Ilmu biologi mencakup banyak bagian yang berbeda, ilmu anak besar dan kecil. Dan masing-masing dari mereka penting tidak hanya dalam kehidupan manusia, tetapi juga untuk planet ini secara keseluruhan.
Selama abad kedua berturut-turut, orang mencoba mempelajari tidak hanya keanekaragaman kehidupan terestrial dalam semua manifestasinya, tetapi juga untuk mengetahui apakah ada kehidupan di luar planet ini, di luar angkasa. Masalah-masalah ini ditangani oleh ilmu khusus - biologi luar angkasa. Itu akan dibahas dalam ulasan kami.
Bagian Biologi - Biologi Luar Angkasa
Ilmu ini relatif masih muda, tetapi berkembang sangat intensif. Aspek utama pembelajaran adalah:
- Faktor luar angkasa dan pengaruhnya terhadap organisme makhluk hidup, aktivitas vital semua sistem kehidupan di ruang angkasa atau pesawat terbang.
- Perkembangan kehidupan di planet kita dengan partisipasi ruang, evolusi sistem kehidupan, dan kemungkinan keberadaan biomassa di luar planet kita.
- Kemungkinan membangun sistem tertutup dan menciptakan kondisi kehidupan nyata di dalamnya untuk kenyamananperkembangan dan pertumbuhan organisme di luar angkasa.
Kedokteran dan biologi luar angkasa adalah ilmu terkait erat yang bersama-sama mempelajari keadaan fisiologis makhluk hidup di luar angkasa, prevalensinya di ruang antarplanet, dan evolusi.
Berkat penelitian ilmu pengetahuan ini, menjadi mungkin untuk memilih kondisi optimal untuk menemukan orang di luar angkasa, dan tanpa membahayakan kesehatan. Materi besar telah dikumpulkan tentang keberadaan kehidupan di ruang angkasa, kemampuan tumbuhan dan hewan (bersel satu, multiseluler) untuk hidup dan berkembang dalam keadaan tanpa bobot.
Sejarah perkembangan ilmu pengetahuan
Akar biologi ruang angkasa kembali ke zaman kuno, ketika para filsuf dan pemikir - ilmuwan alam Aristoteles, Heraclitus, Plato, dan lainnya - mengamati langit berbintang, mencoba mengidentifikasi hubungan Bulan dan Matahari dengan Bumi, untuk memahami alasan pengaruhnya terhadap lahan pertanian dan hewan.
Kemudian, pada Abad Pertengahan, upaya mulai menentukan bentuk Bumi dan menjelaskan rotasinya. Untuk waktu yang lama, ada teori yang dibuat oleh Ptolemy. Dia berbicara tentang fakta bahwa Bumi adalah pusat Alam Semesta, dan semua planet dan benda langit lainnya bergerak di sekitarnya (sistem geosentris).
Namun, ada ilmuwan lain, Nicolaus Copernicus dari Kutub, yang membuktikan kekeliruan pernyataan ini dan mengusulkan sistem struktur dunia heliosentrisnya sendiri: di pusatnya adalah Matahari, dan semua planet bergerak. Matahari juga merupakan bintang. Pandangannya didukung oleh para pengikut GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Namun, biologi ruang angkasa sebagai ilmu muncul belakangan. Hanya pada abad ke-20, ilmuwan Rusia Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky mengembangkan sistem yang memungkinkan orang untuk menembus kedalaman ruang dan mempelajarinya secara perlahan. Dia berhak dianggap sebagai bapak ilmu ini. Juga, penemuan-penemuan dalam fisika dan astrofisika, kimia kuantum dan mekanika oleh Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov dan lain-lain memainkan peran besar dalam perkembangan kosmobiologi.
Penelitian ilmiah baru, yang memungkinkan orang melakukan penerbangan yang direncanakan lama ke luar angkasa, memungkinkan untuk mengidentifikasi pembenaran medis dan biologis tertentu untuk keselamatan dan dampak kondisi luar angkasa yang dirumuskan Tsiolkovsky. Apa esensi mereka?
- Ilmuwan telah diberikan pembenaran teoretis untuk efek tanpa bobot pada organisme mamalia.
- Dia memodelkan beberapa variasi kondisi ruang di lab.
