Könyvespolc

NCBI könyvespolc. A Nemzeti Orvostudományi Könyvtár, az Országos Egészségügyi Intézetek szolgáltatása.

StatPearls [Internet]. Kincses Sziget (FL): StatPearls Publishing; 2020 jan-.

StatPearls [Internet].

Salvatore Pelligra; Elizabeth A. Casstevens; Michael J. Matthews; Peter F. Edemekong .

Szerzői

Hovatartozások

Utolsó frissítés: 2020. november 10 .

Bevezetés

Az űrkutatásban a betegségek megelőzésére helyezik a hangsúlyt, amikor a fizikailag egészséges egyéneket, pilótákat és űrhajósokat gyakran rendkívüli egészségi állapotig átvizsgálják, majd ellenséges környezetbe helyezik. [1] [2] [3]

Az oxigén, a nyomás és a hőmérséklet ingadozásának, valamint egyéb környezeti szempontoknak, például a mikrogravitációnak, amelyek mindegyike jelentős hatással van a wellnessre, enyhítése érdekében az egészségmegőrzés sarokpontjai az űr- és az űrhajózási környezetben az étkezési és testmozgási szokások.

Repülési környezetben viszonylag rövid ideig a földi szorgalom előnyei megtérülnek különösen magas G-környezetekben, például katonai repülőgépekben, ahol a dekoncentrálás és a dehidratáció fokozza a pilóta eszméletvesztés (LOC) kockázatát. Egy másik példa az elhúzódó légi utazásokra, például a nemzetközi járatokra, ahol a dekoncentráció, a kiszáradás és a mozdulatlanság növeli a mélyvénás trombózis (DVT) kockázatát egy utazóban.

Az egészségmegőrzés és a wellness sokkal nagyobb kihívást jelent az űrben.

Az űrben minden ételt a hajón kell szállítani és tárolni. Fontos szempont, hogy a táplálkozást és a kondicionálást minden küldetés ideje alatt meg kell őrizni; a Mars felfedezése például körülbelül 2,5 évet vesz igénybe.

Az űrutazás még nem olyan gyakori, mint a kereskedelmi célú légi utazás, ahol előfordulhat, hogy nem végeznek szűrést a már meglévő egészségi állapotok miatt, és bármilyen életkori szempontot saját maguk szabnak meg. [4] [5] [6]

Az aggodalom kérdései

A mikrogravitációs környezet egészségmegőrzésének megőrzésére irányuló jelenlegi ellenintézkedések a folyadékeltolódás és a csökkent munkaterhelés hatásainak enyhítésére összpontosítanak, amelyeket a legkorábbi űrkutatások során fedeztek fel. Megértésünk a következő évtizedekben folyamatosan növekedett, mivel a kutatás és az ismeretek felhalmozódtak a technológiai fejlődés eredményeként, amelyek lehetővé tették az emberek számára, hogy az aktuális keringő létesítmény rövid látogatásaitól kezdve egyre több időt töltsenek az űrben, ahol az űrhajósok mostanáig dolgozhatnak és az űrben élnek. egy év és még tovább. [7] [8]

A mikrogravitációval kapcsolatos kezdeti tapasztalatok arra késztették a tudósokat, hogy vajon lehet-e ételt bevenni és tápanyagokat felszívni a mikrogravitációban. 1962-ben John Glenn volt az első amerikai, aki az űrben evett egy csőbe csomagolt almaszósz fogyasztásával. Ez a sikeres étkezés megállapította, hogy súlytalan környezetben valóban lehet ételt enni, lenyelni és megemészteni.

Mivel az erőfeszítés gravitáció hiányában lényegesen kevesebb, az űrhajósok napi 2500 kalóriát kaptak (a normál 3000 kal/nap helyett).

A tömeg és a méret az elsődleges szempont minden, az űrbe juttatott anyag számára, ezért az egyes küldetésekhez elhozott ételeket fagyasztva szárították, és olyan folyamatot vezettek be, amelyben a főtt ételeket gyorsan lefagyasztják, majd dehidratálják, a víz eltávolításával egy kivételével. Közvetlenül étkezés előtt az ételt fedélzeti vízzel nedvesítették meg a pályán; mivel azonban csak hideg víz állt rendelkezésre, az összes ételt hidegen fogyasztották.

