Mały krok dla szympansa, ale wielki dla ludzkości, czyli szalone oblicza medycyny kosmicznej

 Kosmos intrygował ludzi od początków dziejów. Choć tak piękny, w swojej nieskończoności potrafi być niesłychanie groźny. Nieprzerwanie od wielu mld lat wysyła w kierunku Ziemi planetoidy, których destrukcyjna siła doprowadziła do śmierci miliony organizmów. Już starożytni spoglądali z respektem ku górze, chcąc zrozumieć swoje miejsce we Wszechświecie. Ułożenia gwiazd przypominały im postaci oraz przedmioty używane na co dzień, a dziś ich wyobrażenia zachowały się w nazwach gwiazdozbiorów nocnego nieba. Ludzki egocentryzm podpowiadał im, że to oni znajdują się w centrum otaczającego świata, jednak na całe szczęście nie brakowało tych, którzy podważali tę świętą wówczas ideę.

Podjąć kosmiczne wyzwanie

W XVI w. pojawił się śmiałek, który pomimo niechęci i odrzucenia ówcześnie żyjących dokonał przewrotu w astronomii. Polski uczony Mikołaj Kopernik obalił wcześniejszą teorię ptolemejską, umieszczając ludzi we właściwym dla nich miejscu. Na początku XX w. inny wielki astronom Edwin Hubble zaobserwował nieprawdopodobny ruch galaktyk, co po raz kolejny poszerzyło granice świata.

Te wszystkie wydarzenia sprawiły, że ludzie zaczęli czuć się ściskani ogromem otaczającej ich rzeczywistości, chcieli sprostać wyzwaniu rzuconemu im przez Wszechświat. Nie bez powodu kolejnym krokiem był podbój kosmosu. Zimna wojna prowadzona w poprzednim stuleciu doprowadziła w 1961 r. do wyniesienia ku niebiańskim obłokom Jurija Gagarina. Jednak ludzkości wciąż było mało. W 1969 r. Neil Armstrong przypieczętował odwieczne pragnienie świata i postawił jako pierwszy stopę na Księżycu. Jego słynne słowa będą brzmieć w naszych uszach jeszcze przez wiele lat („Jeden mały krok dla człowieka, wielki skok dla ludzkości”). Ta podróż pozwoliła lepiej poznać naturalnego satelitę Ziemi, zrozumieć, że jest on naszym „bratem”.

Idea lotów kosmicznych zaczęła skłaniać ludzi ku rozważaniom, co się stanie, gdy człowiek opuści przeznaczoną mu przez naturę Matkę Ziemię. Zaczęto więc zastanawiać się nad konsekwencjami przebywania w przestrzeni kosmicznej. Ludzi intrygowało, czy mogą latać w bezduszną otchłań kosmosu bez negatywnych konsekwencji. Jak w wielu przypadkach, na ratunek przyszły wyobraźnia oraz niezwyciężona zdolność poznawcza. Choć nie brakowało tych, którzy wierzyli, że w stanie nieważkości eksplodują gałki oczne astronautów, znaleźli się też ludzie, dla których idea wyniesienia człowieka per aspera ad astra stała się sensem istnienia.

Wystrzelić małpę w V-2

Aby zrozumieć, dlaczego doszło do rozwoju takiej gałęzi nauki, jaką jest medycyna kosmiczna, warto zdać sobie sprawę z tego, kiedy w ludzkich umysłach zakiełkowała idea lotów pozaziemskich. Jako część łupów wojennych po 1945 r. Stany Zjednoczone weszły w posiadanie części do rakiet V-2. Stanowiły one pewnego rodzaju rozrywkę dla wojska, ale mimo wszystko to właśnie V-2 rozbudziła wyobraźnię naukowców i wizjonerów, ludzi bardziej zainteresowanych lotami w górę niż w dół.

Jednym z nich był David Simons, należący do prekursorów rozwoju idei podboju kosmosu. W swych zarejestrowanych na taśmach opowieściach opisuje jedną ze swoich rozmów z Jamesem Henrym, która miała miejsce w Pracowni Badań Medycyny Lotniczej w Bazie Sił Powietrznych Holloman.

– Dave, myślisz, że człowiek kiedykolwiek poleci na Księżyc? – zagaił Henry.

– Ależ oczywiście! To tylko kwestia projektu inżynierskiego i czasu, który pozwoli na pokonanie problemów technicznych – bez wahania odpowiedział Simons.