- Pilihan yang disarankan bagi astronot untuk mendapatkan makanan dan air dengan bantuan tanaman dan sirkulasi materi.
Jadi, Tsiolkovsky-lah yang meletakkan semua postulat dasar astronotika, yang tidak kehilangan relevansinya hari ini.
Tanpa bobot
Penelitian biologi modern di bidang mempelajari pengaruh faktor dinamis pada tubuh manusia di luar angkasa memungkinkan astronot untuk menyingkirkan pengaruh negatif dari faktor yang sama ini secara maksimal.
Ada tiga karakteristik dinamis utama:
- getaran;
- percepatan;
- tanpa bobot.
Efek yang paling tidak biasa dan penting pada tubuh manusia adalah tanpa bobot. Ini adalah keadaan di mana gaya gravitasi menghilang dan tidak digantikan oleh pengaruh inersia lainnya. Dalam hal ini, seseorang benar-benar kehilangan kemampuan untuk mengontrol posisi tubuh di luar angkasa. Keadaan seperti itu sudah dimulai di lapisan bawah kosmos dan bertahan di seluruh ruangnya.
Penelitian medis dan biologi telah menunjukkan bahwa perubahan berikut terjadi pada tubuh manusia dalam keadaan tanpa bobot:
- Detak jantung meningkat.
- Otot rileks (tonus hilang).
- Kinerja menurun.
- Kemungkinan halusinasi spasial.
Seseorang dalam kondisi tanpa bobot dapat bertahan hingga 86 hari tanpa membahayakan kesehatan. Ini telah dibuktikan secara empiris dan dikonfirmasi dari sudut pandang medis. Namun, salah satu tugas biologi dan kedokteran luar angkasa saat ini adalah mengembangkan serangkaian tindakan untuk mencegah efek tanpa bobot pada tubuh manusia secara umum, menghilangkan kelelahan, meningkatkan dan mengkonsolidasikan kinerja normal.
Ada beberapa kondisi yang diamati astronot untuk mengatasi keadaan tanpa bobot dan mempertahankan kendali atas tubuh:
- desain pesawat secara ketat mematuhi standar keselamatan yang diperlukan untuk penumpang;
- astronot selalu diikat dengan hati-hati ke kursi mereka untuk menghindari penerbangan ke atas yang tidak terduga;
- semua barang di kapal secara ketattempat yang tetap dan diamankan dengan baik untuk menghindari cedera;
- Cairan disimpan hanya dalam wadah tertutup dan tertutup.
Untuk mencapai hasil yang baik dalam mengatasi keadaan tanpa bobot, para astronot menjalani pelatihan menyeluruh di Bumi. Namun, sayangnya, sejauh ini penelitian ilmiah modern tidak memungkinkan terciptanya kondisi seperti itu di laboratorium. Di planet kita, tidak mungkin mengatasi gaya gravitasi. Ini juga merupakan salah satu tantangan masa depan untuk ruang angkasa dan biologi medis.
G-force di luar angkasa (percepatan)
Faktor penting lainnya yang mempengaruhi tubuh manusia di luar angkasa adalah percepatan, atau kelebihan beban. Inti dari faktor-faktor ini direduksi menjadi redistribusi beban yang tidak merata pada tubuh selama gerakan kecepatan tinggi yang kuat di ruang angkasa. Ada dua jenis akselerasi utama:
- jangka pendek;
- panjang.
Seperti yang ditunjukkan oleh studi biomedis, kedua percepatan sangat penting dalam mempengaruhi keadaan fisiologis tubuh astronot.
Jadi, misalnya, di bawah aksi percepatan jangka pendek (berlangsung kurang dari 1 detik), perubahan ireversibel dapat terjadi dalam tubuh pada tingkat molekuler. Juga, jika organ tidak terlatih, cukup lemah, ada risiko pecahnya selaput mereka. Pengaruh semacam itu dapat dilakukan selama pemisahan kapsul dengan astronot di luar angkasa, selama pengusirannyaatau saat mendaratkan kapal di orbit.
Oleh karena itu, sangat penting bagi para astronot untuk menjalani pemeriksaan medis menyeluruh dan pelatihan fisik tertentu sebelum terbang ke luar angkasa.