A Gemini 3-on John Young űrhajós meglepte űrhajós társát, Virgil Grissomot egy rozsos szarvasmarhahús-szendvicsgel, amelyet a Cocoa Beach-i csemegeüzletben vásároltak meg, és a vállalkozói legénység fedélzetére csempészett két étkezés egyikét az 5 órás misszió során. ). Sajnos a Grissom nem fejezte be a szendvicset, mert morzsát termelt; ez egy fontos szempont, figyelembe véve a szem idegen testének vagy a gravitáció nélküli aspiráció lehetőségét. Ez a lecke arra késztette a kenyeret a következő években, hogy elsősorban tortillákkal helyettesítették.

A kalóriákat napi 2800-ra növelték, és az ételkészítéshez most forró víz állt rendelkezésre.

1968 karácsony estéjén az űrhajósok hőre stabilizált pulykát fogyasztottak mártás- és áfonyamártással, amelyet kanállal ehettek. Ez volt az első alkalom, hogy egy étkezés nem igényelt rehidratálást.

Az ételek többségét mégis fagyasztva szárították.

Míg a dekonstrukció nyilvánvalóvá vált az űrutazóknál, akik visszatértek a hosszabb küldetésekről, amelyek magukban foglalták a keringést, a leszállást és a Hold rövid felfedezését, a kapszula méretének korlátozása sok esetben kizárta az ellenintézkedéseket.

Szerencsés előrelépés történt az űrhajósok számára. Az űrállomás napelemeket használt az áramellátáshoz, nem pedig az eddig használt víztermelő üzemanyagcellákat, így a vízhiányos ételeket kevésbé használták a vízellátás megőrzése érdekében. A Skylab tele volt a konyhával, és az űrhajósok elkészíthették és elfogyaszthatták az általuk választott ételeket. A menü 72 elemre bővült, és hűtés volt, így fagyasztott ételeket lehetett szállítani és tárolni, beleértve az űrhajósok kedvencét, a fagylaltot.

Jelentős volt, hogy a nagyobb struktúra lehetővé tette az egészség fenntartásának kulcsfontosságú elemeit az űrben: a testmozgást a csontvesztés enyhítésére. Az űrhajósok ellenálló sávokat, valamint álló kerékpárt kezdtek volna használni, hogy elhárítsák a mikrogravitáció dekoncentráló hatásait.

1981 és 2011 között az első újrafelhasználható űrhajó összesen 135 küldetést repült. Az átlagos küldetés körülbelül 10 nap volt; a legrövidebb alig több mint egy perc volt (STS-51-L, amikor a Challenger tragikusan szétesett az indítás során), a leghosszabb pedig 17 nap volt (STS-80-at Columbia repítette).

A legénység minden tagjának napi három étkezést és harapnivalót biztosítottak, a menü 7 nap után megismétlődött. Az ételeket minden egyes űrhajósra jellemző színes ponttal tárolták és azonosították. A táplálékigényt az alapenergia-ráfordítás (BEE) beillesztésére számították ki: a férfiak méhsejtje = 66 + (13,7 x W) + (5 x H) - (6,8 x A) és a női BEE = 655 + (9,6 x W) + ( 1,7 x H) - (4,7 x A). W = súly kilogrammban, H = magasság centiméterben és A = életkor években.

Az űrsiklónak, akárcsak a Skylabnak, gályája volt. Ez a gálya tartalmazott egy vízadagolót az ételek rehidratálására és egy sütőt az ételek megfelelő hőmérsékletre történő melegítésére. Hagyományos edényeket, például villát, kanalat és kést, valamint ollót használtak a nyitott ételtartó tasakok vágásához.

Habár volt gálya és hűtőszekrény, szinte az összes ételt előkészítették vagy feldolgozták, így víz hozzáadása vagy melegítés után fogyasztásra kész lett. Kis mennyiségű friss gyümölcs és zöldség volt elérhető, élelmiszer szekrényben tárolva.

A súly továbbra is az elsődleges szempont, ezért az ételt a személyzet tagjánként napi 3,8 fontra korlátozták, és minden űrhajós számára minden nap 1 font csomagot tartalmazott.

