Du hành không gian làm thay đổi cơ thể người ra sao?

Chuyến du hành không gian dài ngày của Rubio được tin sẽ cung cấp những hiểu biết có giá trị về cách con người có thể đối phó với các chuyến bay vũ trụ trong thời gian dài cũng như giải pháp tối ưu cho những vấn đề nó có thể gây ra.

Các cơ và xương

BBC dẫn lời các chuyên gia cho biết, nếu không có trọng lực liên tục lên các chi của con người, khối lượng cơ và xương sẽ bắt đầu nhanh chóng giảm đi trong không gian. Chịu ảnh hưởng nhiều nhất là những cơ giúp duy trì tư thế ở lưng, cổ, bắp chân và cơ tứ đầu (trong môi trường vi trọng lực, chúng không còn phải làm việc vất vả nữa và bắt đầu teo đi). Chỉ sau 2 tuần, khối lượng cơ bắp có thể giảm tới 20% và trong các sứ mệnh dài hơn từ 3 - 6 tháng, mức giảm có thể đạt 30%.

Tương tự, vì bộ xương của các phi hành gia không chịu nhiều áp lực cơ học như khi chịu tác dụng của trọng lực Trái đất, nên xương của họ cũng bắt đầu mất khoáng chất và sức mạnh. Họ có thể mất 1 - 2% khối lượng xương mỗi tháng trong không gian và lên tới 10% trong 6 tháng (trên Trái đất, đàn ông và phụ nữ lớn tuổi mất 0,5% -1% khối lượng xương mỗi năm).

Điều này có thể làm tăng nguy cơ bị gãy xương và kéo dài thời gian lành vết thương. Giới khoa học ước tính có thể mất tới 4 năm để khối lượng xương của các phi hành gia trở lại bình thường sau khi trở về Trái đất.

Để đối phó, khi ở trên trạm ISS, các phi hành gia phải tập thể dục cường độ cao 2,5 giờ/ngày với các thiết bị gym lắp đặt sẵn. Họ cũng dùng thực phẩm bổ sung để giúp xương khỏe mạnh nhất có thể. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây phát hiện, ngay cả chế độ tập luyện này cũng không đủ để ngăn ngừa tình trạng suy giảm chức năng và mất kích thước cơ.

Việc thiếu trọng lực kéo cơ thể xuống cũng có thể đồng nghĩa, các phi hành gia nhận thấy họ cao hơn một chút trong thời gian ở trên trạm ISS, do các gai cột sống dài ra chút ít. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề như đau lưng khi ở trong không gian và thoát vị đĩa đệm khi quay trở lại Trái đất.

Sụt cân

Duy trì cân nặng khỏe mạnh là một thách thức khi ở trên quỹ đạo. Mặc dù Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) cố gắng đảm bảo các phi hành gia có nhiều loại thực phẩm bổ dưỡng, nhưng sứ mệnh ngoài không gian vẫn có thể ảnh hưởng đến cơ thể của họ. Scott Kelly, phi hành gia NASA đã tham gia cuộc nghiên cứu sâu rộng nhất về tác động của du hành không gian dài hạn sau khi ở trên ISS suốt 340 ngày, trong khi người anh song sinh của mình ở lại Trái đất, đã mất 7% khối lượng cơ thể khi ở trên quỹ đạo.

Thị lực

Trên Trái đất, trọng lực giúp đẩy máu trong cơ thể chúng ta đi xuống trong khi tim bơm máu lên. Tuy nhiên, trong không gian, quá trình này trở nên lộn xộn (mặc dù cơ thể có khả năng thích nghi phần nào) và máu có thể tích tụ trong đầu nhiều hơn bình thường.

Máu có thể tích tụ ở phía sau mắt và xung quanh dây thần kinh thị giác, dẫn đến phù nề. Điều đó có thể dẫn đến những thay đổi về thị lực như giảm độ sắc nét và thay đổi cấu trúc của mắt. Chúng có thể bắt đầu xảy ra chỉ sau 2 tuần trong không gian và sau đó, nguy cơ sẽ tăng lên. Một số thay đổi về thị lực sẽ đảo ngược trong khoảng một năm kể từ khi các phi hành gia quay trở lại Trái đất, nhưng những thay đổi khác có thể là vĩnh viễn.

