Cơ thể biến đổi của phi hành gia khi trở về Trái Đất

Phi hành gia Frank Rubio đau chân và lưng dữ dội khi trở về Trái Đất vào năm 2023. Ảnh: NASA.

NASA đã cam kết đưa con người lên Sao Hỏa vào những năm 2030. Đây là mục tiêu đầy tham vọng bởi mỗi chuyến bay dự kiến kéo dài từ 3-6 tháng và các phi hành đoàn sẽ phải lưu lại trên hành tinh đỏ tới 2 năm, chờ thời điểm thuận lợi để trở về Trái Đất.

Điều này đồng nghĩa với việc các phi hành gia phải sống trong môi trường vi trọng lực khoảng 3 năm - vượt xa kỷ lục hiện nay là 438 ngày liên tục trong không gian do nhà du hành vũ trụ Nga Valery Polyakov nắm giữ.

Cơ thể biến đổi trong không gian

Trong giai đoạn đầu của kỷ nguyên du hành vũ trụ, các nhà khoa học tập trung tìm cách vượt qua lực hấp dẫn, giúp tên lửa thoát khỏi lực hút Trái Đất để đưa con người lên Mặt Trăng.

Ngày nay, trọng lực vẫn là trọng tâm của các nghiên cứu khoa học, nhưng mối quan tâm đã chuyển sang tác động của môi trường trọng lực thấp đối với sức khỏe phi hành gia - đặc biệt là não bộ. Bởi con người vốn tiến hóa để tồn tại trong trọng lực Trái Đất (1 G) chứ không phải trong trạng thái không trọng lực của không gian (0 G) hay vi trọng lực trên sao Hỏa (0,3 G).

Các phi hành gia tập thể dục khoảng 2 giờ mỗi ngày để bảo vệ mật độ xương, sức mạnh cơ bắp và hệ tim mạch. Ảnh: NASA.

Trong nhiều thập kỷ, chương trình Nghiên cứu Con người của NASA đã theo dõi và phân tích những biến đổi sinh lý xảy ra với cơ thể phi hành gia khi họ làm việc trong không gian. Họ nhận ra rằng thách thức lớn nhất là sự dịch chuyển chất lỏng trong cơ thể khi không có trọng lực. Cụ thể, chất lỏng có xu hướng dồn lên phía trên, khiến khuôn mặt sưng phồng, các xoang bị nghẹt và phần chân dần suy yếu.

Cũng trong môi trường không trọng lực, phi hành gia thường xuất hiện các triệu chứng tương tự bệnh loãng xương. Lý do là khi thiếu lực hấp dẫn, xương và cơ bắp không phải chịu tải trọng tự nhiên trong quá trình vận động.

Khi vào vũ trụ, xương của phi hành gia có thể mất trung bình 1-1,5% mật độ khoáng mỗi tháng. Điều này làm tăng nguy cơ mất cơ hoặc gãy xương. Tình trạng này còn gây đau đầu và đau lưng, bởi các phi hành gia có thể cao thêm 5-7 cm khi ở quỹ đạo và chỉ trở lại chiều cao ban đầu sau vài tháng về Trái Đất.

Để bảo vệ khối lượng xương và cơ bắp, phi hành gia phải duy trì chế độ tập luyện nghiêm ngặt, trung bình 2 giờ mỗi ngày. Nếu không tập luyện hoặc không tuân thủ chế độ dinh dưỡng phù hợp, họ sẽ mất cơ nhanh hơn so với thời gian sống trên Trái Đất.

Thiếu trọng lực cũng có thể làm thay đổi hình dạng nhãn cầu, dẫn đến các vấn đề về thị lực. Những tác động này có thể gây biến đổi võng mạc, ảnh hưởng đến lưu lượng máu và làm suy giảm khả năng nhìn của phi hành gia, theo NASA.