– No dobra – przerwał mu Henry, – a co powiedziałbyś, gdybyś miał pomóc nam umieścić małpę na zdobytej przez nas rakiecie V-2, którą na dwie minuty wyślemy w stan nieważkości i spróbujemy zbadać jej fizjologiczne reakcje na ten stan?

– Och! Jaka wspaniała propozycja! Kiedy zaczynamy?

To moment, w którym, moim zdaniem, rozpoczął się amerykański podbój kosmosu, a po części także rozwój medycyny kosmicznej, gdyż niezaprzeczalnym wówczas wydawał się fakt, że również człowiek w niedalekiej przyszłości zostanie wystrzelony w kosmos.

Nie obwody, ale człowiek

Dla naukowców zajmujących się rakietami problemem nie były przepalone obwody czy chociażby wadliwy system nawigacyjny. Dla nich problemem byłeś i jesteś Ty. Ty i Twój cały skomplikowany metabolizm, Ty ze swoją nietypową budową, chimerycznym charakterem. Jednym słowem: zmienność. Tak właśnie wygląda prawdziwy kosmos. Nie ten, który widzieliśmy w filmie „Apollo 13”, gdzie wszystko jest spektakularnym triumfem, ale ten złożony z groteskowych uciążliwości i prostych, codziennych zwycięstw.

Dla przeciętnego człowieka kosmos wydaje się czymś odległym. Ale wystarczy wieczorem spojrzeć na niebo, by dostrzec jego piękno, uzmysłowić sobie fakt, że niektóre gwiazdy, na które właśnie patrzymy, od milionów lat prawdopodobnie już nie istnieją. Ktoś mógłby spytać, po co tyle zachodu, skoro ten cały kosmos jest jednocześnie taki niebezpieczny?

Odpowiedzią jest ciekawość. Ze wszystkich uczuć tylko ona jest uczuciem silniejszym niż strach. To dlatego podczas oglądania nawet najbardziej szalonego horroru w końcu otwieramy oczy. To ona zaprowadziła człowieka w kosmos i pokazała prawdziwą naturę świata.

Gdybyśmy udali się do współczesnej agencji kosmicznej i przyjrzeli się procesowi selekcji astronautów, niewątpliwie bylibyśmy bardzo zdziwieni. W warunkach całkowitej izolacji grupa potencjalnych kosmicznych podróżników wystawiana jest pod obserwację wielu specjalistów, którzy poddają ich dość specyficznym testom.

Ciekawy pod tym względem był projekt „Tysiąc żurawi”, zaproponowany przed kilkoma laty przez naczelnego lekarza japońskiej agencji eksploracji kosmosu JAXA Shoichiego Tachibanę. Podczas tygodniowej symulacji każdy z astronautów miał do wykonania techniką origami tysiąc żurawi wielkości konika polnego. Genialność testu polegała na tym, że tworzył on chronologiczny zapis pracy kandydata: można było stwierdzić, czy np. pod wpływem zbliżającego się terminu oddania pracy astronauci pracowali mniej starannie niż podczas wykonywania pierwszego żurawia.

Innym razem Tachibana celowo opóźnił o godzinę lunch. Kandydaci, nieświadomi tego, że opóźniający się obiad jest częścią testu, odsłaniali swoje prawdziwe charaktery.

W dzisiejszych czasach astronauta zostaje poddany specyfi cznym testom psychologicznym, przebiegającym pod czujnym okiem lekarzy, głównie psychiatrów. Przed kilkoma laty kanadyjskie, rosyjskie, amerykańskie i europejskie agencje kosmiczne przeznaczyły np. 15 mln dolarów na przygotowanie i przeprowadzenie rozbudowanych testów psychologicznych polegających na umieszczeniu sześciu osób w symulatorze statku kosmicznego wyprawiającego się na Marsa. Biorąc pod uwagę ilość środków wydawanych na rozwój astronautyki, złożoność, a także wnikliwość testów przeprowadzanych przez agencje kosmiczne wydaje się całkowicie zasadna. Dzięki rozwojowi medycyny kosmicznej, który nastąpił przez ostatnie pięćdziesiąt lat, pojawia się coraz więcej głosów, by kryterium selekcji astronautów poszerzyć o ich różnego rodzaju biologiczne predyspozycje, jakim może być np. lepsze tolerowanie skutków zerowej grawitacji.

