Anh em có bao giờ thắc mắc liệu khi đi ra ngoài vũ trụ, cơ thể của anh em sẽ phải đối mặt với những vấn đề gì không? Một loạt các nghiên cứu gần đây được đăng tải trên tạp chí Natures đã chia sẻ rõ những tác động sinh học, tâm lý, thể chất cũng như cách thức để giảm thiểu những tác động đó.

Nghiên cứu cơ thể người trong không gian

Vào những năm 1960, khi các sứ mệnh không gian có người lái bắt đầu được hình thành, những nghiên cứu về sức khỏe con người không gian cũng được khởi động. Trong sứ mạng Apollo, các phi hành gia đã đeo kèm theo các cảm biến sinh học để theo dõi tim và phổi, đồng thời được khám và kiểm tra kỹ lưỡng trước và sau chuyến bay. Kết quả cho thấy rằng họ gặp phải các vấn đề như đau lưng do vi trọng lực, thấy chớp sáng do tác động của bức xạ, và nhiều thay đổi sức khỏe khác.

Ngoài ra, trong hai thập kỷ gần đây, Trạm không gian quốc tế (ISS) đã trở thành phòng thí nghiệm sinh học để các nhà khoa học nghiên cứu từ sự thay đổi vi khuẩn đến loãng xương và biến dạng não. Một nghiên cứu nổi bật là Nghiên cứu Sinh đôi, được NASA thực hiện vào năm 2015, khi phi hành gia Scott Kelly lên ISS trong một năm, còn người anh em sinh đôi Mark Kelly, cũng là phi hành gia, ở lại Trái Đất. Nghiên cứu này đã mang lại một cái nhìn độc đáo về thay đổi di truyền và sinh lý dưới tác động của không gian. Khi Scott trở về, phần đầu mút của nhiễm sắc thể, vốn có chức năng bảo vệ vật liệu di truyền, đã dài ra.

Hai phi hành gia Scott và Mark Kelly trong thí nghiệm sinh đôi

Trong 50 năm qua, chưa đến 700 người đã từng du hành vào không gian và hầu hết trong số đó đều là những phi hành gia được huấn luyện chuyên nghiệp và có thể trạng rất tốt. Đồng thời, phần lớn trong số đó là nam giới. Tuy nhiên, vào năm 2021, sứ mệnh không gian dân sự đầu tiên như Inspiration4 của SpaceX, với bốn phi hành gia dân sự đã được thực hiện. Điều này khiến nhóm người đi vào không gian trở nên đa dạng hơn, mở ra một hướng đi mới cho các nhà khoa học nghiên cứu tác động của chuyến bay vào không gian đối với con người.

Vào tháng 6 năm 2024, một loạt 44 bài báo khoa học đã được công bố dựa trên dữ liệu nghiên cứu trong nhiều thập kỷ về phi hành gia và các nhiệm vụ dân sự, qua đó hiểu rõ và giảm thiểu tác động của việc du hành vũ trụ lên sức khỏe con người. Một nguồn tài nguyên quan trọng khác, vốn đã được thu thập trong hơn một thập kỷ, là Space Omics and Medical Atlas (SOMA), tổng hợp thông tin từ các phi hành gia NASA, phi hành gia Cơ quan Không gian Nhật Bản (JAXA), 12 phi hành gia tư nhân và cả những người leo núi Everest và cả động vật nhằm cung cấp một cái nhìn tổng quát hơn về tác động của không gian lên cơ thể.

Những dữ liệu này là cách hỗ trợ các nhà khoa học nhằm hiểu rõ hơn cơ thể phản ứng ra sao khi chịu căng thẳng cực độ, cả về thể chất lẫn tinh thần. Khi ngày càng có nhiều người bay vào không gian, việc chuẩn bị cho các chuyến đi đến Mặt Trăng hay xa hơn nữa là sao Hoả, hay những tình huống “bị kẹt” bất ngờ như hai phi hành gia Sunita Williams và Barry Wilmore là một việc quan trọng.

Du hành vào vũ trụ tác động như thế nào lên cơ thể người?

Một số tác động sinh lý, thể chất, nhận thức và hành vi

Du hành vũ trụ gây ra nhiều thay đổi đáng kể ở cấp độ tế bào, nổi bật là sự kéo dài telomere—phần bảo vệ nhiễm sắc thể khỏi tổn thương. Hiện tượng này được ghi nhận không chỉ trong Nghiên cứu Song sinh của NASA mà còn ở các nhiệm vụ ngắn hạn như Inspiration4, cho thấy tác động liên tục của bức xạ vũ trụ lên DNA. Nguyên nhân của tác động này có thể đến từ việc tiếp xúc với bức xạ khiến cơ thể kích hoạt các gen liên quan để bảo vệ DNA của loài người.

