Giới hạn của con người khi bay vào vũ trụ

• Tàu vũ trụ của Nga chưa thể hạ cánh xuống Trạm ISS
• Công dân Liên Xô cuối cùng trên vũ trụ
• Nhà phát minh dù lượn vũ trụ của NASA

Các nhà du hành thường bị giảm thị thực khi trở về từ vũ trụ. Nguyên nhân có thể là vì nhãn cầu thay đổi hình dạng trong vũ trụ và các mô quanh thần kinh thị giác bị sưng lên. Không có sức kéo của trọng lực, xương bắt đầu giòn hơn và cơ bị teo đi.

Những ý tưởng vĩ đại về đưa con người ra ngoài vũ trụ, về các sứ mệnh trong tương lai, về giấc mơ con người hiện diện lâu dài trong vũ trụ đều phụ thuộc vào một điều: liệu cơ thể yếu ớt của loài người có thể chịu được không?

Cơ thể người phản ứng với bức xạ trong vũ trụ ra sao?

Từ khi chương trình Apollo của Mỹ kết thúc những năm 1970, con người chưa đi ra ngoài quá xa Trái Đất. Trạm Không gian Quốc tế chỉ cách bề mặt Trái Đất 408km và phần lớn được che chắn khỏi bức xạ mạnh nhất nhờ từ tính của Trái Đất. Các bức xạ mạnh này gồm những dòng hạt dưới nguyên tử di chuyển trong vũ trụ với tốc độ siêu nhanh.

Mặt Trăng cách Trái Đất hơn 386.000km và không thể bảo vệ con người trước các hạt dưới nguyên tử như vậy. Sao Hỏa cũng tương tự.

Trong báo cáo năm 2018, các nhà vật lý thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu nói: "Bức xạ mà các nhà du hành tích tụ khi ra ngoài vũ trụ giữa các hành tinh sẽ lớn gấp hàng trăm lần lượng bức xạ mà con người tích tụ trong cùng giai đoạn trên Trái Đất, và lớn hơn vài lần so với lượng bức xạ mà các nhà du hành tích tụ khi làm việc trên ISS".

Trạm Vũ trụ Quốc tế hoạt động trong không gian.

Khi Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đưa xe tự hành Curiosity Rover lên Sao Hỏa, NASA phát hiện ra rằng chỉ một chuyến đi một chiều sẽ khiến các nhà du hành tiếp xúc với 0,3 sievert bức xạ ion hóa, tương đương trải qua 24 lần chụp quét cắt lớp.

Con số này tương đương 15 lần giới hạn bức xạ hàng năm đối với người làm việc trong nhà máy điện hạt nhân nhưng không gây chết người. Cứ tiếp xúc với 1 sievert bức xạ thì nguy cơ ung thư tăng lên 5,5%. 8 seivert có thể gây chết người.

Hiện con người chưa hiểu rõ tác động của loại bức xạ này cũng như cách làm giảm nhẹ tác động khi bay ngoài vũ trụ. Các nhà du hành vũ trụ duy nhất dành nhiều thời gian ở bên ngoài lớp bảo vệ của từ tính Trái Đất là các nhà du hành Apollo.

Ông Andy Feinberg, một nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins nói: "Hiện chưa có nghiên cứu gen nào thực hiện trên các nhà du hành. Một điều rất quan trọng là các nhà du hành phải ra ngoài khu vực quỹ đạo gần Trái Đất trong một thời gian dài để có thể nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ với gen của họ".

NASA duy trì một lộ trình nghiên cứu con người, trong đó vạch ra những điều đã biết và chưa biết về rủi ro với cơ thể con người trong vũ trụ. Danh sách này hiện rất dài.

Ví dụ, theo lộ trình, NASA báo cáo vẫn đang làm việc để xác định giới hạn bức xạ mà một nhà du hành có thể tiếp nhận và khiến người này ốm nặng và xác định mức bức xạ này đã gây ra điều gì với hệ miễn dịch nhà du hành. NASA cũng không biết về xác suất vô sinh với nhà du hành khi bay ra ngoài vũ trụ. Họ cũng không biết bức xạ bao nhiêu sẽ gây tình trạng loãng xương cũng như các bức xạ này trong không gian có gây ra hoặc khiến các bệnh thần kinh trở nặng hơn không.