Việc tiếp xúc với các tia vũ trụ của thiên hà và các hạt năng lượng mặt trời cũng có thể dẫn đến những vấn đề khác về mắt. Bầu khí quyển của Trái đất giúp bảo vệ con người khỏi những thứ này, nhưng khi ở trên quỹ đạo trên ISS, sự bảo vệ đó sẽ biến mất.

Xáo trộn thần kinh

Sau thời gian dài trên trạm ISS, các nhà nghiên cứu nhận thấy hiệu năng nhận thức của Kelly thay đổi rất ít và vẫn tương đối giống như anh trai song sinh của anh trên mặt đất. Song, tốc độ và độ chính xác trong hoạt động nhận thức của Kelly đã giảm trong khoảng 6 tháng khi anh mới quay về Trái đất, có thể do não của anh đã điều chỉnh lại theo trọng lực của Trái đất và lối sống rất khác ở quê nhà.

Nghiên cứu đối với một phi hành gia người Nga trải qua 169 ngày trên trạm ISS năm 2014 cũng tiết lộ, một số thay đổi đối với bộ não dường như đã xảy ra khi ở trên quỹ đạo. Cụ thể, đã có những thay đổi về mức độ kết nối thần kinh ở các bộ phận của não liên quan đến chức năng vận động và cả ở vùng vỏ não đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng, cân bằng và nhận thức về chuyển động của chủ thể.

Điều này có lẽ vì bản chất đặc biệt của tình trạng không trọng lượng ngoài không gian. Các phi hành gia thường phải học cách di chuyển hiệu quả mà không cần trọng lực để neo giữ họ vào bất cứ thứ gì và thích nghi với một thế giới không có lên hay xuống.

Một nghiên cứu gần đây hơn đã làm dấy lên mối lo ngại về những thay đổi khác trong cấu trúc não có thể xảy ra trong các sứ mệnh không gian dài hạn. Các khoang trong não có nhiệm vụ lưu trữ dịch não tủy, cung cấp chất dinh dưỡng cho não và xử lý chất thải có thể sưng lên và mất đến 3 năm để co lại về kích thước bình thường.

Da

Da của Kelly được phát hiện có độ nhạy cao và phát ban trong khoảng 6 ngày sau khi anh trở về từ trạm vũ trụ. Các nhà nghiên cứu suy đoán, việc thiếu kích thích da trong không gian có thể góp phần khiến da của anh “nổi loạn” khi trở về Trái đất.

Gen

Một trong những phát hiện quan trọng nhất từ chuyến du hành không gian của Kelly là những ảnh hưởng đối với ADN của anh. Ở cuối mỗi chuỗi ADN là các cấu trúc được gọi là telomere, giúp bảo vệ gen của con người khỏi bị hư hại. Khi chúng ta già đi, những telomere này sẽ ngắn hơn, nhưng nghiên cứu về Kelly và các phi hành gia khác hé lộ, du hành vũ trụ dường như làm thay đổi độ dài của những telomere này.

Theo Susan Bailey, giáo sư sức khỏe môi trường và X quang tại Đại học Colorado, các phi hành gia nói chung có nhiều telomere ngắn hơn sau sứ mệnh so với trước kia.

Ngoài ra, còn có một số thay đổi trong biểu hiện gen - cơ chế đọc ADN để tạo ra protein trong tế bào, liên quan đến những phản ứng của cơ thể đối với tổn thương ADN, sự hình thành xương và phản ứng của hệ thống miễn dịch đối với căng thẳng,… Nhưng hầu hết các thay đổi này đã trở lại bình thường trong vòng 6 tháng kể từ khi Kelly trở lại Trái đất.

Hệ miễn dịch

Kelly đã tiêm một loạt vắc xin trước, trong và sau chuyến du hành không gian và hệ thống miễn dịch của anh được phát hiện phản ứng bình thường. Tuy nhiên, nghiên cứu của chuyên gia Bailey phát hiện, các phi hành gia thực sự bị giảm số lượng tế bào bạch cầu tương ứng với liều lượng bức xạ họ tiếp xúc khi ở trên quỹ đạo.