Akselerasi long-acting terjadi selama peluncuran dan pendaratan roket, serta selama penerbangan di beberapa tempat spasial di luar angkasa. Efek akselerasi tersebut pada tubuh, menurut data yang diberikan oleh penelitian medis ilmiah, adalah sebagai berikut:
- detak jantung dan nadi bertambah cepat;
- pernapasan menjadi lebih cepat;
- ada terjadinya mual dan lemas, kulit pucat;
- penglihatan menderita, film merah atau hitam muncul di depan mata;
- mungkin merasakan nyeri pada persendian, anggota badan;
- tonus jaringan otot turun;
- perubahan regulasi neuromoral;
- pertukaran gas di paru-paru dan di tubuh secara keseluruhan menjadi berbeda;
- dapat menyebabkan berkeringat.
G-forces dan tanpa bobot memaksa para ilmuwan medis untuk menemukan cara yang berbeda. memungkinkan untuk beradaptasi, melatih astronot sehingga mereka dapat menahan aksi faktor-faktor ini tanpa konsekuensi kesehatan dan tanpa kehilangan efisiensi.
Salah satu cara paling efektif untuk melatih astronot untuk berakselerasi adalah dengan peralatan centrifuge. Di dalamnya Anda dapat mengamati semua perubahan yang terjadi pada tubuh di bawah aksi kelebihan beban. Ini juga memungkinkan Anda untuk berlatih dan beradaptasi dengan pengaruh faktor ini.
Penerbangan luar angkasa dan obat-obatan
Penerbangan luar angkasa tentu berdampak sangat besar bagi kesehatan manusia, terutama mereka yang tidak terlatih atau memiliki penyakit kronis. Oleh karena itu, aspek penting adalah penelitian medis dari semua seluk-beluk penerbangan, semua reaksi tubuh terhadap efek yang paling beragam dan luar biasa dari kekuatan luar angkasa.
Terbang tanpa bobot memaksa kedokteran dan biologi modern untuk menemukan dan merumuskan (pada saat yang sama menerapkan, tentu saja) serangkaian tindakan untuk memberi astronot nutrisi normal, istirahat, suplai oksigen, kapasitas kerja, dan sebagainya.
Selain itu, obat-obatan dirancang untuk memberikan bantuan yang layak kepada kosmonot jika terjadi situasi darurat yang tidak terduga, serta perlindungan dari efek kekuatan yang tidak diketahui dari planet dan ruang lain. Cukup sulit, membutuhkan banyak waktu dan tenaga, landasan teori yang besar, hanya menggunakan peralatan dan obat-obatan modern terkini.
Selain itu, kedokteran, bersama dengan fisika dan biologi, memiliki tugas melindungi astronot dari faktor fisik kondisi ruang, seperti:
- suhu;
- radiasi;
- tekanan;
- meteorit.
Oleh karena itu, mempelajari semua faktor dan fitur ini sangat penting.
Metode penelitian dalam biologi
Biologi luar angkasa, seperti ilmu biologi lainnya, memiliki serangkaian metode tertentu yang memungkinkan dilakukannya penelitian, mengumpulkan materi teoretis, dan memastikannya dengan kesimpulan praktis. Metode ini dari waktu ke waktutetap tidak berubah, diperbarui dan dimodernisasi sesuai dengan perkembangan zaman. Namun, metode biologi yang ditetapkan secara historis masih tetap relevan hingga hari ini. Ini termasuk:
- Pengamatan.
- Eksperimen.
- Analisis sejarah.
- Deskripsi.
- Perbandingan.
Metode penelitian biologi ini mendasar, relevan setiap saat. Tetapi ada sejumlah lainnya yang muncul dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, fisika elektronik dan biologi molekuler. Mereka disebut modern dan memainkan peran terbesar dalam studi semua proses biologis-kimiawi, medis dan fisiologis.
Metode modern
- Metode rekayasa genetika dan bioinformatika. Ini termasuk transformasi agrobakteri dan balistik, PCR (reaksi berantai polimerase). Peran penelitian biologi semacam ini sangat besar, karena merekalah yang memungkinkan untuk menemukan opsi untuk memecahkan masalah memberi makan dan mengoksidasi peluncur roket dan kabin untuk kenyamanan astronot.
