Szpital na orbicie
Dwudziestego czwartego lutego 1997 r. na pokładzie rosyjskiej stacji kosmicznej Mir zepsuł się generator tlenu Wika. Z urządzenia zaczęły wydobywać się iskry i płomienie. W każdej chwili mogło dojść do uszkodzenia ścian stacji i rozhermetyzowania kabiny pasażerskiej, co szybko zabiłoby jej mieszkańców. Gęsty dym, który pojawił się niedługo potem, wypełniał wnętrze modułu, narażając astronautów na omdlenie lub, co gorsza, uduszenie. Na szczęście doskonale przeszkoleni członkowie załogi sprawnie włożyli maski ochronne i za pomocą gaśnic opanowali pożar w ciągu kilku minut od włączenia się alarmów, cudem unikając poważnych obrażeń. To dramatyczne wydarzenie świetnie ilustruje trzy z najbardziej przerażających zagrożeń, jakie występują na pokładzie stacji kosmicznej: ogień, obniżenie ciśnienia i zanieczyszczenie powietrza. Astronauci decydujący się na pobyt na stacji kosmicznej oczywiście zdają sobie sprawę z niebezpieczeństw i są na nie miesiącami przygotowywani, bo dotarcie ekipy ratunkowej do położonej 350 tys. m n.p.m. stacji nie wchodzi w grę. Tymczasem człowiek coraz śmielej spogląda w gwiazdy: intensywnie rozwija się turystyka kosmiczna, a w listopadzie ub.r. oficjalnie wystartował program Artemis, którego celem jest doprowadzenie do stałej obecności ludzi na Księżycu. Coraz częściej wspomina się również o wysłaniu człowieka na Marsa, co ma nastąpić ok. 2030 r. Tego typu przedsięwzięcia tym bardziej podkreślają potrzebę opracowania procedur mających zapewnić astronautom bezpieczeństwo.
Dzień jak co dzień
Brak pełnej opieki zdrowotnej sprawia, że właściwie każdy dzień na orbicie jest zagrożeniem. Podobnie jak na pokładzie łodzi podwodnej, załoga zmuszona jest przez kilka miesięcy pracować w ciasnym i hałaśliwym środowisku, pośród wielu kabli elektrycznych, paneli sterowania czy układów chłodzenia, w których w każdej chwili może pojawić się zwarcie, co doprowadzi do pożaru. Czasami musi również wykonać działania konserwujące lub naprawcze (np. akumulatorów, anten i kabli) na zewnątrz stacji. Te tzw. wyjścia trwają zwykle kilka godzin i wymagają bardzo wysokiego poziomu koncentracji. Kombinezony kosmiczne, używane podczas tych misji, zawierają wszystkie systemy niezbędne do wspierania funkcji życiowych. Wewnątrz nich panuje atmosfera hipobaryczna (0,3 bara), co poprawia elastyczność skafandra, niezbędną do wykonywania ruchów i manipulacji narzędziami. Zbyt gwałtowne przejście między atmosferą stacji i atmosferą kombinezonu może prowadzić do choroby dekompresyjnej, która jest także zmorą nurków. Dlatego odbywa się w tzw. śluzie dekompresyjnej, co nie oznacza, że jest pozbawione ryzyka. Nie zapominajmy również o nieustającym zagrożeniu kolizją stacji z meteorytami lub kosmicznymi śmieciami, które krążą obok niej z prędkością kilku kilometrów na sekundę. Przy takich prędkościach nawet niewielkie odłamki mogą poważnie uszkodzić poszycie i tym samym wystawić astronautów na niebezpieczeństwo.
