عندما نشاهد رواد الفضاء يطفون بسهولة داخل المركبات الفضائية، قد يبدو الأمر ممتعًا ومريحًا، لكن جسم الإنسان لا يتعامل مع الفضاء باعتباره رحلة عادية.
تطورت أجسامنا للعيش فوق الأرض، حيث توجد الجاذبية والهواء والغلاف الجوي والحماية النسبية من الإشعاع الكوني. وعندما ينتقل الإنسان إلى بيئة الفضاء، يبدأ الجسم في التكيف مع ظروف مختلفة تمامًا.
تؤثر الجاذبية الصغرى في العضلات والعظام والقلب والدورة الدموية والتوازن والعينين، بينما قد يؤثر الإشعاع والعزلة وتغير مواعيد النوم في الصحة الجسدية والنفسية.
فماذا يحدث لجسم الإنسان منذ اللحظات الأولى لوجوده في الفضاء؟ وهل يعود كل شيء إلى طبيعته بعد العودة إلى الأرض؟
ما المقصود بانعدام الوزن؟
يقال عادة إن رواد الفضاء يعيشون في حالة انعدام الجاذبية، لكن الجاذبية لا تختفي تمامًا داخل محطة الفضاء الدولية.
تظل جاذبية الأرض مؤثرة في المحطة وروادها، لكنهم يكونون في حالة سقوط حر مستمر حول الأرض. تتحرك المحطة بسرعة كبيرة إلى الأمام، بينما تسحبها الجاذبية نحو الكوكب، ولذلك تستمر في الدوران حوله بدلًا من السقوط على سطحه.
تجعل هذه الحالة رواد الفضاء والأشياء المحيطة بهم يبدون وكأنهم يطفون، ويُشار إلى البيئة الناتجة عنها باسم الجاذبية الصغرى.
1. انتقال السوائل نحو الرأس
تساعد الجاذبية على الأرض على سحب جزء من سوائل الجسم والدم نحو الساقين. أما في الفضاء، فلا يوجد التأثير المعتاد نفسه، فتتحرك السوائل نحو الجزء العلوي من الجسم والرأس.
قد يبدو وجه رائد الفضاء أكثر امتلاءً، بينما تبدو ساقاه أنحف نسبيًا. ويشعر بعض الرواد بانسداد الأنف أو ضغط يشبه الشعور المصاحب لنزلات البرد.
يفسر الدماغ هذا الانتقال أحيانًا على أنه زيادة في كمية السوائل، فيحفز الجسم على التخلص من جزء منها. وبمرور الوقت، قد ينخفض حجم السوائل والدورة الدموية مقارنة بما كان عليه قبل الرحلة.
عند العودة إلى الأرض، قد يواجه بعض رواد الفضاء صعوبة مؤقتة في الحفاظ على ضغط الدم عند الوقوف، مما قد يسبب الدوخة أو الشعور بقرب الإغماء حتى يعيد الجسم التكيف مع الجاذبية.
2. ضعف العضلات في الجاذبية الصغرى
تعمل عضلات الساقين والظهر والجذع باستمرار على الأرض، حتى أثناء الوقوف أو المشي بطريقة عادية، لأنها تقاوم تأثير الجاذبية وتحافظ على وضع الجسم.
أما في الفضاء، فلا يحتاج رائد الفضاء إلى استخدام هذه العضلات بالقوة نفسها للتحرك أو حمل جسمه، ولذلك قد تبدأ في فقدان جزء من كتلتها وقوتها.
تتأثر بصورة خاصة العضلات المستخدمة في الوقوف والمشي والحفاظ على التوازن، مثل عضلات الساقين والظهر.
من دون إجراءات وقائية، قد يجد رائد الفضاء عند عودته صعوبة في المشي أو صعود الدرج أو أداء بعض المهام التي كانت سهلة قبل الرحلة.
كيف يحافظ الرواد على عضلاتهم؟
يمارس رواد الفضاء التمارين الرياضية بانتظام داخل المحطة باستخدام أجهزة مصممة للعمل في الجاذبية الصغرى.