Złe skutki oderwania

Badania prowadzone na przestrzeni sześćdziesięciu lat ujawniają bardzo duże znaczenie dla lotów pozaziemskich problemów natury psychologicznej. Interesującym zjawiskiem opisywanym w medycznych komentarzach do misji kosmicznych jest tzw. irracjonalny antagonizm. Chodzi przede wszystkim o to, że kosmos jest frustrującym, niewdzięcznym środowiskiem, w którym nagle zostało się zamkniętym. Jeśli zamknięcie przeciąga się wystarczająco długo, frustracja przekształca się w gniew. Aby go rozładować, potrzebna jest ofi ara – najczęściej członek kontroli naziemnej. W badaniach opublikowanych w kwietniu 1957 r. w „Aviation Medicine” 35% ze 137 pilotów, z którymi przeprowadzono wywiady, wyznało, że doświadczyli dziwnego uczucia odłączenia się od Ziemi w czasie wysokich lotów: „Było to uczucie wyciszenia, miałeś wrażenie, że jesteś w zupełnie innym świecie”, mówili.

To samo zjawisko, jednak na dużo większą skalę, zaobserwowano wśród astronautów dziesięć lat później. Wydawać by się mogło, że w tego rodzaju zachowaniu nie ma żadnego niebezpieczeństwa. Jednak, jak się okazało, to uczucie oderwania, o którym mówili piloci, a potem astronauci, wpływa obniżająco na koordynację ich pracy, a także na zdolności szybkiego reagowania w sytuacjach zagrażających życiu.

Od niedawna psychologowie poważniej zajęli się sprawą szykowanej w przyszłości wyprawy na Marsa. Wydaje się, że w tym kontekście efekt oderwania należałoby przemianować na zjawisko niewidzenia Ziemi. W „Space Psychology and Psychiatry” czytamy: „W historii ludzkości jeszcze nikt nie znalazł się w sytuacji, w której Matka Ziemia i wszystkie jej opiekuńcze i kojące właściwości zostałyby zniwelowane do małego punkcika gdzieś na niebie. Wydaje się prawdopodobne, że może to wywołać pewien stan wewnętrznego odłączenia się od Ziemi. Stan taki z kolei może się wiązać z szerokim wachlarzem dysfunkcyjnych reakcji, jak na przykład lęk czy depresja, myśli samobójcze czy nawet objawy psychotyczne z urojeniami i halucynacjami włącznie. Dodatkowo nastąpić może częściowa lub całkowita utrata przywiązania do tradycyjnego (ziemskiego) systemu wartości oraz norm zachowania.”

Grawitacja nie obejmie nas

Eksperci od przestrzeni kosmicznej w czasie narodzin ery jej podbojów niemal jednomyślnie podzielali złe przeczucia związane z odcięciem się od grawitacji. A co, jeśli prawidłowe funkcjonowanie organów człowieka zależy od siły ciążenia? A co się stanie, jeśli jego serce nie będzie w stanie tłoczyć krwi do tętnic, a zacznie chodzić na jałowym biegu? Co, jeśli jego gałki oczne zmienią swój kształt i stracą zdolność do ostrego widzenia? A jeśli się skaleczy, to czy jego krew będzie normalnie krzepła? Obawiali się zapalenia płuc, zaburzenia pracy serca, niekontrolowanych skurczy mięśni. Niektórzy bali się, że bez siły ciążenia sygnały z ucha środkowego i innych organów przekazujących informację na temat pozycji ciała zanikną lub też będą przekazywały coś zupełnie odwrotnego. A to z kolei może spowodować perturbacje, które – jak się wyrazili pionierzy medycyny kosmicznej Otto Gauer i Heinz Haber – „głęboko autonomicznie naruszą funkcje nerwowe i ostatecznie doprowadzą do pojawienia się bardzo ostrego uczucia apatii połączonego z absolutną niezdolnością do działania”.

