מאז שהאסטרונאוטים החלו לחלל לפרקי זמן ממושכים, ידוע כי חשיפה ארוכת טווח לכוח הכבידה או למיקרובראציה מגיעה עם חלקה בהשפעות הבריאותיות. אלה כוללים ניוון שרירים ואובדן צפיפות העצם, אך הם נמשכים גם לאזורים אחרים בגוף המובילים לירידה בתפקוד האיברים, במחזור הדם ואפילו לשינויים גנטיים.
מסיבה זו, נערכו מחקרים רבים על סיפון תחנת החלל הבינלאומית (ISS) בכדי לקבוע את היקף ההשפעות הללו, ואילו אסטרטגיות ניתן להשתמש בכדי להקל עליהן. על פי מחקר חדש שהופיע לאחרונה ב- כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים, צוות של חוקרים במימון נאס"א ו- JAXA הראו כיצד כוח הכבידה המלאכותי צריך להיות מרכיב מרכזי בכל תוכניות עתידיות בחלל.
כאמור, כמות לא מבוטלת של מחקר נערכה בכדי לזהות ולכמת את ההשפעות שיש למיקרובין על גוף האדם. דוגמה טובה לכך היא מחקר התאומים שנערך על ידי תוכנית המחקר האנושי של נאס"א (HRP), שחקר את ההשפעות על גופתו של האסטרונאוט סקוט קלי לאחר שבילה שנה על סיפונה של תחנת החלל הבינלאומית - כשהוא משתמש באחיו התאום, מארק קלי, כשליטה .
מחקרים אלה ואחרים אישרו כי חשיפה למיקרובראוויציה לא יכולה רק להשפיע על צפיפות העצם ומסת השריר, אלא גם על תפקוד החיסון, חמצון בדם, בריאות לב וכלי דם ואף שינויים גנומיים וקוגניטיביים אפשריים. בנוסף, ראייה היא גם דבר שיכול להתבצע על ידי בילוי בחלל, שהוא תוצאה של פחות זרימת דם וחמצן שהופכים אותו לרקמת העיניים.
למעשה, כ -30% מהאסטרונאוטים בטיסות מעבורת חלל לטווח קצר (כשבועיים בערך) וכ -60% במשימות ארוכות טווח ל- ISS דיווחו על פגיעה מסוימת בראייה שלהם. בתגובה, פרופסור מייקל דלף - דיקן המכללה למדעי האדם באוניברסיטת פלורידה (FSU) וסופר משותף בעיתון - ועמיתיו ממליצים לשלב את הכבידה המלאכותית במשימות עתידיות.
במשך שנים, ובתמיכת נאס"א, דלפס חוקר את ההשפעה שיש למיקרו-כוח המשיכה על ראיית האסטרונאוטים. כפי שאמר במהדורת חדשות FSU לאחרונה:
"הבעיה היא שככל שהאסטרונאוטים בחלל הם ארוכים יותר, כך גדל הסיכוי שהם יחוו לקות ראייה. חלק מהאסטרונאוטים יתאוששו משינויי ראייה, אך חלקם לא. אז זו עדיפות גבוהה עבור נאס"א וסוכנויות חלל ברחבי העולם. עם היישום הזה של כוח הכבידה המלאכותי מצאנו שהוא לא מנע לחלוטין שינויים בעין, אך לא ראינו את התוצאות הגרועות ביותר. "
כדי לקבוע אם כוח הכבידה המלאכותי יפחית את ההשפעות הללו, דלף חבר לחוקרים מטעם סוכנות הבדיקה האווירית של יפן (JAXA) בשיתוף פעולה ראשון אי פעם. אליהם הצטרף פרופ 'שיאו ון מאו (המחבר הראשי של המחקר) מאוניברסיטת לינדה לומה, וכן חברים מאוניברסיטת ארקנסו למדעי הרפואה, מכון המחקר לילדים בארקנסו ואוניברסיטת צוקובה.
לאחר מכן הצוות בדק שינויים ברקמות העיניים של עכברים לאחר שבילו 35 יום על סיפון ה- ISS. נבדקי המבחן כללו 12 עכברים זכרים בני תשעה שבועות שהוטסו ממרכז החלל קנדי ושוכנו ביחידת כלוב בית הגידול של העכברים (HCU) במעבדת "קיבו" של JAXA ב- ISS. במהלך שהותם חולקו העכברים לשתי קבוצות.
בעוד שקבוצה אחת חיה בתנאי מיקרובראבייט הסביבתית, הקבוצה חיה ביחידת גידול צנטריפוגלית שהפיקה 1 ז של כוח הכבידה המלאכותי (המקבילה לכוח הכבידה של כדור הארץ). מכאן מצא צוות המחקר כי הקבוצה לשעבר ספגה נזק לכלי הדם החשובים לוויסות לחץ הנוזלים בעיניים.