تشمل هذه التمارين الجري على جهاز المشي، وركوب دراجة ثابتة، وأداء تمارين مقاومة تحاكي رفع الأوزان.
يُثبّت رائد الفضاء نفسه في الأجهزة بأحزمة، حتى لا يطفو بعيدًا أثناء التمرين. وتساعد المقاومة المنتظمة على تقليل ضعف العضلات والحفاظ على اللياقة القلبية والتنفسية.
3. فقدان كثافة العظام
العظام أنسجة حية تتجدد باستمرار. فعلى الأرض، يؤدي حمل وزن الجسم ومقاومة الجاذبية إلى تحفيز العظام على الحفاظ على قوتها.
لكن العظام الحاملة للوزن، مثل عظام الساقين والحوض والعمود الفقري، لا تتعرض في الفضاء إلى الأحمال المعتادة.
نتيجة لذلك، قد تصبح عملية تكسير أنسجة العظام أسرع من عملية بنائها، فيفقد رائد الفضاء جزءًا من كثافتها المعدنية.
تشير بيانات ناسا إلى أن العظام الحاملة للوزن قد تفقد في المتوسط ما يقارب 1% إلى 1.5% من كثافتها المعدنية شهريًا خلال الرحلات الفضائية، إذا لم تُستخدم إجراءات مناسبة للحد من ذلك.
تساعد التمارين المقاومة والتغذية المناسبة والمراقبة الطبية على تقليل الخسارة، لكن استعادة العظام بعد العودة إلى الأرض قد تستغرق وقتًا طويلًا، وقد لا تعود بعض المؤشرات إلى مستواها السابق بسرعة.
لماذا قد تزداد احتمالات حصوات الكلى؟
عندما تفقد العظام جزءًا من الكالسيوم، ينتقل بعضه إلى الدم ثم يُطرح عبر البول.
يمكن أن تؤدي زيادة الكالسيوم في البول، إلى جانب الجفاف أو انخفاض تناول السوائل، إلى رفع احتمالات تكوّن حصوات الكلى لدى بعض رواد الفضاء.
لهذا يراقب الأطباء مستويات السوائل والعناصر المعدنية، ويشجعون الرواد على شرب كميات كافية من الماء واتباع نظام غذائي مدروس.
4. تغير عمل القلب والدورة الدموية
يعمل القلب على الأرض ضد الجاذبية لدفع الدم إلى أنحاء الجسم، خصوصًا نحو الدماغ والجزء العلوي.
في الجاذبية الصغرى تصبح هذه المهمة مختلفة، وقد لا يحتاج القلب إلى العمل بالقوة المعتادة نفسها. ومع مرور الوقت، قد تنخفض بعض جوانب اللياقة القلبية الوعائية.
كما يتغير توزيع الدم والسوائل، وقد ينخفض حجم البلازما، وهي الجزء السائل من الدم.
بعد العودة، يحتاج القلب والأوعية الدموية إلى التأقلم مجددًا مع سحب الجاذبية للدم نحو الساقين. ولهذا قد يشعر بعض الرواد بالتعب أو الدوخة عند الوقوف، ويخضعون لبرامج إعادة تأهيل ومراقبة طبية.
5. اضطراب التوازن ودوار الفضاء
يعتمد الدماغ على العينين والأذن الداخلية والإشارات القادمة من العضلات والمفاصل لتحديد اتجاه الجسم وحركته.
فوق الأرض، تساعد الجاذبية الأذن الداخلية على التمييز بين الأعلى والأسفل. أما في الفضاء، فتصل إلى الدماغ إشارات غير مألوفة أو متعارضة.
خلال الأيام الأولى، قد يصاب بعض رواد الفضاء بما يعرف بدوار الحركة الفضائي، وقد تشمل أعراضه الغثيان والصداع والدوخة وفقدان الشهية وعدم الشعور بالاتجاه.