Trở về vẫn ốm yếu, khó hồi phục

Sức khỏe bị ảnh hưởng khi bay vào vũ trụ là một chuyện, bị ảnh hưởng khi trở về Trái Đất lại là một chuyện khác. Ngay sau khi hạ cánh, hệ thống tiền đình - cơ quan giữ thăng bằng ở tai trong - bị bối rối vì trọng lực "ùa về". Điều này khiến phi hành gia khó khăn trong việc đi lại. Một số người thậm chí nôn ói, ngất xỉu ngay khi về Trái Đất.

NASA cho biết càng ở lâu trong môi trường vi trọng lực, não và cơ thể càng khó thích nghi lại với lực hút của Trái Đất. Do đó, sau nhiều tháng vào vũ trụ, các phi hành gia trở về thường mô tả Trái Đất rất nặng nề, ồn ào một cách kỳ lạ. Một số người thích nghi lại trong vòng vài ngày, nhưng cũng có người mất rất nhiều thời gian để hồi phục hoàn toàn.

Phi hành gia Scott Kelly khi trở về Trái Đất. Ảnh: NASA.

Họ còn gặp hiện tượng gọi là “bàn chân trẻ sơ sinh”. Lòng bàn chân của các phi hành gia mềm như chân em bé vì họ trải qua nhiều tháng không đi bộ. Hiện tượng này có thể gây đau đớn trong những ngày đầu trở lại Trái Đất.

Chia sẻ với báo chí về những tác động sau khi trở lại Trái Đất, ông Matthew Dominick, chỉ huy nhiệm vụ SpaceX Crew-8 vào tháng 3/2024, cho biết quá trình hồi phục của phi hành gia có thể kéo dài nhiều tuần hoặc thậm chí nhiều tháng.

Cụ thể, ông Dominick nói rằng bên cạnh những khó khăn đã được dự báo trước như mất phương hướng hay chóng mặt, những điều bất ngờ khác cũng chào đón các phi hành gia.

“Ngay cả việc rất nhỏ như ngồi trên một chiếc ghế cứng cũng trở nên khó chịu với chúng tôi”, ông cho biết, đồng thời nói thêm rằng khi ăn tối, ông chỉ có thể nằm chứ không thể ngồi.

Bên cạnh những thay đổi rõ rệt trên các bộ phận cơ thể, tế bào của phi hành gia cũng biến đổi. Cụ thể, trong một nghiên cứu chuyên sâu kéo dài một năm với phi hành gia Scott Kelly, người đã sống 340 ngày trên trạm vũ trụ từ năm 2015, NASA đã thực hiện so sánh DNA của ông với người em sinh đôi là thượng nghị sĩ Mark Kelly - người ở lại Trái Đất.

Kết quả phân tích cho thấy DNA của ông Scott có những biến đổi ở một số tế bào, hệ miễn dịch phản ứng theo cách mới và hệ vi sinh vật đường ruột cũng xuất hiện thêm một loài vi khuẩn mới.

Sức khỏe thể chất ảnh hưởng, tinh thần của các phi hành gia cũng chịu những tác động rõ rệt.

Theo nhóm nghiên cứu tại Baylor College of Medicine (Mỹ), trong giai đoạn đầu của các sứ mệnh, phi hành gia dễ rơi vào trạng thái mất phương hướng và suy giảm cảm giác định hướng, qua đó ảnh hưởng đến việc hoàn thành những nhiệm vụ cơ bản.

Việc bị giới hạn trong không gian chật hẹp, cường độ công việc cao và sự gián đoạn chu kỳ chiếu sáng ngày - đêm quen thuộc cũng tạo ra áp lực tâm lý đáng kể.

Giấc ngủ cũng là vấn đề then chốt. Trong điều kiện không trọng lực, phi hành gia phải cố định cơ thể vào tường để nghỉ ngơi, môi trường xung quanh lại hiếm khi hoàn toàn yên tĩnh hay đủ tối để ngủ. Đây được xem là nguyên nhân làm rối loạn, thậm chí làm mất nhịp sinh học ngày - đêm của các phi hành gia.

Thái An