为了减轻COVID-19在地球上的危害,世界各地的人们都在尝试与社会保持距离,试图限制这种疾病的传播。然而,空间站的空间非常紧张,第一批月球和火星殖民地也可能让居住者住得很近。太空疾病已经影响宇航员几十年了。所以,当太空中的流行病不可避免地发生时,我们将如何应对?
自从人类探索太空之初,疾病和医疗紧急情况就一直困扰着太空旅行者。第一次太空任务只需要一个地球以外的居住者。每次执行任务的人数从2人增加到3人。现在,每次飞行通常有四到七名宇航员,而国际空间站(ISS)通常有六名宇航员。月球和火星殖民地将容纳数百至数千人。
宇航员戴着面具漂浮在与国际空间站相连的SpaceX Dragon补给舱中。他们戴的面具是为了保护他们免受发射和对接过程中可能在飞船内部释放的小颗粒和碎片的伤害。图片来源:美国国家航空航天局
生活在太空中还会改变人体的反应方式,并在最佳情况下改变健康状况。因此,NASA和其他太空机构研究了太空对人体的影响。这些研究不仅将帮助 保护太空中的人们,而且从这些研究中吸取的教训将有助于保护地球上的人口。
“诸如辐射,微重力,压力和睡眠周期改变等因素都可能影响宇航员的免疫系统……了解这些免疫系统的变化可能有助于科学家查明疾病的发作,并提出可以增强免疫系统并预防疾病的监测策略或治疗方法。在地球上完全成熟的感染和疾病,” 美国航空航天局官员报告。
病毒和人类如何在太空中发生变化
研究发现,人类的免疫系统在太空的微重力环境中的反应与地球上的反应不同。免疫系统被破坏,改变了机体对感染的反应方式。
免疫系统非常复杂,在飞行过程中,免疫的几个方面尚未得到研究。现在,我们需要更深入地研究太空中发生的免疫系统变化,还需要确定飞行过程中的免疫变化是否会增加宇航员在未来深空任务中的临床风险。美国国家航空航天局约翰逊航天中心(JSC)的布莱恩·克鲁西安(Brian Crucian)博士说:“在更长的飞行时间里,改变小行星或火星飞行任务的所有改变国际空间站免疫力的因素都会更糟。
阿波罗7号(Apollo 7)的机组人员-第一名在太空中生病的机组人员-Donn F. Eisele(指挥舱飞行员),Walter M. Schirra Jr.(指挥官)和Walter Cunningham(月球舱飞行员)。图片来源:NASA
在1968年的阿波罗7号飞行期间(首次载有宇航员的阿波罗飞行任务),机组人员都因感冒而倒下,改变了飞行计划。美国宇航局官员认为,指挥官沃利·希拉(Wally Schirra)登上飞船时可能会患上轻度感冒,然后再将疾病传播给其乘员。由于患病,机组人员在重新进入地球大气层时拒绝戴头盔。
令人惊讶的是,接下来的两个阿波罗飞行任务的机组人员在 飞行中 也患了感冒。根据这些经验,美国宇航局制定了隔离程序,以限制人类在飞行前接触宇航员。
利用技术抗击疾病
自从太空旅行的早期开始,通讯的发展就可以利用地球上的知识和资源来治疗各种疾病。
NASA甚至曾经能够治疗一位 宇航员 ,因为他在访问国际空间站时出现了血块。当时,太空旅行者(其名字出于隐私考虑而受到保护)在进行为期六个月的飞行任务后的两个月,即在常规测试中如何发现太空对体液流动的影响时发现了深静脉血栓形成(DVT)。
Stephan Moll博士访问NASA。图片来源:NASA / UNC
UNC医学院血液凝块专家Stephan Moll博士被邀请通过电话会议帮助治疗宇航员。
“当NASA与我联系时,我的第一反应是问我是否可以前往国际空间站(ISS)亲自检查病人。美国宇航局告诉我,他们不能足够快地使我升空,所以我从教堂山(Chapel Hill)进行了评估和处理,” 莫尔回忆说。下面的NASA视频显示了斯蒂芬·莫尔(Stephan Moll)博士如何在国际空间站上治疗血块,同时又坚定地站在地上。
