En rejse til Mars vil sætte menneskroppen på en hård prøve. Måske har du hørt om, at stråling fra rummet kan nedbryde astronauters knogler, men et mere ukendt problem er, at deres blod formodentlig ikke kan tåle den lange rejse.
Den korteste tur til Mars vil ifølge NASA’s nuværende planer tage minimum seks måneder, og fastspændt i en lille rumkapsel vil astronauterne have meget begrænset mulighed for at bevæge kroppen undervejs.
Den fysiske inaktivitet kan sænke deres blodvolumen. Deres niveau af røde blodlegemer, der transporterer ilt rundt i kroppen, falder simpelthen. Det vil skade både astronauterne og missionen.
Lav blodvolumen kan gøre dem sløve, udmattede, svimle, ukoncentrerede og give kvalme. Det kan ligefrem få dem til at besvime. Næppe den optimale dagsform, når astronauter skal kolonisere en fremmed planet.
For at komme problemet i møde har forskere fra Rigshospitalet udviklet en ny slags måleudstyr, der er tiltænkt løbende at kontrollere astronauternes blodvolumen på en fremtidig Mars-rejse.
»Os bekendt er det første gang, nogen har forsøgt at måle blodvolumen i vægtløs tilstand,« siger professor Carsten Lundby fra Center for Aktiv Sundhed på Rigshospitalet. Han er en af forskerne bag projektet.
Indtil nu har det været dyrt at lave blodmålinger samt umuligt at klemme de store og besværlige apparater, der måler blodvolumen ved hjælp af radioaktive sporstoffer, ind i en lille rumraket, men det nye udstyrs målemetode er langt mere praktisk, siger Carsten Lundby.
\ Måling med gas
Måleudstyret ligner en firkantet kasse.
Der stikker to slanger ud af maskinen, hvor astronauten ind- og udånder i 10 minutter.
Der er også en slange tilsluttet til ren ilt og kulilte.
Målingen foregår ved, at man indånder en lille mængde kulilte blandet med ilt i få minutter.
Der tages en blodprøve før og efter indåndingen, som kan bestemme blodvolumen med 1-2 procents nøjagtighed.
Maskinen kan udregne blodvolumen baseret på, hvor meget kulilte der måles i blodet, fordi kulilte binder sig til kroppens røde blodceller.
Mængden af røde blodceller reguleres af, hvor høj dit blodvolumen er.
Kilde: Carsten Lundby
Afprøvet i frit fald
Forskerne har lige testet det nye måleudstyr i nul tyngdekraft for at være sikre på, at vægtløsheden ikke påvirker apparatet.
»Det er vigtigt at teste apparatet i nul tyngdekraft, fordi maskinen er baseret på tryk og temperaturmålinger samt fyldning af gaskamre og indåndingssække, hvor gasblandingen justeres. De kan påvirkes i manglende tyngdekraft,« siger Carsten Lundby, der melder, at alt virker, som det skal.
Udmeldingen kommer, efter at forskerholdet har haft måleudstyret med i Novespace testcenter i Bordeaux, Frankrig, hvor de i løbet af tre døgn testede det ombord på 30 såkaldte parabolflyvninger dagligt.
En parabolflyvning foregår ved, at flyet foretager en stejl stigning og derefter laver et brat dyk. Når flyet styrter nedad ved høj fart, opnår passagererne vægtløshed i 20-25 sekunder. På den måde har forskerne kunnet undersøge, om deres måleudstyr virker under tyngdekraftmæssige forhold, der minder om dem på en Mars-mission.
Selvom forskerne kun har testet maskinen i vægtløshed i kort tid ad gangen, er de ikke bekymrede for, om den vil fungere på en langvarig Mars-mission, da forskerne i alt har målinger svarende sammenlagt til 20 minutters vægtløshed, siger Carsten Lundby.
\ Det sker, når blodvolumen falder
Lav blodvolumen betyder, at du kommer til at mangle blod.
Symptomerne er blandt andet, at du bliver forpustet og ikke kan bevæge dig.
Symptomerne skyldes, at hæmoglobinniveauet falder, når kroppen er inaktiv længe.
Hæmoglobin sørger for at transportere ilt til de muskler, der arbejder. Når musklerne ikke får ilt, kommer symptomerne.