"כשאנחנו על כדור הארץ, כוח הכבידה מושך נוזלים לכיוון רגלינו," אמר פלפס. "כשאתה מאבד כוח הכבידה הנוזל נע לכיוון הראש. תזוזת נוזלים זו משפיעה על מערכת כלי הדם בכל הגוף, וכעת אנו יודעים שהיא משפיעה גם על כלי הדם בעין. "
בנוסף, הצוות ציין כי פרופילי ביטוי החלבון השתנו גם בעיני העכברים כתוצאה ממיקרוביציה. לשם השוואה, העכברים שבילו את זמנם בצנטריפוגה לא חוו נזק כמעט כמו לרקמות העיניים שלהם. תוצאות אלה מצביעות על כך שכוח הכבידה המלאכותי, ככל הנראה בצורה של קטעים או צנטריפוגות מסתובבות, יהווה מרכיב הכרחי למשימות חלל לאורך זמן.
ככל שמושגים, השימוש בכוח הכבידה המלאכותי בחלל אינו דבר חדש. בנוסף להיותו מושג שנחקר היטב במדע הבדיוני, סוכנויות חלל ראו בו דרך אפשרית לבסס נוכחות אנושית קבועה במרחב. דוגמה נוצצת לכך היא התנחלות החלל של סטנפורד טורוס, עיצוב עיקרי שנחשב על ידי מחקר הקיץ של נאס"א בשנת 1975.
כמאמץ שיתופי בין מרכז המחקר של אמס של נאס"א לאוניברסיטת סטנפורד, תוכנית זו של עשרה שבועות כללה פרופסורים, מנהלים טכניים וסטודנטים שהתכנסו יחד כדי לבנות חזון כיצד אנשים יכולים יום אחד לחיות במושבת חלל גדולה. התוצאה של זה הייתה מושג לתחנת חלל דמוית גלגלים שתסתובב בכדי לספק תחושה של כוח משיכה רגיל או חלקיקי כדור הארץ.
בנוסף, טורוס מסתובב נחשב לחלליות כדי להבטיח שאסטרונאוטים במשימות לאורך זמן יוכלו להגביל את זמנם במיקרובייט. דוגמה טובה לכך היא התחבורה האוניברסלית הלא-אטמוספרית המיועדת לחקירת ארצות הברית ממושכת (Nautilus-X), תפיסת חלליות מרובת משימות שפותחה בשנת 2011 על ידי המהנדסים מארק הולדרמן ואדוארד הנדרסון מצוות הערכת יישומי הטכנולוגיה של נאס"א.
בדומה למחקרים קודמים, מחקר זה מדגיש את החשיבות של שמירה על בריאות האסטרונאוט במהלך משימות ארוכות טווח בחלל, כמו גם מסעות לאורך זמן. עם זאת, מחקר זה נבדל בכך שהוא הראשון בסדרה שנועדה להבין טוב יותר את ליקוי הראייה בקרב אסטרונאוטים.
"אנו מקווים כי המשך שיתוף פעולה מדעי חזק יסייע לנו לצבור את התוצאות הניסיוניות הדרושות כדי להתכונן לחקירה מאוישת בחלל העמוק בעתיד", אמר דאי שיבה, חוקר בכיר ב- JAXA וסופר משותף בעיתון. מאו, הסופרת המובילה במחקר, ציינה כי היא מקווה שמחקר זה יחרוג מחקירת החלל ושיש לו יישומים כאן בכדור הארץ:
"אנו מקווים כי הממצאים שלנו לא רק מאפיינים את ההשפעה של סביבת טיסה בחלל על העיניים, אלא יתרמו לריפוי או טיפולים חדשים לבעיות ראייה הנגרמות על ידי טיסה בחלל, כמו גם להפרעות נוספות בכדור הארץ, כמו ניוון מקולרי הקשורים לגיל ורטינופתיה."
אין ספק שכשמדובר בעתיד של חקר החלל, עומדים לפנינו אתגרים רבים. לא רק שאנחנו צריכים לפתח חלליות שיכולות לשלב יעילות דלק וכוח, עלינו להפחית את עלות השיגורים האישיים ולמצוא דרכים להפחית את הסיכונים הבריאותיים של משימות ארוכות טווח. מעבר להשפעות המיקרוביה, ישנו גם סוגיית החשיפה הממושכת לקרינה סולארית וקוסמית.
ובל נשכח שהמשימות אל פני הירח ומאדים יצטרכו להתמודד עם חשיפה ארוכת טווח לכובד נמוך יותר, במיוחד בכל הנוגע למאחזים. כיוון שכך, לא יהיה זה מופרך לדמיין שטורי וצנטריפוגות עלולים להפוך לחלק קבוע של חקר החלל בעתיד הקרוב!