Giới hạn thời gian con người có thể ở trong vũ trụ

Năm 2015, NASA tìm cách hiểu hơn về rủi ro của các chuyến bay ngoài vũ trụ khi đưa nhà du hành Scott Kelly ra ngoài đó trong một năm, gấp đôi thời gian một sứ mệnh thông thường. Với sứ mệnh này, Kelly hiện giữ kỷ lục Mỹ về số ngày liên tục ở trong vũ trụ.

Nhà du hành Scott Kelly sau khi trở về từ vũ trụ.

Trên trạm ISS, Kelly tham gia 10 dự án nghiên cứu "Twin Study" (Nghiên cứu đôi), từ kiểm tra khả năng nhận thức tới đánh giá thay đổi gen. Nghiên cứu này cũng khó mà rút ra được kết luận nào vì chỉ có một đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên, một số kết quả cũng đặt ra những vấn đề mới. Khi Scott Kelly trở về Trái Đất sau một năm ở ISS, ông không còn là chính bản thân mình nữa.

Suốt 1 năm rưỡi sau đó, ông đạt điểm thấp trong các bài kiểm tra năng lực nhận thức mà khi ở trong vũ trụ, ông thường làm tốt hơn. Ông nói: "Khó mà tập trung khi bạn không thấy khỏe".

Các bác sĩ không biết tại sao Kelly lại cần một thời gian dài như vậy để hồi phục khả năng trí tuệ. Ông Mathias Basner, một chuyên gia tâm thần học tại Đại học Pennsylvania cho rằng có rất nhiều điều gây ra tình trạng đó.

Ông nói: Đó là bị phơi nhiễm phóng xạ ở mức độ cao, đó là sống ở một môi trường cô lập, đó là chuyển từ môi trường trọng lực thấp sang môi trường trọng lực đầy đủ trên Trái Đất. Phải mất một thời gian não mới thích nghi được môi trường trong vũ trụ và rõ ràng cũng mất thời gian để não thích nghi lại với môi trường trọng lực. Có 20 điều xảy ra cùng lúc và tất cả đều tạo ra thay đổi nhận thức.

Các nhà nghiên cứu cũng không biết trong tương lai mọi thứ sẽ thế nào với các nhà du hành. Trong một chuyến đi tới Sao Hỏa, sau khi bay cả năm trong vũ trụ, một nhà du hành sẽ phải đáp xuống bề mặt Sao Hỏa. Có khả năng nhà du hành đó khi đặt chân lên Sao Hỏa sẽ không thể suy nghĩ điều gì sáng rõ.

Bài học chung là có nhiều yếu tố gây căng thẳng trong môi trường vũ trụ. Chúng đều ảnh hưởng tới cơ thể và trí óc theo cách rất khó hiểu. Nghiên cứu đôi nói trên chỉ kéo dài một năm. Vậy chuyện gì xảy ra với cơ thể người nếu ở trong vũ trụ 2 năm hay 3 năm? Câu trả lời vẫn là chúng ta chưa biết và có những dấu hiệu cho thấy mọi chuyện sẽ chỉ tồi tệ hơn với các nhà du hành.

Một kết quả trong nghiên cứu đôi gây tò mò là những thay đổi mà các nhà nghiên cứu nhận thấy trong bộ gen và ngoại di truyền của Kelly trong vòng 6 tháng cuối sứ mệnh. Điều các nhà nghiên cứu không biết là liệu những thay đổi này sẽ tiếp diễn và gia tăng hay không nếu sứ mệnh kéo dài hơn một năm.

Họ cũng không biết chính xác thay đổi bộ gen sẽ gây tác động thế nào tới sức khỏe. Phần lớn thay đổi là dấu hiệu chung về căng thẳng.

Có thể có giới hạn trên đối với lượng thời gian cơ thể con người có thể ở trong vũ trụ. Để tìm ra giới hạn đó, con người sẽ phải đưa nhiều nhà du hành thực hiện sứ mệnh một năm hoặc lâu hơn. Kể cả Kelly, mới có 6 người ở hơn 340 ngày liên tục trong vũ trụ.