Kilde: Ulf Simonsen
Vigtigt at forstå blodet i vægtløs tilstand
På Jorden falder folks blodvolumen, hvis de er inaktive i lang tid ad gangen, så derfor mener forskere, at det samme kan ske på en Mars-mission. Men vi ved ikke, hvordan den manglende tyngdekraft vil påvirke blodet, og det kan det nye måleudstyr muligvis hjælpe med at opklare, mener professor Ulf Simonsen.
Han forsker ved Institut ved Biomedicin på Aarhus Universitet og har vurderet projektet for Videnskab.dk.
»Det er oplagt at måle blodvolumen under parabolflyvninger. Folk er kun vægtløse i 20-25 sekunder, så det er ikke så længe som på en Mars-mission. Vi ved dog fra andre studier, at cellerne i kroppen ændrer sig på bare 20 sekunder,« siger AU-professoren.
I et tidligere studie har forskere fra Aarhus Universitet målt, at der sker en ændring i kroppens signalveje og cytoskellettet (et cellulært skelet inden i cellen) ved meget kortvarig vægtløs tilstand. De ændringer har betydning for, om kræftceller kan overleve.
»Når langvarig vægtløshed generelt forårsager så mange fysiologiske ændringer, er der grund til at tro, at vægtløsheden også har betydning for blodet,« siger Ulf Simonsen.
Derudover har forskere grund til at tro, at blodvolumen vil blive påvirket i vægtløshed, fordi astronauter ombord på Den Internationale Rumstation (ISS) har fået målt lav blodvolumen efter ophold i rummet.
Det ville være optimalt at måle blodvolumen på Den Internationale Rumstation, så man kunne lave mere langvarige observationer af blodets ændringer, men det giver god mening først at sikre sig, at målemetoden virker under parabolflyvninger, siger Ulf Simonsen.
Hvordan løser vi problemet?
Måleudstyret, der løbende kan kontrollere astronauters blodniveau, kan tilsyneladende lære os meget om, hvordan blodet påvirkes på en tur til Mars. Men hvad skal astronauterne gøre, hvis blodvolumen daler, når de befinder sig 30 millioner kilometer væk fra Jorden?
Det er den næste udfordring, som forskerne fra Rigshospitalet kaster sig over.
Tidligere forskning viser, at hvis mennesker befinder sig i et tyndt luftlag, udvikler kroppen flere røde blodlegemer, som transporterer ilt. Så måske kan et lavt lufttryk i rumraketten udligne dykket i blodvolumen.
Ved at finde ud af hvor lavt lufttrykket skal være for at udligne dykket i blodvolumen, kan lufttrykket i fremtidige rumraketter indstilles, så astronauterne slipper for åndenød, sløvhed og koncentrationsbesvær.
For at undersøge, hvordan blodvolumen påvirkes i tynd luft, rejser forskerne fra Rigshospitalet senere i år ned til Antarktis for at tage og sammenligne blodprøver fra forskere, der må overvintre på to forskellige forskningsstationer i månedsvis.
- Den ene forskningsstation ligger 3.200 meter over havoverfladen, så her vil luften være tynd.
- Den anden forskningsstation ligger ved havniveau, så her vil luften være normal.
»Forskerne i de to hytter kan ikke komme ud på grund af kulde og vind, så ved 11 måneders ophold på Antarktis vil man forvente en reduktion i blodvolumen. Her er vi interesserede i, om forskerne, der bor højt oppe, vil få en mindre reduktion i blodvolumen på grund af den tynde luft,« siger Carsten Lundby.
\ Finansiering
Projektet er finansieret af Det Europæiske Rumfartsagentur (ESA).
ESA er også i gang med andre projekter, der handler om udfordringen med astronauters blodvolumen på langvarige rum-missioner.
Firmaet Detalo Health har udviklet det nye måleudstyr.
Iltkoncentrationen skal være rigtig
Hvis det viser sig, at en dykkende blodvolumen på grund af fysisk inaktivitet kan udbedres ved et lavt lufttryk, kan NASA tage højde for det, når de indstiller lufttrykket i raketten, der skal sende astronauter til Mars.
Det er dog vigtigt at vide, hvilket niveau det lave lufttryk skal ligge på, for der er risici forbundet med at sænke iltkoncentrationen.
Det fortæller Ulf Simonsen.
»Hvis iltkoncentrationen i rumkapslen bliver indstillet for lavt, kan det give for højt tryk i lungekredsløbet og belaste hjertet. Derfor er det et spørgsmål om at finde den rigtige iltkoncentration. Det kan Carsten Lundby undersøge ved at lave blodmålinger i tyndere luftlag,« siger Ulf Simonsen.
