Lot w kosmos a nurkowanie

Krótka wyprawa w kosmos jest dla ludzkiego organizmu mniejszym wyzwaniem niż nurkowanie na dużych głębokościach – ocenił prof. Jacek Kot, ekspert medycyny hiperbarycznej z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

We wtorek, 10 czerwca z Kennedy Space Center na Florydzie (USA) ma wystartować misja kosmiczna Ax-4 z polskim astronautą Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim na pokładzie. Załogę misji tworzą także: Peggy Whitson (USA), Shubhanshu Shukla (Indie) i Tibor Kapu (Węgry).

"Dla zdrowego człowieka niedługi pobyt na orbicie jest fizjologicznie mniej obciążający niż głębokie nurkowanie. Jeśli na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej astronauta będzie miał wypadek, można go sprowadzić na Ziemię w ciągu kilku dni. Tymczasem, żeby bezpiecznie wydobyć nurka saturowanego z głębokości chociażby 100 metrów, potrzeba dekompresji trwającej nawet tydzień" – powiedział PAP ekspert od medycyny hiperbarycznej prof. Jacek Kot.

"Medycyna kosmiczna od początku korzystała z doświadczeń medycyny nurkowej" – powiedział badacz z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Wyjaśnił, że w astronautyce potrzebna była wiedza o tym, jak organizm toleruje zmiany ciśnienia, bo to one – podczas ekstremalnych wypraw – są zwykle największym wyzwaniem dla podróżników.

Czarny dym nad rzeką. Proceder z osady przenosi się do kolejnej wsi? Jak pakować produkty wymagające dodatkowej ochrony krawędzi?

Prof. Kot przypomina, że na początku ery kosmicznej – choćby w czasach programu Apollo – na statkach kosmicznych ciśnienie było obniżone do najniższego tolerowanego przez człowieka: to zaledwie 0,26–0,3 atmosfery. Lekkie materiały, z których budowano statki, nie były wystarczająco wytrzymałe, by utrzymać ciśnienie zbliżone do ziemskiego.

Obniżone ciśnienie oznaczało jednak, że astronauci musieli przechodzić proces adaptacji do nowych warunków – to tzw. dekompresja. Ponadto w takich warunkach zwykłe powietrze (20 proc. tlenu i 80 proc. azotu) staje się toksyczne, gdyż ciśnienie parcjalne tlenu jest zbyt niskie, by podtrzymać procesy życiowe; dlatego astronauci musieli oddychać czystym tlenem, który z kolei jest skrajnie łatwopalny.

"Każda iskra, każde przegrzanie mogły doprowadzić do pożaru. Dlatego w historii kosmonautyki, np. w programie Apollo, mieliśmy do czynienia z pożarami – zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi, podczas treningów" – opisał prof. Kot.

Dodał, że z czasem nauczono się budować bardziej wytrzymałe pojazdy. Dlatego od kilkudziesięciu lat w załogowych misjach kosmicznych utrzymywane jest ciśnienie atmosferyczne zbliżone do tego na Ziemi.

Dziś astronauta doświadcza zmian ciśnienia właściwie tylko w dwóch sytuacjach: gdy dochodzi do rozszczelnienia kabiny lub podczas spacerów kosmicznych - w skafandrze, w którym ciśnienie musi być zredukowane, aby umożliwić swobodne poruszanie się. "To wymaga odpowiedniego przygotowania, czyli procesu dekompresji, takiego samego jak u nurków" – wyjaśnił naukowiec.

O ile organizm stosunkowo dobrze znosi zwiększanie ciśnienia, o tyle szybki spadek ciśnienia może być groźny dla zdrowia – może dojść do choroby dekompresyjnej. Prof. Kot porównuje to do gwałtownego otwarcia butelki z napojem gazowanym: pęcherzyki gazu, które były rozpuszczone w cieczy pod wysokim ciśnieniem, gwałtownie się z niej uwalniają. To dlatego butelkę należy otwierać powoli, a nie gwałtownie. Podczas dekompresji pęcherzyki mogą tworzyć się w stawach, mięśniach, krwi, a nawet w mózgu czy rdzeniu kręgowym, co może prowadzić do choroby dekompresyjnej, zwanej czasem ciśnieniową - może mieć z tym związek ból stawów, paraliż, a nawet utrata przytomności. Leczenie - redukcja pęcherzyków powietrza - odbywa się w komorze hiperbarycznej.

Nurkowie saturowani, pracujący tygodniami pod podwyższonym ciśnieniem, aby wydostać się z głębokości 100 metrów, potrzebują 100–200 godzin (czyli 4–8 dni) dekompresji. Prof. Kot wyjaśnił, że tacy nurkowie raczej nigdy nie śpią pod wodą – są wynoszeni z miejsca pracy na powierzchnię w dzwonach nurkowych, pod stałym ciśnieniem. Sam proces dekompresji odbywa się już w komorach hiperbarycznych.

Oznacza to, że jeśli taki nurek dozna zawału serca, ataku wyrostka robaczkowego lub innego poważnego urazu, do szpitala trafi dopiero po kilku dniach. Tymczasem astronautę można ewakuować ze stacji kosmicznej w sprzyjających warunkach nawet tego samego dnia – podkreślił badacz.

"W nurkowaniu każde 10 metrów głębokości to wzrost ciśnienia o jedną atmosferę" – wyjaśnił prof. Kot. Dodał, że "na głębokości 100 metrów ciśnienie jest więc dziesięciokrotnie wyższe niż na powierzchni". Jak podkreślił, tak dużych zmian ciśnienia nie doświadcza się podczas lotów kosmicznych.

Wyzwania fizjologiczne związane z nurkowaniem dotyczą nie tylko ciśnienia, ale także składu gazów, którymi oddychają nurkowie. "Zwykła mieszanina powietrza staje się niebezpieczna już przy średnich głębokościach. Tlen w nadmiarze uszkadza płuca, a nawet mózg. A azot wywołuje efekt podobny do odurzenia alkoholem, znany jako +efekt Martini+” – powiedział ekspert.

Im głębiej, tym bardziej skomplikowane stają się mieszaniny oddechowe. Profesjonalni nurkowie korzystają z mieszanek gazów (tlen, azot, hel, a nawet wodór) dopasowanych do konkretnej głębokości. Jednak nawet te mieszanki – rozpuszczając się w organizmie – stwarzają ryzyko choroby dekompresyjnej przy wynurzaniu.

Jak podkreślił prof. Kot, nurkowanie na dużych głębokościach to dziś ciągle większe wyzwanie niż podróż na orbitę. "O ile loty w kosmos są już mniej więcej opanowane z punktu widzenia fizjologii człowieka, o tyle nurkowanie na większe głębokości – absolutnie nie. To wciąż ogromne wyzwanie. Kosmos jest fascynujący, a jego eksploracja trudna, ale nurkowanie jest jeszcze trudniejsze i jeszcze bardziej obciążające dla organizmu" – podsumował badacz. (PAP)