Kesäkuussa 2024 NASA:n astronautit Butch Wilmore ja Suni Williams saapuivat kansainväliselle avaruusasemalle 8-10 päivän matkalle. Starliner-avaruusaluksen ongelmat viivästyttivät kuitenkin heidän paluutaan vasta maaliskuussa 2025, 286 päivää myöhemmin.
Lyhyestä oleskelusta tuli yli yhdeksän kuukautta kestänyt mikrogravitaatio, jolla voi olla syvällisiä vaikutuksia astronauttien kehoon: lihasten surkastuminen, luuntiheyden menetys, sydän- ja verisuonitauteja, näköongelmia ja stressiä.
Tältä ne näyttivät ennen kuin ne laukaistiin avaruuteen Starliner-avaruusaluksessa:
Ja tältä he näyttivät, kun he palasivat heidät pelastaneella Crew Dragon -aluksella:
Vuosikymmeniä kestänyt ikääntyminen
Sekä NASA että ESA ovat tutkineet perusteellisesti avaruudessa ja mikrogravitaatiossa altistumisen vaikutuksia ihmiskehoon. Yksi yleisimmistä on lihas- ja luumassan väheneminen.
Kansainvälisellä avaruusasemalla ei ole painovoimaa, joka pakottaisi lihakset ja luut työskentelemään kehon tukemiseksi, joten kudokset alkavat heikentyä käyttämättömyyden vuoksi. Astronautit menettävät noin 1 % luun mineraalitiheydestä jokaista avaruudessa vietettyä kuukautta kohden. Heidän lihaksensa, erityisesti jalkojen ja selän lihakset, surkastuvat lopulta, jolloin heidän on vaikea nousta seisomaan laskeuduttuaan Maahan.
Tämän vaikutuksen lieventämiseksi ISS:n miehistön jäsenet harjoittelevat tiukasti: kaksi tuntia päivässä juoksumatolla, kuntopyörällä tai tekemällä vastusharjoituksia. Mutta se ei riitä: Scientific Reports -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa kävi ilmi, että yli kuuden kuukauden oleskelu avaruudessa voi aiheuttaa luukatoa, joka vastaa vuosikymmenien ikääntymistä Maassa.
On tavallista, että astronauttien murtumariski on suurempi luun lujuuden heikkenemisen vuoksi, aivan kuin he olisivat vanhuksia. Butchille ja Sunille, joiden luukato on 9-10 prosenttia, NASA on laatinut intensiivisen 45 päivän fyysisen kuntoutusohjelman. Monien astronauttien toipuminen on kuitenkin epätäydellistä vielä vuoden kuluttua paluusta. Kestää kahdesta neljään vuotta, ennen kuin ihmisen lihakset saavat täysin takaisin alkuperäisen voimansa pitkittyneen tehtävän jälkeen.
Mikropainovoiman vaikutukset
Leijuessa kehon nesteet jakautuvat uudelleen ylävartaloon, koska painovoima ei vedä niitä kohti jalkoja. Tämä aiheuttaa ISS:llä oleville astronauteille ominaisen turvotuksen. Sillä on kuitenkin myös sisäisiä seurauksia: elimistö tulkitsee tämän ylimääräiseksi nesteeksi ja vähentää veren kokonaistilavuutta.
Kun verimäärä on pienempi ja ilman tarvetta pumpata painovoimaa vastaan, sydän- ja verisuonijärjestelmä rentoutuu. Sydän voi ohentaa lihasseinämiään, ja verenpaine laskee. Maahan palatessa tämä sopeutuminen aiheuttaa joskus huimausta tai jopa pyörtymistä (ortostaattinen hypotensio), koska painovoima vetää verta takaisin jalkoihin, ja elimistöllä on aikaa sopeutua uudelleen.
Astronautit käyttävät usein erityisiä kompressiopukuja tai lisäävät nesteen ja suolan saantia ennen paluuta näiden oireiden minimoimiseksi. Silti on tavallista, että he jäävät istumaan, kuten Butch ja Suni tekivät, kun he astuivat ulos Crew Dragon -aluksesta, ja odottavat, että heidän kehonsa tasapainottuu uudelleen.
