Loài người tham vọng chinh phục Sao Hoả, nhưng liệu chúng ta có thể chịu đựng được chuyến đi đó

Scott Kelly, một trong những người từng ở ngoài Trái Đất lâu nhất, đã trở về nhà sau gần một năm trên ISS. Khi đặt chân xuống đất, phi hành gia này đã cảm thấy buồn nôn, chóng mặt, các khớp đau nhức, và chỉ ngồi trên ghế thôi cũng thấy áp lực nặng nề từ trọng lực. Anh cao thêm 5 cm sau thời gian dài trong môi trường vi trọng lực, nhưng cơ bắp lại suy yếu và mật độ xương giảm 7% vì thiếu áp lực cơ học.
Một điểm ngạc nhiên và đáng lo nhất là máu của Kelly dồn xuống chân, gây sưng đau, kèm theo đó là những mảng phát ban đỏ lan rộng trên cổ, lưng và chân anh. Khi trở lại Trái Đất, anh cảm thấy mệt mỏi đến mức không muốn rời khỏi ghế. Bên cạnh đó, khi ở trong không gian, hệ tim mạch của Scott cũng phải thích nghi với máu dồn lên đầu. Đến khi quay lại trái đất, áp lực máu này chảy ngược trở lại và từ đó gây áp lực lên thành mạch. Ngoài ra, thị lực của anh suy giảm đáng kể khi đây là hậu quả của việc áp lực lên mắt và hộp sọ tăng lên đáng kể trong không gian.


Scott Kelly trên trạm không gian ISS

Ngoài ra, NASA cũng đã thực hiện nghiên cứu Song Sinh với người anh sinh đôi của Scott Kelly, vốn cũng là một phi hành gia. Kết quả cho thấy hơn 9.000 gene của Kelly thay đổi biểu hiện, một số liên quan đến ung thư và rối loạn miễn dịch. Telomere, đoạn DNA bảo vệ đầu nhiễm sắc thể, của anh dài ra trong không gian nhưng co ngắn đột ngột sau khi trở về, thậm chí ngắn hơn cả trước khi bay. Điều này thể hiện dấu hiệu của lão hóa nhanh hơn so với người anh ở Trái Đất.


Scott Kelly (trái) và người anh song sinh

Mặc dù đã biết trước những tác động của trạng thái vi trọng lực, nhưng việc tận mắt chứng kiến tác động này trên cơ thể một phi hành gia có sức khoẻ, được huấn luyện bài bản khiến các nhà khoa học lo ngại. Trên thực tế, chỉ có 24 phi hành gia trong lịch sử, tất cả đều tham gia vào sứ mạng Apollo cách đây 50 năm, từng rời quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất (LEO) với thời gian ngắn ngủi chỉ khoảng 2 tuần. Chính lượng mẫu quá nhỏ này khiến cho hiểu biết của loài người về tác động của không gian sâu vẫn cực kỳ hạn chế, mãi cho đến khi các nhà khoa học thấy được tác động với Scott.

Bức xạ vũ trụ: “rào cản không thể vượt qua” cho các sứ mệnh Sao Hỏa

Nếu trọng lực đủ khiến cơ thể biến đổi, thì bức xạ ngoài không gian mới thực sự là nỗi lo lớn nhất. Trên thực tế, ISS vẫn còn nằm trong phạm vi bảo vệ của từ trường Trái Đất nhưng Scott Kelly đã phải hứng chịu lượng bức xạ gấp 50 lần so với anh sinh đôi của mình. Ngoài ra, tác động bức xạ ở trên ISS chỉ tương đương với việc chụp X-quang ngực 4 lần/ngày. Trong khi đó, một chuyến bay đến Sao Hỏa có thể đẩy con số này lên gấp 6 lần, vượt mức giới hạn phơi nhiễm cả đời mà NASA đặt ra.