Bên cạnh đó, việc du hành vũ trụ đã làm thay đổi hệ vi sinh vật trên da và miệng của các phi hành gia, trong khi hệ vi sinh vật trong đường ruột vẫn tương đối ổn định. Hơn nữa, việc tiếp xúc lâu dài với môi trường vi trọng lực, bức xạ và các yếu tố căng thẳng khác có thể dẫn tới việc mất mật độ xương với tốc độ 1-2% mỗi tháng nếu không có biện pháp phòng ngừa, teo cơ mặc dù các phi hành gia phải tuân thủ chế độ tập luyện nghiêm ngặt. Đồng thời, rủi ro ung thư cũng tăng lên đáng kể khi họ phải thường xuyên tiếp xúc với bức xạ.

Việc du hành vũ trụ đầy thách thức, đòi hỏi các phi hành gia phải đối mặt với nhiều rủi ro

Việc du hành trong không gian sẽ có tác động đến thể chất của con người. Ngay cả các chuyến bay ngắn cũng gây ra những thay đổi sinh học tương tự như các nhiệm vụ dài hạn. Một số tác động, chẳng hạn như thay đổi biểu hiện gen và hệ vi sinh vật, không hoàn toàn phục hồi sau nhiều tháng trở lại Trái đất.

Nói về tác động nhận thức và hành vi, các phi hành gia thường gặp tình trạng suy giảm hiệu suất nhận thức ngay từ đầu chuyến bay, nhưng khả năng này sẽ dần ổn định theo thời gian. Ngoài ra, về mặt hành vi, các phi hành gia cảm thấy tích cực hơn sau chuyến bay, có lẽ do cảm giác nhẹ nhõm khi trở về Trái Đất an toàn với gia đình, đồng nghiệp.

Sự khác biệt giữa giới tính: sự phục hồi và tác động đến sinh sản

Bên cạnh những tác động thể chất kể trên, các nhà khoa học cũng nghiên cứu thêm tác động khác biệt giữa các phi hành gia nam và nữ. Dữ liệu cho thấy rằng các phi hành gia nữ phục hồi nhanh hơn sau chuyến bay. Ngoài ra, các gen liên quan đến trao đổi chất, phản ứng miễn dịch và điều hòa estrogen, vốn là hormone ảnh hưởng đến hệ sinh sản, cơ bắp, não và nhiều hệ thống khác, đã thay đổi trong chuyến bay. Các nhà khoa học phát hiện rằng những thay đổi về cách cơ thể phản ứng với estrogen trong không gian, đặc biệt ở tế bào B của nữ giới nhiều hơn nam giới. Tế bào B có liên quan đến bệnh tự miễn, vốn phổ biến hơn ở phụ nữ. Các tế bào miễn dịch cũng cho thấy sự thay đổi liên quan đến viêm và đông máu và nam giới sẽ mất nhiều thời gian hơn để phục hồi sau chuyến bay.

Môi trường vi trọng lực, bức xác có tác động rất lớn đến sinh học, tâm lý và sinh sản ở con người

Bên cạnh đó, các gen điều khiển cách insulin kiểm soát đường huyết cũng thay đổi. Điều này cho thấy rằng chuyến bay vào không gian có thể làm suy yếu quá trình trao đổi chát và hệ miễn dịch. Một số tế bào miễn dịch khác cũng bị ảnh hưởng và mất nhiều thời gian hơn để hồi phục ở nam giới.

Ngoài ra, bức xạ vũ trụ cho thấy ảnh hưởng xấu đến buồng trứng và tử cung, đồng thời ảnh hưởng đến việc duy trì giấc ngủ trong không gian, vốn rất quan trọng cho hệ sinh sản. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng môi trường trong không gian không thuận lợi cho việc sinh sản trên những con chuột được thí nghiệm. Tuy nhiên, kết luận này hiện chưa được áp dụng lên loài người vì chúng ta có cơ chế sinh học phức tạp hơn rất nhiều.

Hướng đi tương lai

Hiện tại, các nhà khoa học sẽ tiếp tục mở rộng cơ sở dữ liệu SOMA với các sứ mệnh tư nhân như Axiom-2 và Polaris Dawn. Dữ liệu từ các sứ mạng này sẽ giúp họ có thêm thông tin để phân tích tác động của không gian lên cơ thể người. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đang khám phá các biện pháp thích ứng với điều kiện sống trong không gian với các loại thuốc được thiết kế theo hồ sơ di truyền của mỗi phi hành gia. Tuy nhiên, việc áp dụng các biện pháp này sẽ trở nên thách thức hơn khi số lượng người tham gia sứ mệnh ngày càng tăng hoặc khi con người thực hiện các chuyến du hành liên hành tinh trong tương lai.

Các nghiên cứu tới sức khoẻ sinh sản cũng đang được thực hiện nhằm đảm bảo sự duy trì nòi giống, đồng thời đảm bảo sự an toàn và thuận lợi cho phụ nữ khi họ tham gia vào những sứ mạng không gian, vốn có tác động rất lớn đến hệ sinh sản và miễn dịch của họ.

Những phát hiện và hướng đi này có vai trò rất quan trọng nhằm chuẩn bị cho con người trong viẹc thực hiện các nhiệm vụ dài hạn hướng đến Mặt Trăng, Sao Hoả và xa hơn nữa.