Noha a küldetések viszonylag rövidek voltak, a kondicionálás részben továbbra is prioritás maradt, mivel az űrhajó pilóta-kötelessége a vitorlázórepülőt leszállásba fordította, miután újra a gravitációs erőknek voltak kitéve. Következésképpen futópadot repültek, és a legénység rendszeres gyakorlatot hajtott végre.

Nemzetközi Űrállomás (ISS)

Az alvás és az evés mellett az űrhajósok idejük legnagyobb részét, napi 2,5 órát töltik testmozgással, és ezt elismerik az első számú egészségügyi prioritásként.

A jövőbeli űrutazás szempontja a Föld 1G-környezetének megőrzése egy teljes űrhajó forgatásával; ugyanakkor a méret és a költségkorlátozások továbbra is megfizethetetlenek. Az űrhajó egy részének forgatása lehetséges, de költséges és mérnöki kihívásokat jelent. Jelenleg a Nemzeti Repülési és Űrhivatal (NASA) Ames kutatóközpontjában dolgoznak ki egy lehetséges megoldást, amely emberi erőforrású, egy-két személyből álló centrifugális kerékpárt foglal magában, amelyet az űrhajóban használnak, ezzel egyidejűleg kihasználva mind a testmozgás, mind a forgás alkatrészeit. A testmozgás előnyeinek kombinálása a generált 1 G erő hatásával, az ésszerű lábnyom megőrzése mellett hosszú távú űrmisszióban mérsékelheti a mikrogravitáció hatásait.

Jelenleg a térben történő kondicionálást az Advanced Resistive Exercise Device (ARED) biztosítja, amely szimulálja a szabad testmozgást 1 G környezetben, fenntartva az izomerőt és az űrhajós izomtömegét, amely szükséges a produktivitáshoz, például a felsőtest transzlációjához extravehicularis tevékenység során (EVA) és a biztonság, amikor a mikrogravitációról a gravitációra vált a Hold (a Föld egyhatoda), a Mars (a Föld egyharmada) által előidézett gravitációra, valamint magára a Földre való visszatéréshez. A szív- és érrendszeri egészséget egy futópadmal tartják fenn az álló kerékpár mellett (amely a laboratóriumi modulban található), és számos olyan kísérlet kulcsfontosságú eleme, amelyek mozgás közben is monitorozást igényelnek, ideértve az aerob fitnesz mérését is.

A Nemzetközi Űrállomás (ISS) jelenlegi étrendje kiegyensúlyozott, de ismétlődő, és a tartós (dehidratált, hőstabilizált) ételek vannak túlsúlyban. Bár az energiaigény csökken a mikrogravitációban a gravitáció hiányában a feladat elvégzéséhez szükséges csökkent munka következtében, a táplálkozás és az íze továbbra is fontos szempontok és kihívások.

Ahogy a Földön, úgy az ízletes ételek látványa, textúrája és fajtája egyaránt fontos összetevője mind a fizikai, mind a pszichológiai egészségnek az űrhajósokban, akik egy hosszú ideig tartó küldetés elrettentő feladatát fogják vállalni (például a Marsra menni, amely cél a NASA, valamint a kereskedelmi vállalkozások számára).

Az űrben történő élelmiszer-termesztés még gyerekcipőben jár, az első sikeres termés 2015 végén született, és csak néhány zöldségre korlátozódott. Mivel a kalóriákat és a kalóriákat szigorúan figyeljük, és a súly prémium, a tápanyagokban sűrű, előre meghosszabbított, hosszabb eltarthatóságú élelmiszer a belátható jövőben is szabvány marad a friss termékekkel kiegészítve, amilyen mértékben aktívan tanácskoznak.

A konzervek, a hagyományos orosz táplálkozási módszer, amelyet űrprogramjuk elején bevezettek és viszonylag változatlanok, további sérülési/fertőzésveszélyt jelentenek a csomagolásból, valamint súlyterhelést jelentenek.

Klinikai jelentőség

Mint a Földön, az étrend és a testmozgás is kulcsfontosságú az egészségmegőrzés és a wellness területén az űrkutatásban; bár a méret- és súlykorlátozások, valamint a mikrogravitációs környezet korlátai jelentős kihívásokat jelentenek leküzdendőek.