Jedynym wyjściem było rzeczywiście wysłanie w kosmos „pilota symulacyjnego” – czyli wystrzelenie zwierzęcia w dziobie prującej w górę rakiety V-2. Eksperci od spraw fizjologii zwierząt zdecydowali się na serię prób z udziałem „astroszympansów” Hama i Enosa. Choć 31 stycznia 1961 r. dla szympansa Hama nie różnił się zbytnio od tych spędzonych w symulatorach, dla amerykańskich lekarzy był to dzień, który przybliżył ich do wysłania człowieka na Księżyc. Okazało się że zarówno z technologicznego, jak i medycznego punktu widzenia możliwe jest wysłanie człowieka w kosmos. Rola szympansów w podbojach kosmicznych okazała się na tyle duża, że kadra medyczna NASA poważnie zastanawiała się nad wysłaniem ich zamiast ludzi na Srebrny Glob. Ostatecznie jednak konkurowanie z ZSRR o podbój kosmosu zadziałało stymulująco, dzięki czemu to człowiek a nie szympans (o dziwo) jako pierwszy postawił stopę na Księżycu. Bliższe poznanie skutków zerowej grawitacji możliwe stało się dzięki opracowaniu przez Fritza i Heinza Haberów metody lotów parabolicznych, podczas których samolot porusza się parabolicznym łukiem, skutkiem czego na kilkanaście sekund powstaje symulacja warunków nieważkości. Co ciekawe, ta technika wykorzystywana jest aż do dzisiaj w celu sprawdzenia chociażby funkcjonowania różnych sprzętów w środowisku 0 G.

Dzięki temu w 1958 r. przeprowadzono badania „Fizjologiczna reakcja na subgrawitację: Mechanika pożywienia oraz połykania pokarmów stałych i płynów”. Odkrycia ujawniły nowe i nigdy jeszcze niespotykane niebezpieczeństwa. W stanie nieważkości woda zachowywała się jak „ameboidalna masa”. Ponadto „Wielu uczestników eksperymentu zeznało, że kawałki jedzenia zawisały w części ustnej gardła, a niektórzy twierdzili, że czuli, jak drobinki jedzenia unoszą się w górę i, mijając podniebienie miękkie, wlatują do przewodów nosowych”.

Obawy lekarzy tamtych czasów były zresztą bardzo podobne do tych, które pojawiły się w czasach wynalezienia i rozwoju silnika parowego. Podejrzewano wówczas, że np. „zabójcza prędkość” pociągów (czyli ok. 25 km/godz.) będzie miała „zgubne skutki na ciało człowieka”. Całe szczęście, obawy pozostały jedynie obawami.

Odkrycia dokonane dzięki lotom parabolicznym zapoczątkowały fale innych badań, obejmujących m.in. skutki przeciążeń na organizm człowieka. Okazuje się, że efekty podobne do tych wywoływanych przebywaniem w stanie nieważkości można także uzyskać dzięki długotrwałemu leżeniu. Współcześnie NASA intensywnie bada te zjawisko. I choć ciągłe leżenie mogłoby wydawać się całkowicie bezproblemowe, to jednak w sytuacji, gdy taka symulacja trwa trzy miesiące, kłopotliwe okazuje się np. zwykłe oddawanie moczu.

Pokaźną historię mają także badania choroby lokomocyjnej – nieuchronnej towarzyszki nieważkości. Przyczyną choroby lokomocyjnej jest tzw. konflikt sensoryczny będący efektem braku korelacji między sygnałami docierającymi do mózgu z uszu i oczu. Tego typu zachowania zaobserwowano po raz pierwszy wśród wielu lotników amerykańskich sił lotniczych, jednak po kilkunastu latach okazały się też być kłopotem astronautów. Problem był o tyle poważny, że w 1944 r. rząd USA powołał osobną podkomisję do spraw choroby lokomocyjnej. Dodatkowe informacje ujawniły badania wyjątkowo płodnego naukowca zajmującego się tą przypadłością w latach 60. ubiegłego wieku, Ashtona Graybiela. Choroba lokomocyjna jest na tyle poważnym problemem, że może stać się nawet przyczyną śmierci astronauty, jeżeli ten znajduje się akurat podczas spaceru kosmicznego. Skafandry są słabo przystosowane do takich sytuacji, stąd tak wysoka potrzeba znalezienia sposobu umożliwiającego rozwiązanie banalnej, wydawać by się mogło, kwestii.

Nawet w czasach współczesnych medycyna nie jest w stanie poskromić choroby lokomocyjnej – można próbować z nią walczyć, ale nasz organizm jest w tej walce bardzo wytrwały. Obecnie chorobę tę wywołuje się za pomocą obrotowego krzesła. Jedno z nich znajduje się w Centrum Badawczym NASA im. Josepha Amesa. Laboratorium tym kieruje Pat Cowings, która tak wypowiada się o swoim cudownym krześle: „Mogę sprawić, że nawet kamień puści pawia”. Póki co nikt tego nie zakwestionował…

Myć się, czy nie myć…

W skali lotów kosmicznych wyzwaniem dla lekarzy okazała się także higiena. Zwykły prysznic nie jest w stanie normalnie działać w środowisku 0 G. Dotychczas nie udało się opracować lepszego rozwiązania niż kąpiel przy użyciu gąbki i miski z wodą. Podczas misji Gemini VII (1965 r.), która stanowiła medyczną próbę generalną przed programem Apollo, przeprowadzono serię eksperymentów dotyczących „minimalnej higieny osobistej”. „Minimalna” była zdefiniowana jako „żadnych kąpieli czy też przecierania ciała, żadnego golenia, przycinania włosów oraz paznokci (…) nie wolno zmieniać bielizny ani pościeli; do tego jedynie absolutnie niezbędna higiena ustna oraz ograniczone użycie chusteczek”.