- Metode kimia protein dan histokimia. Memungkinkan untuk mengontrol protein dan enzim dalam sistem kehidupan.
- Menggunakan mikroskop fluoresensi, mikroskop super-resolusi.
- Penggunaan biologi molekuler dan biokimia serta metode penelitiannya.
- Biotelemetri adalah metode yang merupakan hasil kombinasi kerja insinyur dan dokter secara biologis. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengontrol semua fungsi fisiologis penting dari pekerjaan.organisme di kejauhan menggunakan saluran komunikasi radio dari tubuh manusia dan perekam komputer. Biologi luar angkasa menggunakan metode ini sebagai dasar untuk melacak efek kondisi ruang angkasa pada organisme astronot.
- Indikasi biologis ruang antarplanet. Metode biologi ruang angkasa yang sangat penting, yang memungkinkan untuk menilai keadaan lingkungan antarplanet, untuk memperoleh informasi tentang karakteristik planet yang berbeda. Dasarnya di sini adalah penggunaan hewan dengan sensor bawaan. Ini adalah hewan percobaan (tikus, anjing, monyet) yang mengekstrak informasi dari orbit, yang digunakan oleh ilmuwan terestrial untuk analisis dan kesimpulan.
Metode penelitian biologi modern memungkinkan pemecahan masalah tingkat lanjut tidak hanya biologi ruang angkasa, tetapi juga masalah universal.
Masalah biologi luar angkasa
Semua metode penelitian biomedis yang terdaftar, sayangnya, belum mampu menyelesaikan semua masalah biologi luar angkasa. Ada sejumlah isu topikal yang tetap mendesak hingga hari ini. Mari kita lihat tantangan utama yang dihadapi kedokteran dan biologi luar angkasa.
- Pemilihan personel terlatih untuk penerbangan luar angkasa, yang kondisi kesehatannya dapat memenuhi semua persyaratan dokter (termasuk mengizinkan astronot untuk menjalani pelatihan dan pelatihan yang ketat untuk penerbangan).
- Tingkat pelatihan yang layak dan pasokan segala sesuatu yang diperlukan untuk kru ruang kerja.
- Memastikan keamanan dalam segala hal (termasuk dari faktor pengaruh yang tidak diketahui atau asingdari planet lain) kapal kerja dan struktur pesawat.
- Rehabilitasi psiko-fisiologis astronot setelah kembali ke Bumi.
- Pengembangan cara untuk melindungi astronot dan pesawat luar angkasa dari radiasi.
- Memastikan kondisi kehidupan normal di kabin selama penerbangan luar angkasa.
- Pengembangan dan penerapan teknologi komputer canggih dalam kedokteran luar angkasa.
- Pengenalan telemedicine dan bioteknologi luar angkasa. Menggunakan metode ilmu-ilmu ini.
- Solusi masalah medis dan biologis untuk kenyamanan penerbangan astronot ke Mars dan planet lain.
- Sintesis agen farmakologis yang akan memecahkan masalah pasokan oksigen di ruang angkasa.
Dikembangkan, ditingkatkan dan kompleks dalam penerapan metode penelitian biomedis pasti akan menyelesaikan semua tugas dan masalah yang ada. Namun, kapan ini akan menjadi pertanyaan yang sulit dan agak tidak terduga.
Perlu dicatat bahwa tidak hanya ilmuwan Rusia, tetapi juga Dewan Akademik semua negara di dunia yang menangani semua masalah ini. Dan ini adalah nilai tambah yang besar. Bagaimanapun, penelitian dan pencarian bersama akan memberikan hasil positif yang lebih besar dan lebih cepat secara tidak proporsional. Kerjasama global yang erat dalam memecahkan masalah antariksa adalah kunci sukses dalam eksplorasi luar angkasa.
Prestasi modern
Ada banyak prestasi seperti itu. Bagaimanapun, pekerjaan intensif dilakukan setiap hari, menyeluruh dan melelahkan, yang memungkinkan Anda menemukan lebih banyak dan lebih banyak lagibahan, menarik kesimpulan dan merumuskan hipotesis.
