ja sen seurauksena aivojen
happitaso ei saavuta tarvittavaa tasoa, jolloin astronautit usein kokevat
lukuisia pyörtymisiä pyrkiessään seisomaan. Osasyynä tähän on myös
verenpainetta kontrolloivien painerefleksien ja –reseptoreiden akuutti
epätoiminnallisuus sopeutuessaan maan painovoimaan. Etenkin lantion ja alaraajojen luuston tiheyden ja
mineraalimassan alhainen taso nostavat murtumis- ja osteoporoosiriskiä, jonka
takia mekaanista stressiä voidaan lisätä ainoastaan kevyesti asteittain.
Seuraavat puolitoista kuukautta nuo huonossa pystyasennossa,
heikoilla ja huojuvilla jaloilla, hoippuvat avaruusmatkailijat pyritään
harjoittamaan intensiivisellä harjoitusohjelmalla takaisin normaalikuntoon, jossa
heidän motorinen suorituskyky sekä voima- ja kestävyystasot palautetaan
mahdollisuuksien mukaan lähtötasoille. Avaruusmatkan pituudesta riippuen, ja
aiemmin mainituista sydän- ja verenkiertoelimistön sekä alaraajan lihaksiston
muutoksista johtuen, astronauttien maksimaalinen hapenottokyky (kestävyys) yleensä laskee
noin 12%. Jokainen voi kuvitella millaiselta harjoittelu tuntuu kun on maannut
vaikkapa kolme viikkoa sairaalassa – paitsi avaruudessa fyysinen kunto
heikkenee yli kahden viikon matkoilla vielä merkittävästi enemmän.
Sanomattakin on selvää että vanhemmat ja
pitkäaikaissairauksista kärsivät yksilöt joutuvat nykyisen informaation valossa
suhteettoman riskin alaisuuteen jo pelkästään painottomuuden ja maan
painovoiman aiheuttamien toiminnallisten muutosten takia. Tässä artikkelissa
ehdimme ainoastaan raapaista monimutkaisen vyyhdin pintaa, eikä kaikkia
fysiologisia, puhumattakaan psykologisista, muutoksista pystytty käymään läpi.
Tulevissa artikkeleissa pyrin esittelemään astronauttien
ennen ja jälkeen käyttämiä harjoitusohjelmia ja –menetelmiä, sekä kertomaan
enemmän avaruudessa tapahtuvan tutkimuksen tarjoamista
teknologisista/lääketieteellisistä sovellusmahdollisuuksista.
Tähtiä kohti – harkitsevin askelin!
Lähde:
Pavy-Le Traon, A. et al.
(2007) Eur J Appl Physiol, 101, 143-194
*Autonomista taloudellisuuden intentioita ei voida
tällä hetkellä aukottomasti osoittaa tieteen menetelmin, joten sitä on tässä
yhteydessä käytetty helposti hahmotettavana esimerkkinä ja loogisena
päätelmänä.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti