Dr. Adrian Copcea

Blog şi articole medicale

INTRODUCERE ÎN MEDICINA ASTRONAUŢILOR ŞI LOGICA STAŢIEI INTERNAŢIONALE SPAŢIALE. MOMENTUL CREW DRAGON

2 comentarii

Revin pe blog după o pauză lungă, impulsionat de evenimentul de ieri, plecarea astronauţilor cu vehiculul conceput de Elon Musk / Space X, către ISS (International Space Station). Articolul va explica ce e cu acest eveniment, de ce şi prin ce e el important, unde se duc astronauţii şi ce o să facă acolo. E un articol pentru cei care nu sunt familiarizaţi cu acest domeniu. Pasiunea mea pentru spaţiu e recentă, a început cu câteva întrebări pe care mi le-am pus legate de nutriţia astronauţilor (în caz că doar aţi nimerit pe articol, sunt medic primar nutriţionist-diabetolog), ulterior am constatat că medicina astronauţilor e extrem de interesantă, iar printre ele am aprofundat diferite idei legate de zborul în Cosmos. Dacă timpul îmi va permite voi aprofunda partea legată de medicina şi nutriţia în spaţiu, e un domeniu pe care îl găsesc fascinant. De fapt cu el a şi început toată aventura omului în spaţiu. Primele întrebări exact acestea au fost: rezistă corpul uman în spaţiu? Dacă da, cât? Păţeşte ceva bun corpul uman în absenţa gravitaţiei? Dar ceva rău? Iar experienţa de 20 de ani a Staţiei Internaţional Spaţiale (ISS) a adus extrem de multe răspunsuri la aceste întrebări.

STAŢIA SPAŢIALĂ INTERNAŢIONALĂ: CE E EA, UNDE ZBOARĂ ŞI CU CE SCOP?

ISS (aşa sau “staţie” îi voi spune de acum) este în acelaşi timp un vehicul care zboară în jurul Pământului (cea mai complexă navă spaţială din câte au existat vreodată), laborator de experimente (medicale, de fizică, de chimie etc.) şi singurul loc în afara Pământului unde locuiesc oameni. ISS împlineşte în acest an (celebrul 2020) 20 de ani de zbor în jurul Pământului şi de prezenţă umană continuă. În prezent sunt pe ISS astronauţii expediţiei 63: Chris Cassidy (SUA, NASA), Anatoly Ivanishin şi Ivan Vagner (Rusia, Roscosmos), Lor li se vor alătura în cursul zilei de azi astronauţii Robert (Bob) Behnken şi Douglas (Doug) Hurley. În momentul în care scriu articolul (dimineaţa zilei de 31 mai 2020) Bob şi Doug sunt în vehiculul Crew Dragon cu care s-au lansat ieri seară şi pe care îl vor andoca (engl “dock”, “docking”) de ISS.

ISS, explică NASA (agenţia americană spaţială de stat, National Space Agency), este un “complex de laboratoare de cercetare în orbita joasă a Pământului unde astronauţii conduc experimente ştiinţifice şi tehnologice în microgravitaţie”, cu scopul de a pregăti astronauţii pentru zboruri mai îndepărtate decât orbita joasă, de a studia şi dezvolta măsuri împotriva radiaţiei cosmice şi a efectelor negative ale spaţiului asupra corpului uman. Experimentele de pe ISS au numeroase ţinte, de la cele de studiu medical (astronauţii sunt un fel de “cobai”, li se face o serie foarte largă şi complexă de analize la plecare, în spaţiu şi apoi la revenire la diferite intervale de timp) la experimente ce au ca scop obţinerea unor preparate profitând de avantajul microgravitaţiei (inclusiv grefe de ţesut sau medicamente, în contextul în care proteinele nu precipită, absenţa gravitaţiei fiind un avantaj; sau unele materiale, precum fibra optică, ce se pot obţine mai uşor în microgravitaţie). Toate au drept scop final expansiunea spre alte locuri în spaţiu, în mod special Luna şi Marte.

ISS este un proiect internaţional (SUA, Rusia, Japonia, Europa, Canada). Nava zboară cu echipaj din anul 2000, la 408 km deasupra Pământului, cu 27.600 kilometri pe oră. ISS orbitează Pământul în 92.68 minute, făcând 15.5 orbite pe zi. În prezent e singura staţie “activă”. Staţia de pe “locul 2” în istorie a fost cea rusească Mir, care a zburat 9 ani (1987-2001), iar următoarea va fi una lansată de chinezi, independent de ISS (chinezii nu participă la proiectul ISS, prin decizia celor ce gestionează ISS). Pe ISS au fost până în prezent 109 astronauţi cu şedere lungă plus 228 de vizitatori, inclusiv turişti (7 turişti, primul fiind miliardarul Dennis Tito, în 2001).

CUM SE AJUNGE ŞI CUM SE REVINE DE LA / DE PE STAŢIA SPAŢIALĂ? SPACE SHUTTLE, SOYUZ ŞI CREW DRAGON

Până la evenimentul de ieri/azi (lansarea Crew Dragon spre ISS) plecarea astronauţilor spre staţie avea loc din Kazachstan, de pe cosmodromul din Baikonour, cu vehiculele ruseşti Soyuz. Anterior Soyuz-ului, astronauţii americani utilizau vehiculele numite “Space Shuttle”, care mergeau spre staţia ISS, dar din 2011 s-a renunţat la Space Shuttle după distrugerea la reintrarea în atmosferă a navei Columbia (al doilea mare accident al unui vehicul-shuttle după Challenger). Soyuz-ul este lansat cu rachetă numită tot Soyuz, racheta pe parcursul zborului se dezintegrează, lăsând în zbor vehiculul Soyuz compus din trei componente: modulul orbital, în care călătoresc astronauţii în orbită, modulul de coborâre, cu care vor reveni, şi modulul service, cel ce poartă instrumentele. Pe staţie nava Soyuz andochează, se cuplează cu staţia, iar astronauţii trec în ISS. La întoarcere astronauţii călătoresc în modulul de coborâre iar modulul orbital şi cel de instrumente sunt distruse (prin “abandonare” controlată la reintrarea în atmosferă, unde sunt distruse prin ardere) iar modulul de coborâre aterizează cu ajutorul paraşutelor, pe uscat sau pe apă.

Începând cu lansarea de ieri realizată de NASA (agenţia spaţială de stat) şi SpaceX (agenţia spaţială privată condusă de Elon Musk), astronauţii americani nu vor mai pleca spre ISS din Kazachstan cu Soyuz-ul ci din Florida, cu vechiculul numit Crew Dragon, proiectat de SpaceX. Lansarea se face cu racheta Falcon 9, care poartă in vârf  nava Crew Dragon, de pe complexul de lansare 39A din Kennedy Space Center. Şi Crew Dragon va andoca pe ISS, ulterior se va întoarce utilizând acelaşi principiu ca Soyuz, utilizând paraşută în apropierea solului. Ulterior de la sol (reprezentat de apă în cazul Crew Dragon) un echipaj de recuperare scoate din vehicul astronauţii şi îi duce către facilităţile în care vor începe programul medical de recuperare. Racheta Falcon 9 are componentă reutilizabilă care se întoarce după lansare şi e recuperată de un “drone ship”, o barjă modificată dirijată de la distanţă (fără echipaj). La lansarea de ieri, barja numită “Of Course I Still Love You” a recuperat cu succes componenta Falcon9. “Of course I Still Love You e a doua generaţie de ASDS (Autonomous Spaceport Drone Ship) după “Just Read the Instructions” şi operează în apropiere de Cape Canaveral (următoarea generaţie se va numi “A Shortfall of Gravitas”). Toate acestea fac parte din ambiţiosul program spaţial al agenţiei SpaceX condusă de Musk.

PRIN CE E SPECIALĂ LANSAREA CREW DRAGON?

Ca “obiect al acţiunii” lansarea Crew Dragon nu e specială, e o navetă shuttle care duce astronauţi de pe Pământ pe staţia spaţială. Ce e special la lansarea de ieri e elementul american şi noutatea vehiculului. Mai precis, după 2011 e prima lansare de pe teritoriu american. De asemenea, acesta e primul proiect făcut printr-o colaborare “stat/privat”, mai exact e un proiect comun al agenţiei de stat NASA cu agenţia privată SpaceX a lui Musk. În absenţa acestor elemente, astronauţii (astronauţi NASA) ar fi plecat cu Soyuz-ul din Baikonour, Kazachstan, exact cum a plecat misiunea 63 care se află în prezent pe ISS. Ce e special la Crew Dragon comparativ cu Soyuz e că lansarea se face cu rachetă reutilizabilă, acest fapt dă şi o mai mare dependenţă de vreme, aşa încât lansarea de ieri de fapt a fost tentativa 2 (reuşită), prima tentativă de acum 3 zile fiind anulată cu 15 minute înainte de plecare, datorită vremii. Alt aspect special e reprezentat de funcţionalitate şi design. Crew Dragon are un design modern, spre deosebire de Soyuz are ecrane touch-screen şi nu butoane (are, dar puţine, majoritar interacţiunea cu nava se face prin ecrane touch-screen), de asemenea costumele sunt cu un design modern, mai confortabile şi mai “funcţionale”. Spre exemplu mănuşa costumului e aşa făcută încât să apese “corect” pe ecranele touch screen ale Dragonului. Alte funcţionalităţi sunt detalii, dar, per total, confortul e mai bun decât la costumele anterioare, astronauţii sunt mai “puţin greoi” în mişcări cu aceste costume. De ce e important acest aspect: pentru că în sine costumul e un vehicul spaţial presurizat, cu mijloace de comunicare, cu oxigen, iar confortul costumului e deosebit de important în misiunile de spacewalk, ieşirile astronauţilor din ISS pentru reparaţii. Majoritatea astronauţilor semnalează ca deosebit de grele misiunile de spacewalk din cauza costumului. Bonus pentru lansarea de ieri, astronauţii au fost conduşi spre rachetă, după echipare, cu maşini Tesla model X cu falcon wings (e un model în care portierele din spate se deschid în sus). Nu că nu s-ar şti, dar, în minima eventualitate în care nu s-ar şti, Elon Musk e şi patronul agenţiei SpaceX şi al Tesla. Dealtfel un personaj foarte îndrăgit şi pe bună dreptate. Ca notă personală, în conferinţele NASA de ieri, adminsitratorul NASA a avut cuvinte foarte frumoase în raport cu Musk, în rezumat ce a spus a fost că NASA a trasat cerinţe iar Musk le-a executat cu maximă precizie şi punctualitate. “Delivered” e cuvântul exact folosit. Musk delivered.

MEDICINA ASTRONAUŢILOR. PRINCIPII GENERALE

Am spus în titlu că va fi şi o introducere în medicina astronauţilor dar articolul e deja prea lung. Aşa încât voi extrage, spontan, câteva idei care mi se par importante. Principala întrebare care şi-a căutat şi îşi caută în continuare răspunsuri e: ce adaptări apar în corpul unui om la şederea prelungită în spaţiu? “Spaţiu” înseamnă în cazul ISS locuitul într-o navă, câteva luni, într-un anumit tip de radiaţie, în microgravitaţie, cu un mediu total diferit decât cel de pe Pământ. Rezumatul medicinei până în prezent e că, din fericire, corpul uman rezistă bine la astfel de condiţii, deşi câteva adaptări apar iar medicina trebuie să le contracareze. O adaptare negativă la microgravitaţie e scăderea masei musculare şi a densităţii osoase, aşa încât programul astronauţilor cuprinde în prezent 2-2.5 ore de activitate fizică: bandă/bicicletă şi greutăţi (greutăţile nu sunt greutăţi în sine ci un sistem de vacuum care imită greutăţile). O altă întrebare e privitoare la nutriţie: cum se calculează nutriţia ca astronauţii să aibă o sănătate optimă? Aici o să dedic un articol separate, dar, în acest paragraf doar menţionez că nivelul caloric se calculează după “aceleaşi legi” ca pe Pământ, iar alimentele trimise astronauţilor sunt alimente sigure, bogat nutritive, calculate pentru fiecare şi adaptate preferinţelor. Majoritatea alimentelor sunt alimente deshidratate şi congelate care se reconstituie pe ISS într-o formă mai apropiată de mâncarea de acasă. Microgravitaţia de pe staţie impune ca alimentele să fie în forma lor finală într-o formă “legată”, fără firimituri. Apa se bea din nişte punguţe cu pai din care apa nu poate evada. Pentru iubitorii de detalii de nutriţie, dieta e concepută pe structura: 51% carbohidraţi / 17% proteine / 32% grăsimi (plus / minus) şi cu maximum 3 grame de sare pe zi. E un drum lung de la primele zboruri în Spaţiu în care prima întrebare referitoare la mâncare a fost: “oare un om poate înghiţi normal în spaţiu? Circulă alimentele la fel în corp” (din fericire da). Un ultim aspect, mai complicat, e cel al modificărilor de imunitate şi chiar al celor de adaptări epigenetice (epigenetica e o ramură medicală relativ nouă care studiază adaptarea la mediu din perspectiva activării/dezactivării genelor).

COVID-19 ÎN SPAŢIU

Misiunea 62 la final şi misiunea 63 pe ISS “au prins Covid-ul”. La fel, Bob şi Doug au plecat ieri spre ISS “în plin Covid”. Dar atenţia cu privire la infecţii nu e nouă. Din motivul posibilităţii transportării unui agent infecţios în spaţiu, unde îngrijirea nu se poate face ca pe Pământ, astronauţii (de decenii încoace) sunt ţinuţi în carantină înainte de plecarea pe staţie. E o procedură obişnuită. Staţia spaţială e un mediu steril, infecţiile pe ISS de 20 de ani încoace sunt în număr de exact zero. Ce a fost particular în raport cu Covid-19 a fost faptul că unii dintre astronauţi au plecat de pe o planetă “normală” şi au aterizat în plină pandemie. Jessica Meir a povestit în câteva conferinţe cum a resimţit pandemia “de sub ea”, Jessica fiind la momentul de explozie Covid-19 unul dintre cei extrem de puţini oameni aflaţi în totală siguranţă în raport cu virusul şi char a ţinut câteva conferinţe de presă de pe ISS în care a fost întrebată extensiv despre epidemie: cum o percepe de sus? Cum putem rezista bine izolaţi? Răspunsurile astronauţilor la astfel de întrebări sunt fascinante. Astronauţii sunt în permanenţă expuşi pericolelor iar adaptarea lor psihologică e fenomenală. Un răspuns simplu al Jessicăi a fost că “o modalitate bună de adaptare e să ai o activitate ordonată, un orar şi lucruri planificate”. Revenită pe Pământ, Jessica a spus că primul lucru concret prin care a luat contact cu epidemia de pe Pământ a fost că echipele de recuperare (cei ce au scos-o din Soyuz, în cazul ei) purtau măşti. Altfel, astronauţii nu se simt nicicum izolaţi în spaţiu, e visul vieţii lor să locuiască şi să lucreze pe o staţie spaţială, de unde, dealtfel, sunt mereu în legătură cu Pământul. Pe care îl şi văd, în splendoarea lui, din zona de geamuri numită Cupola. Pământul e foarte frumos şi cu totul diferit văzut din spaţiu…

Dr Adrian Copcea, 31 mai 2020

Autor: Copcea Adrian

Medic primar diabet, nutritie, boli metabolice. Director medical Centrul Medical Asteco, Cluj-Napoca.

2 gânduri despre „INTRODUCERE ÎN MEDICINA ASTRONAUŢILOR ŞI LOGICA STAŢIEI INTERNAŢIONALE SPAŢIALE. MOMENTUL CREW DRAGON

  1. Oxigenul cum se procura pe statia orbitala ? Ai informatii despre asta?? …

    Apreciază

Comentarii la articol: (pot fi publicate anonim, dar necesita email, care nu va fi publicat)

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google

Comentezi folosind contul tău Google. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s