Toinen merkittävä fyysinen vaikutus, joka on havaittu viime vuosikymmeninä avaruustutkimuksen aikana, on niin sanottu avaruuslentoon liittyvä neuro- ja silmäoireyhtymä ( Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome, SANS). Ilman painovoimaa nesteiden siirtyminen kohti päätä voi lisätä kallonsisäistä painetta, mikä puolestaan muuttaa hieman silmämunia ja puristaa näköhermoa. Monet astronautit, jotka oleskelevat avaruudessa pidempään, raportoivat muutoksista näöntarkkuudessa: heille voi kehittyä tilapäinen kaukonäköisyys (vaikeus nähdä lähelle), mikä tarkoittaa, että heidän silmänsä muuttavat muotoaan sisäisen paineen vaikutuksesta.
Pitkäkestoisissa tehtävissä yli 70 prosenttia astronauteista on jopa kärsinyt SANS:sta. NASA:n astronautti Scott Kelly, joka vietti vuoden avaruudessa ja sai myöhemmin kaksosveljensä Markin kanssa parin, sai näköhermon turvotusta ja verkkokalvon muutoksia.
Pitkäaikainen painottomuus ja ISS:n suljettu ympäristö vaikuttavat myös astronauttien immuunijärjestelmään ja aiheuttavat muutoksia valkosolujen jakautumisessa ja tiettyjen immuunigeenien ilmentymisessä vastauksena äärimmäiseen ympäristöön. Paradoksaalista kyllä, ISS:n steriilissä ympäristössä eläminen voi ajan mittaan heikentää immuunivastetta: kun immuunijärjestelmä ei altistu niin monille jokapäiväisille taudinaiheuttajille, se ei ole niin varuillaan. On havaittu ihottumaa, allergioita ja jopa piilevien virusten (kuten herpeksen) uudelleenaktivoitumista, mikä johtuu heikentyneestä puolustuskyvystä.
Säteily ja yhdeksän kuukauden stressi
Samaan aikaan astronautit altistuvat pitkillä avaruuslennoilla merkittävästi auringon säteilylle ja kosmiselle säteilylle, koska heillä ei ole ilmakehää suojakilpenä. Yhdeksän kuukauden oleskelu on kuitenkin NASA:n hyväksymissä rajoissa, sillä ISS kiertää Maata vain 400 kilometrin korkeudessa. Soluvauriot ovat paljon suurempi ongelma tulevilla pitkäkestoisilla avaruuslennoilla Kuuhun ja Marsiin.
Vielä huolestuttavampia ovat psykologiset vaikutukset, joita pitkäaikainen eristäminen avaruusasemalla, joka kiertää maapalloa 16 kertaa päivässä, aiheuttaa. Aikataulut eivät ole ongelma, koska ISS:llä noudatetaan tiukasti Greenwichin keskiajan mukaista rutiinia. Luonnollisen valon ja pimeyden puuttuminen voi kuitenkin häiritä biologista rytmiä, aiheuttaa univajetta tai heikentää kognitiivista suorituskykyä.
Loppujen lopuksi psykologinen kokemus työskentelystä suljetussa ympäristössä, kaukana perheestä ja kourallisen eri maista tulevien kollegoiden kanssa voi vaatia veronsa. Butch Wilmoren ja Suni Williamsin tapauksessa tilannetta pahensi epävarmuus: heidän tehtäväänsä jatkettiin teknisten ongelmien vuoksi pitkäksi aikaa ilman selvää paluupäivää. Siksi Wilmoren tytär mainitsi stressin ongelmaksi.
Hyvä uutinen on, että useimmat avaruudessa tapahtuvat kehon muutokset eivät ole pysyviä. Noin 95 prosenttia fysiologisista muutoksista palautuu normaaliksi viikkojen kuluessa paluusta. Astronautit saavat yleensä tasapainonsa ja kävelykykynsä takaisin muutamassa päivässä, nestejakauma normalisoituu nopeasti, ja unihäiriöt paranevat yleensä maanpäällisten syklien palautuessa.
Psykologisten seurausten osalta astronautit valitaan sen vuoksi, että heillä on taipumusta suoriutua suurista stressitilanteista hermostumatta. Se on heidän työnsä ja intohimonsa. He eivät saa ylityötunteja, mutta aina kun heille tarjoutuu tilaisuus, he ovat halukkaita palaamaan lempipaikalleen: avaruuteen.
