Beyond Earth: Bagaimana Kedokteran Dirgantara Melindungi dan Meningkatkan Kesehatan Manusia.
Temukan bidang kedokteran kedirgantaraan yang menarik, yang mencakup aspek fisiologis, psikologis, dan lingkungan dari kesehatan manusia di udara dan ruang angkasa.
Tinjauan Umum tentang Kedokteran Kedirgantaraan dan Tantangannya
Kedokteran kedirgantaraan adalah cabang kedokteran khusus yang berhubungan dengan kesehatan, keselamatan, kesejahteraan, dan kinerja manusia di lingkungan penerbangan udara dan luar angkasa. Ini mencakup kedokteran penerbangan dan kedokteran luar angkasa dan melibatkan pemilihan dan pelatihan personel penerbangan, perlindungan dari lingkungan penerbangan dan pengaruhnya terhadap tubuh dan pikiran manusia, serta pemahaman tentang interaksi manusia-mesin dalam kendaraan penerbangan.
Lingkungan penerbangan sangat berbeda dengan lingkungan di Bumi dan menimbulkan banyak tantangan bagi kedokteran luar angkasa. Beberapa tantangan ini adalah fisika atmosfer dan ruang angkasa, perubahan tekanan barometrik, komposisi atmosfer, zat beracun, akselerasi, tanpa bobot, kebisingan, getaran, radiasi pengion, dan tekanan termal dan lingkungan lainnya, serta tekanan psikologis dan efeknya pada perilaku dan kinerja.
Kedokteran kedirgantaraan terus berkembang seiring dengan kemajuan teknologi dan penelitian di bidang eksplorasi udara dan ruang angkasa. Beberapa kegiatan yang mendukung kedokteran luar angkasa saat ini termasuk penelitian tentang analog berbasis darat untuk misi luar angkasa, pengembangan kendaraan untuk akses manusia dan hewan ke luar angkasa, kegiatan Stasiun Luar Angkasa Internasional, perencanaan misi luar angkasa di masa depan, dan mendukung pelaksanaan Otoritas Teknis Kesehatan dan Medis.Â
Beberapa aktivitas saat ini yang mendukung kedokteran penerbangan meliputi penelitian tentang pemecahan masalah/pengambilan keputusan dan prosedur untuk kejadian tak terduga, penglihatan sintetis yang diterapkan pada penerbangan umum, penggunaan sistem penglihatan penerbangan yang disempurnakan, persyaratan kemampuan fisik untuk spesialis sistem transportasi udara, pertimbangan faktor manusia dalam menggunakan panduan lepas landas pelokalisasi HUD, evaluasi palet warna baru untuk tampilan ATC, prevalensi obat anti-epilepsi yang ditemukan dalam kasus penerbangan, laporan toksikologi forensik obat dan alkohol, evaluasi komparatif temuan toksikologi forensik, menilai mortalitas antara populasi BasicMed dan pilot bersertifikasi medis kelas tiga, evaluasi dan validasi kursus pelatihan manajemen stres untuk peserta pelatihan kontrol lalu lintas udara, dll.
Tantangan Terbang dalam Kondisi Ekstrem
Terbang dengan pesawat supersonik canggih membuat tubuh manusia terpapar pada kondisi ekstrem yang membutuhkan peralatan khusus untuk bertahan hidup. Kondisi ini termasuk variasi suhu, tekanan, dan percepatan yang tinggi yang berbeda dengan lingkungan 1-g di Bumi. Tiga hukum gas menjelaskan beberapa masalah fisiologis yang dapat terjadi di ketinggian.
- Hukum Boyle menyatakan bahwa volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya, jika suhunya tetap konstan. Hal ini menjelaskan mengapa gas usus mengembang dan menyebabkan ketidaknyamanan, dan mengapa gas yang terperangkap di telinga, sinus, dan sel mastoid dapat menyebabkan sakit telinga.
- Hukum Henry menyatakan bahwa jumlah gas yang terlarut dalam cairan bervariasi secara langsung dengan tekanan parsial gas. Hal ini menjelaskan mengapa tekanan rendah pada ketinggian tinggi dapat melepaskan gas nitrogen dari darah dan menyebabkan penyakit dekompresi atau bengkok.
- Hukum Dalton menyatakan bahwa dalam campuran gas, setiap gas memberikan tekanan parsial yang sebanding dengan persen volumenya. Seiring dengan meningkatnya ketinggian, oksigen tetap 21% dari atmosfer, tetapi tekanannya menurun. Hal ini mengurangi oksigenasi darah dan mempengaruhi fungsi fisik dan mental.