يتكيف الدماغ عادة بعد فترة، ويتعلم الاعتماد على إشارات جديدة. لكن عند العودة إلى الأرض، يحتاج إلى إعادة التكيف مرة أخرى، وقد يشعر الرائد بعدم الثبات أو صعوبة مؤقتة في المشي بخط مستقيم.
هل يمكن أن يزداد طول رائد الفضاء؟
قد يزداد طول بعض رواد الفضاء مؤقتًا أثناء الرحلة ببضعة سنتيمترات.
يحدث ذلك لأن الجاذبية على الأرض تضغط الفقرات والأقراص الموجودة بينها. وعند زوال الحمل المعتاد في الفضاء، يتمدد العمود الفقري قليلًا.
لا تستمر هذه الزيادة عادة؛ فبعد العودة إلى الأرض وعودة تأثير الجاذبية، يعود الطول تدريجيًا إلى مستواه السابق.
وقد يصاحب تمدد العمود الفقري شعور بعدم الراحة أو ألم في الظهر لدى بعض الرواد.
6. تغيرات العين والرؤية
قد يتعرض بعض رواد الفضاء، خاصة خلال الرحلات الطويلة، لتغيرات في العين والرؤية تُعرف باسم متلازمة العين العصبية المرتبطة برحلات الفضاء.
يعتقد الباحثون أن انتقال السوائل نحو الرأس قد يؤدي إلى تغيرات في الضغط والأنسجة المحيطة بالعين والعصب البصري.
قد تظهر تغيرات في شكل مؤخرة العين أو العصب البصري، وقد يلاحظ بعض الرواد تغيرًا في قدرتهم على رؤية الأشياء القريبة.
لا يتأثر جميع رواد الفضاء بالطريقة نفسها، وما زالت ناسا تدرس الأسباب الدقيقة والعوامل التي تجعل بعض الأشخاص أكثر عرضة من غيرهم.
7. تغير استجابة الجهاز المناعي
لا يتوقف الجهاز المناعي عن العمل في الفضاء، لكن استجابته قد تتغير تحت تأثير الجاذبية الصغرى والإشعاع والضغط النفسي واضطراب النوم والبيئة المغلقة.
قد تتغير طريقة عمل بعض الخلايا المناعية، كما يمكن أن تنشط بعض الفيروسات الكامنة في الجسم من جديد، حتى دون أن تسبب دائمًا مرضًا واضحًا.
في الوقت نفسه، تعيش داخل المركبة كائنات دقيقة يحملها الرواد وتوجد على الأسطح وفي الهواء. لذلك تُراقب جودة الهواء والماء والميكروبات بعناية للحفاظ على بيئة صحية.
يأخذ الباحثون عينات من الدم واللعاب لدراسة التغيرات المناعية وتطوير وسائل حماية أفضل للرحلات الطويلة.
8. التعرض للإشعاع الفضائي
يحمي الغلاف الجوي والمجال المغناطيسي الأرض من جزء كبير من الإشعاع القادم من الشمس والمجرة.
أما خارج هذه الحماية، فيتعرض رواد الفضاء إلى مستويات وأنواع مختلفة من الإشعاع، من بينها الجسيمات الشمسية والأشعة الكونية المجرية.
يمكن أن يسبب الإشعاع تلفًا في الخلايا والحمض النووي. ويعتمد مستوى الخطر على الجرعة، ومدة المهمة، وموقع المركبة، والنشاط الشمسي، ودرجة الحماية المتاحة.
قد يؤدي التعرض التراكمي إلى زيادة احتمالات بعض الآثار الصحية طويلة المدى، ومنها السرطان وإعتام عدسة العين وبعض أمراض القلب والأوعية.
يمثل الإشعاع تحديًا أكبر في الرحلات المتجهة إلى القمر والمريخ، لأن روادها سيقضون وقتًا أطول خارج الحماية القوية للمجال المغناطيسي للأرض.