Az űr számos stresszorát mind súlyosbítja a küldetés hossza. A Marsra irányuló kutatási misszió várhatóan 2,5 év nagyságrendű lesz. A rendkívüli elszigeteltséget és a szigorú környezetet fokozná a feldolgozott, előre csomagolt ételek és a monoton menü. A tartósítási folyamat, a víz eltávolítása és a hőmérsékleti/időbeli korlátozások csökkentése olyan ételeket eredményez, amelyek szájpadra és szemre nézve kifakultak. Koncentrálja többek között a sót is, így az űrszemélyzet által elfogyasztott élelmiszerek veszélye kevésbé egészséges, mint a friss termékekből álló étrend, amely jelenleg ideális, bár nem megvalósítható.

Ijesztő az a logisztika, amely szerint minden ételt el kell vinni és meg kell őrizni, hogy kielégítsék az egész legénység (négy-hat vagy annál több) igényeit egy mélyűrű misszió ideje alatt, és lehetővé tegyék az előre nem látható problémákat. A személyzet tagjánként napi 3,8 fontos ételek transzfer tömegkorlátozásai, amelyek hat űrhajósnak és 2,5 évnek felelnek meg, azt jelenti, hogy a felfedezőket a Marsra vivő rakétának további 20 805 fontot kellene engedélyeznie felszálláskor! Az étkezés előre pozicionálása a Lagrange-pontokon, valamint a bolygó felszínén is szempont; az idő és a sugárzás azonban ronthatja az élelmiszer minőségét és a tápanyagokat. Jelentős, hogy az előre elhelyezett készletek elvesztése vagy megsemmisítése katasztrofális lenne.

A várható spártai lét pszichológiai hatásainak súlyosbítása helyett az étkezési időt fel kell használni a táplálkozás lehetőségeként, miközben elősegítik a pihenés, az elterelés, a fiatalítás, a bajtársiasság és a társadalmi interakció környezetét.

Az üvegházhatású analógokat úgy fejlesztik ki, hogy friss zöldségeket biztosítsanak űrhajósok fogyasztására, az Egyesült Államok vegetáriánus rendszerét és az ISS orosz oldalán a Lada rendszert. A táplálkozás és a légköri újrahasznosítás mellett az űrben végzett kertészkedés előnyei más fontos emberi igényeket is kielégítenek, például az egyébként szigorú, steril környezet megnövelésének pozitív pszichológiai hatásait, valamint az élő szervezetekről való gondoskodás és az együttélés pozitív érzelmi hatásait. Ezenkívül az ültetés, a növekedés és a betakarítás mezőgazdasági idényeinek mesterséges létrehozása is hatékony módszer lenne arra, hogy megjelölje az idő múlását a mélyűrbeli missziókban. [9]

A bioregeneratív élelmiszer-előállítási rendszerek tehát jelentős pozitív hatással lesznek a hosszú ideig tartó kutatási feladatokra.

A mikrogravitáció jelentős hatása a következményes folyadékeltolódás, amelynek következtében az orrdugulás káros hatással van az ízre. Ennek eredményeként az étkezés vizuális összetevője egyre nagyobb jelentőséggel bír, és az űrutazók jobban értékelni fogják a pikáns ételeket az étrendjükben.

Míg a diéta és a testmozgás az egészségmegőrzés és a wellness sarokköve az űrhajózás ellenséges környezetében, fontos szempont a sugárzás káros hatása. Miután elhagyta a Föld védő atmoszféráját és magnetoszféráját, az űrhajósokat nap- és kozmikus sugárzásnak teszik ki, ezért az árnyékolás biztosítására szolgáló mérnöki ellenőrzések a legfontosabbak. A napsugárzás magában foglalja az ultraibolya sugarakat, röntgensugarakat, protonokat és elektronokat. A kozmikus sugárzás a mélyűr minden irányából származik, és nagy energiájú protonokból és atommagokból áll, amelyek sokkal energikusabbak, ezért károsabbak, mint a napsugárzás. Az életen át tartó sugárterheléssel és az ebből eredő rákkal kapcsolatos jelenlegi aggodalmak miatt az űrhajósok valószínűleg hosszú időre, mélyűr űrkutatásra készülnek.

Végül a mérnöki ellenőrzések létfontosságúak az élelmiszerek megvédésére a sugárzás káros hatásaitól, így hosszú tárolás után - akár a fedélzeten, akár a hajón fedélzeten - elfogyasztva a tápanyagtartalom megmarad és a minőség megmarad.