Coraz więcej mówi się również o wpływie nieważkości na organizm człowieka. Nasze mięśnie, kości, ucho wewnętrzne, serce i naczynia krwionośne ewoluowały przez miliony lat w obecności grawitacji. Na stacji kosmicznej organizm człowieka musi szybko osiągnąć nową homeostazę, a adaptacje te mają swoje skutki. Zanik mięśni posturalnych oraz demineralizacja kości zwiększają ryzyko złamań i powstawania kamieni nerkowych. Ściany naczyń krwionośnych pogrubiają się, co negatywnie wpływa na krążenie krwi. Ostrość wzroku spada m.in. z powodu nadciśnienia wewnątrzczaszkowego, będącego wynikiem zwiększenia przepływu krwi do górnej części ciała. Zaburzeniu ulega też koordynacja sensomotoryczna. Ten zestaw objawów obserwuje się u ludzi w podeszłym wieku lub ciężko chorych, którzy zmuszeni są do przedłużonego leżenia w łóżku. Co więcej, po powrocie na Ziemię nie zawsze udaje się szybko odzyskać pełnię sił, o czym świadczą wyniki badań na homozygotycznych bliźniętach: astronautach Scotcie i Marku Kellych. Od 27 marca 2015 r. do 1 marca 2016 r. Scott spędził 340 dni na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, podczas gdy Mark pozostał na Ziemi. Analiza porównawcza stanu zdrowia braci umożliwiła zbadanie wpływu długotrwałego przebywania w przestrzeni kosmicznej na funkcje biologiczne. Chociaż praca większości układów Scotta wróciła do normy, to funkcjonowanie np. układu odpornościowego szwankowało przez sześć miesięcy po zakończeniu misji. Badania wykazały również, że długotrwałe przebywanie w stanie nieważkości powoduje zaburzenia na poziomie genetycznym: zmienia się regulacja ekspresji genów oraz długość telomerów (telomery zlokalizowane są na końcach chromosomów i skracają się podczas każdego podziału komórki, co przekłada się na proces starzenia).
Przezorny zawsze ubezpieczony
Aby chronić zdrowie astronautów w tym wyjątkowym środowisku, agencje kosmiczne i ich oddziały medyczne opracowały strategię redukcji ryzyka. Wszystko zaczyna się od wnikliwej selekcji przyszłych kosmonautów, aby ich forma fizyczna i psychiczna wykluczały ryzyko wystąpienia jednej z chorób przewlekłych charakterystycznych dla misji (np. padaczki, astmy czy niewydolności serca). Zdrowie kandydatów jest monitorowane przez całą fazę przygotowań do misji. Analizy obejmują testy wysiłkowe, kontrolę gęstości kości, badania okulistyczne i audiometryczne. Gwarantują one brak przeciwwskazań do wylotu i służą jako dane referencyjne po powrocie załogi na Ziemię. Astronauci są izolowani na 14 dni przed startem, co ma zmniejszyć ryzyko sprowadzenia na pokład stacji choroby zakaźnej. Każdy podejrzany objaw prowadzi do wykluczenia kandydata z misji. Tak było w przypadku Kennetha Mattingly’ego, który został usunięty z misji Apollo 13 z powodu podejrzenia różyczki.
Gdy już wybrani szczęśliwcy dotrą na stację, ich nowe środowisko życia jest stale kontrolowane za pomocą różnych urządzeń pomiarowych, wykrywających wszelkie zanieczyszczenia mikrobiologiczne. Sprawdzana jest również jakość powietrza, aby wykluczyć obecność toksycznych gazów, np. formaldehydu czy czadu. Korzysta się też oczywiście z dozymetrów, umożliwiających monitorowanie poziomu promieniowania, jakie dociera do astronautów. W czasie misji dokłada się wszelkich starań, aby ograniczyć negatywny wpływ stanu nieważkości i życia w zamknięciu na fizjologię i psychikę astronautów. I tak np., aby przeciwdziałać osłabieniu mięśni, załoganci muszą ćwiczyć 2,5 godz. dziennie. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej znajdują się m.in. bieżnia z uprzężą, rowerek stacjonarny oraz ARED, czyli maszyna do ćwiczeń siłowych w nieważkości. Oprócz tego bada się wpływ diety na stan mięśni. W tym celu zwiększa się np. podaż polifenoli.
Apteczka astronauty
Niestety, mimo wszystko czasami dochodzi do sytuacji zagrażających zdrowiu i życiu astronautów (jak zaburzenia pracy serca, zakażenie dróg moczowych czy lekooporne bóle głowy), dlatego mają oni do dyspozycji ponad 190 produktów farmaceutycznych, podzielonych na zestawy dostosowane do stopnia zagrożenia i celujące w najbardziej prawdopodobne scenariusze. W podstawowym zestawie znajdziemy leki na mdłości, zaparcia czy niegroźne poparzenia. W gorszych przypadkach można sięgnąć po defibrylatory, respiratory, sprzęt do wykonywania intubacji dotchawiczej, a także leki wspierające resuscytację, takie jak adrenalina lub atropina. Stacja wyposażona jest także w ultrasonografy (jako pomoc diagnostyczna w wykrywaniu chorób).