Cô lập, cô đơn trong môi trường vũ trụ

Đây có thể là điều lớn nhất, gây bất an nhất trong số những điều chưa biết. Trong lộ trình nghiên cứu con người của NASA, một trong những điều họ chưa biết là xác định các nhân tố tâm lý và yếu tố tâm lý xã hội để hình thành một phi hành đoàn làm việc hiệu quả trong một sứ mệnh khám phá xa trong vũ trụ, kéo dài và độc lập. Tức là làm thế nào để đảm bảo các thành viên phi hành đoàn sẽ không giết hại lẫn nhau trong một hành trình dài trong không gian chật chội.

Chuyện gì xảy ra khi các nhà du hành ở trong một không gian chật chội trong thời gian dài?

Điều chưa rõ nhất chính là rủi ro với sức khỏe tâm thần. Một chuyến đi tới Sao Hỏa có thể diễn ra trong một con tàu nhỏ hơn nhiều so với ISS, có thể chỉ có vài người trên tàu. Khi ra ngoài vũ trụ, họ có thể không liên lạc kịp thời với Trái Đất khi mà bay ngày càng xa.

Đó sẽ là một hành trình chật chội, dài, cô đơn, thức ăn không ngon, ngủ không ngon giấc, ánh sáng không tự nhiên. Điều gì xảy ra với trí óc con người trong những điều kiện này khi mà họ phải chịu đựng hàng năm trời?

Ông Basner cũng đã nghiên cứu điều xảy ra với não người khi phải trải qua mùa đông ở không gian chật chội trên Nam Cực, tức là cũng trải qua thời gian bị cô lập tương tự như vào vũ trụ. Ông nói: "Có thể thấy thay đổi về cấu trúc và chức năng não người khi trải qua mùa đông ở đây. Chúng tôi thấy khối lượng não giảm trên toàn não khi phản ứng với căng thẳng".

Những thay đổi này sẽ bị đảo ngược sau khi mùa đông kết thúc. Tuy nhiên, vẫn không rõ não sẽ thay đổi ra sao khi ở trong điều kiện cô lập, căng thẳng trong xa thẳm vũ trụ. Hơn nữa, con người cũng không biết cách xử lý điều đó ra sao. Các nhà du hành sẽ trải qua các vấn đề tâm lý vì họ là con người. Do đó, NASA sẽ cần tìm hiểu mọi vấn đề sức khỏe có thể xảy ra với trí óc con người trong vũ trụ nhưng cũng cần phải biết cách xử lý chúng ra sao.

Những rủi ro đáng sợ nhất

Có thể cơ thể và trí óc con người không thể chịu được khi sống trong vũ trụ mãi mãi. Cũng có thể con người chỉ ở được trong vũ trụ trong một giới hạn thời gian nào đó.

Dù thế nào thì chúng ta cũng biết rằng sứ mệnh kéo dài tới Mặt Trăng hay Sao Hỏa hay hơn thế nữa đều sẽ rất nguy hiểm. Nó có thể đẩy cơ thể con người tới giới hạn mới.

Có nhiều điều chưa biết về thay đổi với cơ thể con người khi ở lâu trong vũ trụ.

Tuy nhiên, cách duy nhất để tìm cách giảm thiểu các rủi ro này cho các nhà du hành là tiếp tục thực hiện những đánh giá nghiêm ngặt như trong nghiên cứu với nhà du hành Scott Kelly. Họ sẽ phải trải qua nhiều giờ cô độc trên Mặt Trăng hoặc một nơi nào đó ngoài quỹ đạo Trái Đất và tự làm thí nghiệm với cơ thể, não, gen của chính mình.

Có rất nhiều điều chưa được khám phá. Thêm một lỗ hổng kiến thức nữa là các nhà khoa học NASA chưa biết bụi trên Mặt Trăng khi hít vào sẽ độc hại ra sao. Các nhà du hành Apollo đã phát hiện ra là bụi Mặt Trăng len lỏi vào mọi thứ, từ mũi cho tới phổi họ.

Các nhà khoa học cũng sẽ cần phải biết các ảnh hưởng tiêu cực của tình trạng trọng lực thấp có giảm đi trên bề mặt Mặt Trăng hay Sao Hỏa hay không. Họ cũng cần phải biết liệu thuốc chữa bệnh sỏi thận có tác dụng trong vũ trụ không.

Ông J.D Polk, phụ trách y tế tại NASA nói: "Những điều chúng ta chưa biết có thể là những điều nguy hiểm nhất mà chúng ta chưa tính tới hoặc không biết tới". Để tìm ra những điều đó, chúng ta phải đi xa vào vũ trụ hơn bao giờ hết.