Lượng bức xạ vũ trụ khi làm việc tại ISS vốn đã cao, nhưng vẫn thấp hơn so với chuyến bay đến Sao Hoả

Khi nghiên cứu từ các mẫu sinh học của Kelly, các nhà khoa học thấy rằng protein từ não có thể rò rỉ vào máu. Điều này cho thấy hàng rào máu não bị tổn thương. Bên cạnh đó, các ti thể (mitochondria), vốn là nguồn cung cấp năng lượng của tế bào, phát tín hiệu khẩn cấp khắp cơ thể. Điều tệ hơn là DNA của Scott Kelly bị hư hại, bị đảo ngược, gãy đoạn, và dù phần lớn các gene trở lại bình thường sau vài tháng, vẫn có những thay đổi không bao giờ hồi phục.

Để hiểu sâu hơn tác động của bức xạ, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Bức xạ Không gian NASA (Brookhaven) đã thực hiện thí nghiệm trên “organoid” bằng cách sử dụng máy gia tốc hạt mô phỏng tia vũ trụ với sức tàn phá như “quả bóng bowling” đập vào tế bào. Kết quả thật sự đáng lo ngại khi các tế bào gan chết hàng loạt, số còn sống thì mất chức năng cơ bản như sản xuất protein, chuyển hóa chất độc. Ngoài ra, quá trình này là một vòng luẩn quẩn khi bức xạ phá hỏng ti thể, khiến ti thể không còn trung hòa các gốc tự do, từ đó càng làm DNA ti thể tổn thương nặng hơn.


Phòng thí nghiệm bức xạ không gian NASA

Tuy nhiên, một tia hi vọng khá nhỏ vẫn hé mở trong quá trình nghiên cứu là khi các ti thể được bổ sung chất chống oxy hóa đặc biệt, chúng có khả năng chống chịu tốt hơn, thậm chí duy trì gần như bình thường. Đây có thể là chìa khoá để bảo vệ các phi hành gia, và loài người trong các chuyến du hành tương lai.

Rủi ro miễn dịch và thần kinh: Viêm, rò rỉ hàng rào máu não, áp lực tâm lý

Môi trường trong không gian không chỉ tàn phá cơ bắp và gene, mà còn làm suy yếu hệ miễn dịch. Scott Kelly có chỉ số viêm cao gấp hàng nghìn lần bình thường, tương đương với một người bị sốc nhiễm trùng hay đau tim. Bên cạnh đó, anh cũng có dấu hiệu thoái hoá thần kinh với các tổn thương tiềm tàng trong não.
Điều này còn được thể hiện rõ hơn thông qua nghiên cứu từ các phi hành gia dân sự trong sứ mệnh Inspiration4. Kết quả cũng cho thấy sự thay đổi cấu trúc DNA trong tế bào miễn dịch, tăng viêm, và căng thẳng oxy hóa. Ngoài ra, khả năng ghi nhớ lúc làm việc, khả năng tập trung bị suy giảm tạm thời sau khi bay, kèm theo đó là sự thay đổi vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn miệng và da.

Scott Kelly tự chích cúm trên ISS để giúp các nhà khoa học hiểu rõ tác động của môi trường vũ trụ

Còn về mặt tâm lý? Một chuyến bay dài có thể làm sụp đổ tinh thần của những người tham gia. Trên thực tế thì NASA đã thử nghiệm mô phỏng như ở Mars Desert Research Station (Utah) hay các sứ mệnh ảo khác. Kết quả cho thấy người tham gia dễ rơi vào mất phương hướng, lo âu, và cô lập, dù thời gian thử nghiệm chỉ là vài tuần. Một câu chuyện khá bi hài trong những thí nghiệm này là một phi hành gia đã từng có hành vi dán kín cửa tàu bằng băng dính vì sợ bạn mình mở khoang thải không khí ra ngoài. Câu chuyện này thể hiện trạng thái tinh thần mong manh của con người khi phải tham gia vào những chuyến bay dài ngày như vậy.