كيف تقلل المركبات خطر الإشعاع؟
تستخدم وكالات الفضاء مواد واقية وأجهزة قياس لمراقبة الجرعات الإشعاعية، كما يمكن ترتيب الماء والطعام والمعدات حول مناطق معينة لتوفير حماية إضافية.
قد يلجأ الرواد إلى مناطق أكثر حماية داخل المركبة عند حدوث عاصفة شمسية، وتراقب فرق العمليات النشاط الشمسي لإصدار التحذيرات.
لكن بعض الأشعة الكونية عالية الطاقة يصعب حجبها بالكامل، ولذلك تواصل الأبحاث تطوير مواد وتقنيات وإجراءات جديدة للرحلات البعيدة.
9. تغير النوم والساعة البيولوجية
تدور محطة الفضاء الدولية حول الأرض عدة مرات يوميًا، ولذلك يشاهد روادها شروق الشمس وغروبها مرات كثيرة خلال 24 ساعة.
لكنهم لا يضبطون يومهم وفقًا لكل شروق وغروب، بل يتبعون جداول محددة للعمل والراحة.
رغم ذلك، قد تؤثر الإضاءة والضوضاء وضغط العمل والمهمات الليلية والحماس أو التوتر في النوم.
قد يؤدي النوم غير الكافي أو اضطراب الساعة البيولوجية إلى انخفاض التركيز وسرعة رد الفعل والمزاج والقدرة على اتخاذ القرارات.
تستخدم المحطة جداول إضاءة ونوم منظمة، ويحصل الرواد على أماكن نوم شخصية، ويُثبّتون أجسادهم داخل أكياس نوم حتى لا يطفوا أثناء الراحة.
10. تأثير العزلة والضغط النفسي
قد يقضي رواد الفضاء شهورًا داخل مساحة محدودة، بعيدًا عن عائلاتهم وأصدقائهم، مع عدد قليل من الزملاء وجدول عمل دقيق ومسؤوليات كبيرة.
يمكن أن تؤثر العزلة والازدحام والبعد عن الأرض في المزاج والنوم والتواصل والأداء العقلي، خصوصًا في المهمات الطويلة.
لهذا تُختار الأطقم بعناية، وتتلقى تدريبًا على العمل الجماعي وحل المشكلات وإدارة الخلافات والضغوط.
يتمكن الرواد أيضًا من التواصل مع عائلاتهم، والحصول على دعم نفسي، وممارسة أنشطة ترفيهية مثل مشاهدة الأفلام أو الاستماع إلى الموسيقى أو التقاط صور للأرض.
هل يتغير الطعام والتذوق في الفضاء؟
قد يؤدي انتقال السوائل نحو الرأس إلى احتقان الأنف، وهو ما يمكن أن يجعل الطعام يبدو أقل نكهة في بداية الرحلة.
يميل بعض الرواد إلى تفضيل أطعمة ذات نكهات قوية أو توابل أكثر وضوحًا.
كما يجب إعداد الطعام بعناية حتى لا تتطاير فتاته أو قطراته داخل المركبة، لأن الأجزاء الصغيرة قد تدخل الأجهزة أو فتحات التهوية.
يُخطط النظام الغذائي لتوفير الطاقة والبروتين والفيتامينات والمعادن اللازمة، مع الاهتمام بسلامة العظام والعضلات والمناعة.
ماذا يحدث للدم؟
عندما ينتقل السائل نحو الجزء العلوي من الجسم، يعتقد الجسم في البداية أن لديه كمية زائدة، فيتخلص من جزء من السوائل.
يمكن أن يتغير حجم الدم وعدد خلاياه خلال الرحلة. وقد رصدت الأبحاث تغيرات في توازن إنتاج خلايا الدم الحمراء وتكسيرها خلال الرحلات الفضائية.
يخضع الرواد لفحوصات دورية قبل المهمة وأثناءها وبعدها، لفهم هذه التغيرات والتأكد من قدرتهم على أداء مهامهم بأمان.