Salah satu penemuan terpenting abad ke-21 dalam kosmologi adalah penemuan air di Mars. Ini segera memunculkan puluhan hipotesis tentang ada tidaknya kehidupan di planet ini, tentang kemungkinan pemukiman kembali penduduk bumi ke Mars, dan sebagainya.
Penemuan lain adalah bahwa para ilmuwan telah menentukan batas usia di mana seseorang dapat berada di luar angkasa dengan nyaman dan tanpa konsekuensi serius mungkin. Usia ini dimulai dari 45 tahun dan berakhir pada sekitar 55-60 tahun. Orang-orang muda yang pergi ke luar angkasa sangat menderita secara psikologis dan fisiologis setelah kembali ke Bumi, beradaptasi dan membangun kembali dengan susah payah.
Air juga ditemukan di Bulan (2009). Merkuri dan sejumlah besar perak juga ditemukan di satelit bumi.
Metode penelitian biologi, serta indikator teknik dan fisik, memungkinkan kita untuk menyimpulkan dengan yakin bahwa efek radiasi ion dan paparan di ruang angkasa tidak berbahaya (setidaknya tidak lebih berbahaya daripada di Bumi).
Studi ilmiah telah membuktikan bahwa lama tinggal di luar angkasa tidak mempengaruhi kesehatan fisik astronot. Namun, masalah psikologis tetap ada.
Studi telah dilakukan untuk membuktikan bahwa tumbuhan tingkat tinggi bereaksi berbeda saat berada di luar angkasa. Benih dari beberapa tanaman dalam penelitian tidak menunjukkan adanya perubahan genetik. Lainnya, sebaliknya, menunjukkan deformasi yang jelas pada tingkat molekuler.
Pengalaman,dilakukan pada sel dan jaringan organisme hidup (mamalia) membuktikan bahwa ruang tidak mempengaruhi keadaan normal dan fungsi organ tersebut.
Berbagai jenis penelitian medis (tomografi, MRI, tes darah dan urin, kardiogram, computed tomography, dan sebagainya) menghasilkan kesimpulan bahwa karakteristik fisiologis, biokimia, morfologi sel manusia tetap tidak berubah saat berada di luar angkasa hingga 86 hari.
Dalam kondisi laboratorium, sistem buatan diciptakan kembali yang memungkinkan Anda untuk sedekat mungkin dengan keadaan tanpa bobot dan dengan demikian mempelajari semua aspek dari efek keadaan ini pada tubuh. Hal ini, pada gilirannya, memungkinkan untuk mengembangkan sejumlah tindakan pencegahan untuk mencegah dampak faktor ini selama penerbangan manusia dalam gravitasi nol.
Hasil eksobiologi adalah data yang menunjukkan adanya sistem organik di luar biosfer Bumi. Sejauh ini, hanya formulasi teoretis dari asumsi-asumsi ini yang memungkinkan, tetapi segera para ilmuwan berencana untuk mendapatkan bukti praktis juga.
Berkat penelitian para ahli biologi, fisikawan, dokter, ahli ekologi, dan ahli kimia, mekanisme mendalam dampak manusia terhadap biosfer telah terungkap. Hal ini dimungkinkan dengan menciptakan ekosistem buatan di luar planet ini dan memberikan pengaruh yang sama seperti di Bumi.
Ini bukan semua pencapaian biologi luar angkasa, kosmologi, dan kedokteran saat ini, tetapi hanya yang utama. Ada banyak potensi, implementasinya adalahtugas ilmu-ilmu yang terdaftar untuk masa depan.
Kehidupan di luar angkasa
Menurut ide-ide modern, kehidupan di luar angkasa bisa eksis, karena penemuan-penemuan baru-baru ini mengkonfirmasi keberadaan di beberapa planet dengan kondisi yang cocok untuk kemunculan dan perkembangan kehidupan. Namun, pendapat para ulama tentang masalah ini terbagi dalam dua kategori:
- kehidupan tidak ada di mana-mana selain Bumi, tidak pernah ada dan tidak akan pernah ada;
- kehidupan ada di ruang angkasa yang luas, tetapi orang belum menemukannya.
Manakah dari hipotesis yang benar - terserah masing-masing individu untuk memutuskan. Ada cukup bukti dan sanggahan untuk yang satu dan yang lain.