Tìm kiếm giải pháp qua các sứ mệnh dân sự

Rõ ràng, việc du hành vũ trụ của một phi hành đoàn chứa rất nhiều rủi ro đến sức khoẻ tinh thần, thể chất, tâm lý. Nhưng giữa những thách thức đó, các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu để tìm hướng giải quyết. Có rất nhiều nghiên cứu đang được thực hiện trên các sứ mệnh dân sự như Hayley Arceneaux, Sian Proctor hay Inspiration4, qua đó cung cấp dữ liệu quý giá từ nhiều đối tượng với thông tin đa dạng hơn về tuổi tác, giới tính, thể trạng. Những phi hành gia dân sự chấp nhận lấy mẫu mô, máu, nước bọt, da, để các nhà khoa học nghiên cứu nhằm mở rộng hiểu biết về cách cơ thể người phản ứng ngoài không gian.


Các chuyến bay như Inspiration4 cũng mang lại rất nhiều thông tin quan trọng cho các nhà khoa học
Bên cạnh đó, các biện pháp bảo vệ ti thể, tăng cường gene chống ung thư như gene TP53 ở voi, hay chèn gene chịu đựng bức xạ của vi sinh vật cũng đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, với hy vọng một ngày nào đó con người có thể tự “cường hóa” từ bên trong để thích nghi với không gian khắc nghiệt. Hơn nữa, nghiên cứu về tổn thương ti thể trong không gian cũng có thể mở đường cho việc điều trị lão hóa, ung thư trên Trái Đất.

Cuộc tranh luận về tính khả thi của Sao Hỏa

Giữa những tác động đáng lo ấy, loài người chắc vẫn sẽ tiếp tục thôi, vẫn sẽ đẩy mọi thứ vượt giới hạn để tiếp tục khám phá. Elon Musk từng tuyên bố rằng ông muốn chết trên Sao Hỏa hay Jeff Bezos có nói rằng loài người sẽ định cư trên đó. Tổng thống Donald Trump cũng từng phát biểu rằng việc đưa Mỹ lên Sao Hoả là định mệnh của nước Mỹ. Những con người tiên phong này vẫn tiếp tục làm việc không ngừng nghỉ để thúc đẩy việc chinh phục sao Hoả. Ngoài SpaceX, các công ty như Blue Origin của Jeff Bezos đang phát triển tên lửa BFR (Big Fucking Rocket) để đưa 100 người lên Sao Hỏa cùng lúc.


Bill Nye lại không bị thuyết phục bởi ý tưởng chinh phục Sao Hoả

Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có những góc nhìn trái chiều, thẳng thắng. Một ví dụ cụ thể là Bill Nye – CEO của Planetary Society đã chia sẻ rằng loài người còn đang chưa chăm sóc được Trái Đất, đòi chi việc định cư và khám phá một hành tinh lạnh -80 độ C, không có từ trường bảo vệ, bị bức xạ dội liên tục và việc trồng trọt phải đối mặt với perchlorate – chất độc hại sẵn có trong đất Sao Hỏa. Một số ví dụ rất cụ thể là trong việc mô phỏng đất perchlorate tại Utah, việc thu thập mẫu phải thực hiện dưới tủ hút và trang bị khẩu trang cao cấp. Điều này cho thấy độ nguy hiểm của việc hít phải bụi Sao Hoả. Hay trong các mô phỏng tại Mars Desert Research Station, những vấn đề tưởng nhỏ như hỏng máy phát điện đã suýt kết thúc sứ mệnh. Ở Trái Đất, thất bại đồng nghĩa kết thúc việc mô phỏng, nhưng trên Sao Hoả, thất bại đồng nghĩa với cái chết của những con người dám dấn thân vào hành trình đó.

Giấc mơ chạm tới Sao Hỏa đối mặt với thực tế phũ phàng của cơ thể người

Việc đặt chân lên Sao Hỏa vẫn là một ước mơ đầy cảm hứng, là minh chứng cho tinh thần khám phá và hy vọng của nhân loại. Tuy nhiên, như phi hành gia Cady Coleman đã từng nói, mỗi tai nạn trên đó sẽ là một cái tát thẳng vào mặt loài người, để nhắc nhở là không phải điều gì cũng có thể thực hiện được, nhất là với cơ thể con người đầy mong manh, dễ vỡ hiện tại.

Nguồn: [1][2][3][4][5][6][7]