Efekty badań były dość… śmierdzące: „Badany C dostawał takich mdłości z powodu odoru ciała, że musiał zdjąć hełm już po niecałych 10 godzinach. Badani A i B zdjęli swoje hełmy jeszcze wcześniej”. Podobne badania z ograniczonym myciem przeprowadził radziecki biolog kosmosu W. N. Czernigowski w 1969 r., licząc kolonię bakterii w zagłębieniach dołu pachowego. W tym samym roku w radzieckich eksperymentach nad ograniczoną higieną monitorowano nawarstwianie się tłuszczu czy też łoju skórnego u badanych płci męskiej. A to wszystko w trosce o ludzkie zdrowie i życie.

By czerń była jaśniejsza

Historia medycyny kosmicznej bogata jest w rozmaite groteskowe, często niemieszczące się w naszej głowie opowieści. Jak w każdej dziedzinie, również i tutaj można znaleźć serię bardzo humorystycznych sytuacji. Gdy jednak zastanowimy się nad tym, jaki cel przyświecał tym wszystkim ludziom troszczącym się o życie astronautów, od razu zrozumiałe staje się całe zamieszanie, jakie zrobili oni wokół lotów kosmicznych. Ci ludzie znali i rozumieli wartość ludzkiego życia. Starali się robić wszystko, by uczynić podróż w bezkresną czerń kosmosu bardziej przyjemną i bezpieczną. Dzięki medycynie kosmicznej poznaliśmy i zrozumieliśmy to, co dzieje się z naszym organizmem w nieważkości.

Choć przez sześć dekad część badań nie zmieniła swojego charakteru (np. przeprowadzanie symulacji różnego rodzaju wypadków), to wpływ medycyny kosmicznej na życie każdego człowieka jest niezaprzeczalny. Dzięki agencjom kosmicznym mamy takie aparatury, jak tomografy, telefony komórkowe itp.

Ciekawe, że pomimo postępu, jaki poczyniła nauka w przeciągu minionych stu lat, astronauci decydujący się na opuszczenie Ziemi wciąż nie mają pewności, że na nią wrócą. Jednak mimo to nie wahają się stawiać czoła wyzwaniu rzuconemu przez Wszechświat. Choć urzeka on swoim pięknem, w rzeczywistości jest dla ludzi niesłychanie nieprzychylnym środowiskiem. Oprócz czyhających tam czarnych dziur, supernowych czy też pędzących z niewyobrażalną szybkością planetoid, pełno w nim rozmaitych niebezpieczeństw. Jednak nie stanowi to przeszkody. Ludzka ciekawość ciągle pozwala na nowo zgłębiać istotę otaczającej rzeczywistości. To właśnie ona otwierała, otwiera i będzie otwierać ludziom drzwi do nieskończonego skarbca nauki.

Dawid Przystupski

Bibliografia

1. C. Burgess, Ch. Dubbs, Animals in Space. From Research Rockets to the Space Shuttle, Chichester, Springer-Praxis 2007.

2. H.J.A. von Beckh, Experiments with Animals and Human Subjects Under Sub- and Zero-Gravity Conditions During the Dive and Parabolic Flight, „Avation Medicine”, czerwiec 1954, s. 235-241.

3. I.G. Popov i in., Investigation of the State of Human Skin After Prolonged Restriction on Washing, w: Problems of Space Biology, t. 7, red. V.N. Chernigovsky, Moscow: Nanka Publishing, 1969, s. 386-392.

4. M. Roach, Ale kosmos! Jak jeść, kochać się i korzystać z WC w stanie nieważkości, Kraków, Znak, 2011.

5. N. Kanas, D. Manzey, Space Psychology and Psychiatry, El Segundo CA, Microcosm Press, 2008.

6. O. Santy, Choosing the Right Stuff. The Psychological Selection of Astronauts and Cosmonauts, Westport, Praeger, 1994.