针对这种情况的治疗通常涉及将患者放到血液稀释剂上,减慢血凝块的生长,潜在地减少如果血凝块破裂并传播到身体其他部位所引起的损害。但是,国际空间站仅配备了有限的药品供应,但可以使用一些依诺肝素,宇航员使用了40天,直到供应船向空间站工作人员运送了另一种药物阿哌沙班。
在持续90天以上的治疗过程中,这名太空病人在地球放射线研究小组的指导下定期对其颈部进行了超声检查。在安全地降落到地球上之后,曾经病倒的宇航员无需进行其他治疗。
为什么太空会让你生病
宇航员里克·马斯特拉基奥(Rick Mastracchio)在国际空间站上进行了毛细管流动实验。图片来源:NASA
像冠状病毒一样的流感和微生物可以通过在太空深处被隔离在一起的人员迅速发挥作用。
“由于没有重力,粒子无法沉降,因此它们仍悬浮在空气中,并且更容易传播。为了防止这种情况,要对隔间进行通风,并且空气中的HEPA过滤器会清除颗粒。” NASA航天飞机计划的前六次乘员外科医生乔纳森•克拉克(Jonathan Clark)说。
2012年进行的一项研究对742名宇航员的健康记录进行了调查,他们飞行了106次航班,发现29例疾病传播,包括真菌,泌尿道,皮肤感染以及流感。
“由于科学家尚未弄清楚的原因,免疫系统可以在太空中飞奔:伤口愈合得更慢;抗感染T细胞发送信号的效率较低;骨髓补充自身的效果较差;杀手细胞-另一个重要的免疫系统参与者-减少战斗力。同时,病原体生长更强,细胞壁更厚,对抗菌剂的抵抗力增强,并且形成附着在表面的所谓生物膜的能力增强,”杰弗里·克鲁格(Jeffrey Kluger)在《时代》杂志上报道 。
辐射引起的物理变化可能会带来使宇航员和太空殖民者保持健康的问题。太空旅行者面临的另一项挑战是,休眠病毒(如单纯疱疹)会在太空旅行中重新唤醒。
访客在国际空间站上度过了一年或更长时间。在月球或火星上的殖民者 会停留更长的时间,甚至在没有流行病的情况下,也会增加包括睡眠不足在内的健康问题。如果没有适当的睡眠,并且承受着很高的压力,太空旅行者可能更容易受到身体抵抗的感染。
“您可能会遇到的问题类型是情绪,认知,士气或人际互动的下降。您也可能会出现睡眠障碍,因为您的昼夜节律可能会由于在火星上每天多出38分钟,或者在嘈杂的小环境中或长时间的隔离和禁闭而感到不适,” NASA的 人类研究计划 建议。下面的视频展示了人类的免疫力如何对奇怪的太空条件做出反应。
定期对国际空间站上的宇航员进行测试,以确保曾经休眠的病毒不会重新激活。定期检查从宇航员身体拭子中提取的细菌,发现空间站上的细菌和病毒种群。通过轨道前哨循环的空气不受生物和化学污染物的影响。
就像在地球上一样,隔离和控制可能感染某种疾病的人。国际空间站配备了高效微粒空气(HEPA)过滤器,并且为国际空间站的受感染居民提供了防毒面具。受到任何形式的感染后,就像在人类太空旅行的早期一样,返回地球后,太空旅行者可以被隔离。
几乎可以肯定,未来在月球或火星上的殖民地 将拥有类似的设施,以减少像目前正在吞噬我们的星球那样的暴发范围。
对于地球上的流行病的挑战的答案-更不用说在 月球或火星殖民地上的 答案了-仍然没有答案。而且,与地球上的病毒相比,病毒更可能在太空中传播并且更难以治疗。
但是,我们在地球上采用的许多相同的治疗方法和程序,都可以用来限制疾病的传播并平坦化感染曲线,这在保护殖民者探索太阳系方面也可能起着重要作用。
随着我们扩展 到太阳系,流行病必将随之而来。但是,即使在今天,我们也已经在保护探索者,他们正在开拓我们的探索范围,超越地球的范围。
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