هل تعود أعضاء الجسم إلى طبيعتها بعد الرحلة؟
تتحسن كثير من التغيرات بعد العودة إلى الأرض، لكن سرعة التعافي تختلف من شخص إلى آخر ومن عضو إلى آخر.
قد يتحسن التوازن والدورة الدموية خلال أيام أو أسابيع، بينما تحتاج العضلات والعظام إلى مدة أطول وبرامج تدريب وإعادة تأهيل.
كما يواصل الأطباء متابعة الرواد بعد الرحلات، لدراسة الآثار طويلة المدى والتأكد من تعافيهم بصورة مناسبة.
تزداد أهمية هذه المتابعة كلما طالت المهمة، لأن رحلة إلى المريخ قد تستمر أعوامًا وتتضمن فترات طويلة في الجاذبية الصغرى، ثم العيش في جاذبية المريخ، ثم العودة إلى جاذبية الأرض.
كيف يستعد رائد الفضاء قبل الرحلة؟
لا يبدأ الاستعداد عند الصعود إلى الصاروخ، بل يخضع رائد الفضاء قبل المهمة لتدريب وفحوصات شاملة، تشمل:
- تقييم القلب والرئتين والعظام والعضلات.
- اختبارات الرؤية والتوازن والتنسيق الحركي.
- تدريبات مكثفة على اللياقة والقوة.
- التدرب على استخدام الأجهزة الطبية والرياضية.
- تعلم إجراءات الطوارئ والإسعافات الأولية.
- الاستعداد النفسي للعزلة والعمل داخل فريق صغير.
- التدرب على الحركة والعمل في ظروف تحاكي الجاذبية الصغرى.
أهم وسائل حماية الجسم في الفضاء
تعتمد حماية رواد الفضاء على مجموعة متكاملة من الإجراءات، وليس على حل واحد، ومنها:
- ممارسة تمارين المقاومة والجري والدراجة بانتظام.
- اتباع نظام غذائي محسوب ومتوازن.
- شرب كمية مناسبة من السوائل.
- مراقبة القلب والعظام والعضلات والعينين.
- قياس التعرض للإشعاع واستخدام الحماية المتاحة.
- تنظيم النوم والإضاءة وجداول العمل.
- مراقبة جودة الهواء والماء والميكروبات.
- توفير الدعم النفسي والتواصل مع العائلة.
- إعادة التأهيل بعد العودة إلى الأرض.
لماذا يدرس العلماء جسم الإنسان في الفضاء؟
لا تهدف هذه الأبحاث إلى حماية رواد الفضاء فقط، بل تساعد أحيانًا على فهم أمراض ومشكلات تحدث فوق الأرض.
يشبه فقدان العظام والعضلات في الفضاء، من بعض الجوانب، ما قد يحدث مع الشيخوخة أو قلة الحركة أو البقاء الطويل في الفراش.
كما قد تساعد دراسة المناعة والقلب والتوازن والعين في تطوير طرق مراقبة وعلاج يستفيد منها المرضى على الأرض.
الخلاصة
يُظهر جسم الإنسان قدرة كبيرة على التكيف، لكنه يدفع ثمن العيش بعيدًا عن بيئة الأرض.
في الفضاء تنتقل السوائل نحو الرأس، وتضعف العضلات والعظام، وتتغير الدورة الدموية والتوازن والرؤية والمناعة والنوم، كما يرتفع التعرض للإشعاع وتزداد تحديات العزلة.
تساعد التمارين والتغذية والمراقبة الطبية والحماية الإشعاعية والتدريب النفسي على تقليل هذه المخاطر، لكن الرحلات الطويلة إلى القمر والمريخ تحتاج إلى حلول أكثر تقدمًا.
ورغم كل هذه التحديات، يواصل العلماء اكتشاف مدى مرونة جسم الإنسان وقدرته على التأقلم، وهو ما يقربنا خطوة أخرى من استكشاف عوالم أبعد من الأرض.