Astronauci dysponują też szeroką gamą antybiotyków, gdyż ryzyko wystąpienia infekcji w czasie misji jest spotęgowane poprzez połączenie kilku czynników. Ze względu na zamknięte i ograniczone środowisko transmisja patogenów z człowieka na człowieka jest ułatwiona, a mechanizmy obronne – osłabione (prawdopodobnie z powodu stresu, zakłócenia rytmu snu czy specyficznej diety). Liczne badania sugerują także, że warunki panujące na stacji kosmicznej sprzyjają rozwojowi bakterii opornych na leki (poprzez tworzenie biofilmów bakteryjnych, utrudniających penetrację antybiotykom). Do tego należy dodać, że promieniowanie radiacyjne przyspiesza degradację składników aktywnych leków, co może stanowić problem w przypadku długich lotów, w trakcie których ponowne zaopatrzenie misji nie jest możliwe (np. planowanej misji na Marsa). Niektóre zespoły badawcze pracują nad nowymi opakowaniami, które izolowałyby lekarstwa od promieniowania kosmicznego. Inni naukowcy, jak Karen McDonald z University of California, proponują, aby leki wytwarzać na stacji… dzięki uprawie genetycznie zmodyfikowanej sałaty.
Wśród załogi misji zawsze znajduje się osoba odpowiedzialna za zdrowie towarzyszy, która odebrała stosowne szkolenie. Wykształcenie medyczne sprawia, że naturalnie zostaje ona wyznaczona na oficera medycznego. Ponadto astronauci stale kontaktują się z lekarzami i psychologami na Ziemi, którzy w razie potrzeby udzielają zdalnych porad zdrowotnych. I trzeba powiedzieć, że ten system działa! Ewakuacja ze stacji ISS nie była nigdy potrzebna, a przecież krąży nad naszymi głowami od 2000 r.
Stay and play albo scoop and run
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna nie jest jednak przygotowana do długotrwałej i intensywnej terapii ciężko chorych. Nie ma tam specjalistycznego sprzętu chirurgicznego do przeprowadzenia pilnej interwencji na poziomie układu pokarmowego czy naczyniowego ani niezbędnego do tego personelu. W sytuacjach trudnych niezbędna byłaby ewakuacja członka załogi, co jest bardzo ryzykowne i może zająć nawet kilka dni. Co prawda, zadokowane do stacji kapsuły Sojuz lub Crew Dragon umożliwiają powrót na Ziemię w ciągu kilku godzin, a czas, jaki upłynie między podjęciem decyzji o ewakuacji a hospitalizacją ciężko chorego astronauty, w najgorszym razie szacuje się na 30 godz. – co oznacza, że załoga szybciej uzyskałaby pomoc niż np. badacze znajdujący się na Antarktydzie – ale ta przewaga jest minimalizowana przez inne trudności. Dotyczy to chociażby sytuacji wentylowania, czyli podłączenia do respiratora, podpięcia do monitora funkcji życiowych czy choćby pomp strzykawkowych. Tego całego sprzętu po prostu nie da się zmieścić w ciasnej kapsule.
Decyzja o ewakuacji też nie jest łatwa. Należy wziąć pod uwagę, że w sytuacji nietypowej ocena osób znajdujących się na pokładzie może być przesadzona. Do tego dochodzą trudności w komunikacji z powodu regularnych przerw w połączeniach audio i wideo między Ziemią a stacją. A przecież im dalej od domu, tym współpraca będzie bardziej ograniczona. W trakcie podróży na Marsa komunikacja radiowa będzie podlegała takiemu opóźnieniu (czasami większemu niż 20 min w jedną stronę), że interakcja w czasie rzeczywistym w nagłych przypadkach będzie niemożliwa. Trwają więc prace nad wspomaganiem decyzji medycznych za pomocą sztucznej inteligencji, chatbotów i rzeczywistości rozszerzonej.
Wróćmy jednak na ISS. Decyzja o ewakuacji nie jest prosta. Ta tzw. opcja scoop and run to ogromny koszt dla agencji kosmicznych. Ale czekanie na rozwój sytuacji (opcja stay and play) może oznaczać przegapienie optymalnego momentu na przetransportowanie chorego, a wyczerpanie opcji leczenia na stacji może sprawić, że na ratunek będzie już za późno. Kilka lat temu członek załogi ISS brał udział w badaniu ultrasonograficznym ścian naczyń krwionośnych i wykryto u niego zakrzepicę żyły szyjnej. Nieważkość jest rzeczywiście czynnikiem ryzyka powstawania zakrzepów krwi, które w każdej chwili mogą oderwać się od ściany naczynia i doprowadzić do zatoru płucnego i śmierci. W tym konkretnym przypadku podjęto decyzję o kontynuacji misji i wdrożeniu antykoagulantów. Dzięki regularnym dostawom leków leczenie kontynuowano aż do powrotu astronauty na Ziemię. Ale im większa będzie odległość od Ziemi, tym częściej opcja stay and play będzie jedyną możliwą.