Selain masalah-masalah tersebut, manusia juga menghadapi efek gaya percepatan yang diterapkan pada tubuh selama penerbangan. Akselerasi dinyatakan dalam satuan g, di mana 1 g mewakili akselerasi akibat gravitasi pada 9,8 m/s (32,2 ft/s). G positif berarti akselerasi yang meningkat dan menyebabkan perasaan berat, sedangkan g negatif berarti akselerasi yang berkurang dan menyebabkan perasaan ringan.Â
Ketika gaya g positif diterapkan pada tubuh, darah dipaksa mengalir ke bawah menjauhi kepala dan jantung, dan hal ini dapat menyebabkan pingsan dan ketidaksadaran. Ketika gaya g negatif diterapkan pada tubuh, darah dipaksa naik ke atas menuju kepala dan hal ini dapat menyebabkan redout, suatu kondisi di mana lapang pandang memerah akibat pembuluh darah mata yang membesar, dan ketidaksadaran.
Dampak lingkungan dari penerbangan tidak hanya terbatas pada tubuh manusia, tetapi juga pada planet ini. Menurut data terbaru, penerbangan komersial mengeluarkan lebih dari 900 juta metrik ton CO 2 pada tahun 2019, yang merupakan peningkatan dari 627 juta metrik ton pada tahun 2004. Hal ini menjadikan penerbangan sebagai salah satu cara yang paling merusak iklim, karena CO 2 adalah gas rumah kaca utama yang berkontribusi terhadap pemanasan global. Pandemi COVID-19 telah mengurangi aktivitas dan emisi penerbangan pada tahun 2020, tetapi industri ini diperkirakan akan pulih dan tumbuh di masa depan. Oleh karena itu, penting untuk menemukan cara untuk mengurangi jejak karbon dari penerbangan dan mengurangi kerusakan lingkungan.
Bagaimana Ketiadaan Berat Mempengaruhi Tubuh dan Otak Manusia
Penerbangan luar angkasa memberikan banyak tantangan bagi tubuh dan otak manusia, karena mereka harus beradaptasi dengan lingkungan tanpa bobot yang berbeda dengan gravitasi normal di Bumi. Kondisi tanpa bobot mengganggu keseimbangan banyak sistem biologis dan menyebabkan berbagai perubahan fisiologis.
Beberapa perubahan yang terjadi pada tubuh manusia selama tanpa bobot adalah:
- Pergeseran cairan:Â Di luar angkasa, tidak ada gradien gravitasi yang menarik darah dan cairan ke bagian bawah tubuh. Akibatnya, cairan bergeser ke tubuh bagian atas dan menyebabkan pembengkakan pada wajah, hidung tersumbat, dan sakit kepala. Hal ini juga memicu diuresis dan kehilangan cairan dan elektrolit. Massa sel darah merah juga menurun seiring waktu, karena tubuh merasakan kelebihan kapasitas pembawa oksigen.
- Penurunan kondisi kardiovaskular: Jantung tidak perlu bekerja keras untuk memompa darah di luar angkasa, karena hambatan dari gravitasi lebih sedikit. Hal ini menyebabkan penurunan curah jantung, volume stroke, dan tekanan darah. Otot jantung juga mengalami atrofi dan menjadi kurang efisien. Perubahan-perubahan ini membuat para astronot rentan terhadap intoleransi ortostatik, yang merupakan kesulitan dalam mempertahankan tekanan darah dan kesadaran ketika berdiri setelah kembali ke Bumi.
- Efek neurovestibular: Sistem vestibular dalam telinga bagian dalam memberikan informasi tentang keseimbangan dan orientasi di luar angkasa. Dalam kondisi tanpa bobot, sinyal vestibular berubah atau tidak ada, dan hal ini menyebabkan mabuk perjalanan di luar angkasa, yang ditandai dengan mual, muntah, dan pusing. Otak juga harus menyesuaikan diri dengan input sensorik yang baru dan mengintegrasikannya dengan penglihatan dan propriosepsi. Hal ini dapat memengaruhi orientasi spasial, koordinasi sensorik-motorik, dan fungsi kognitif.
- Kerusakan muskuloskeletal:Â Di luar angkasa, tulang dan otot tidak harus menopang berat badan atau melawan gravitasi. Hal ini menyebabkan hilangnya kepadatan mineral tulang dan massa otot, terutama pada tungkai bawah dan tulang belakang. Tulang menjadi lebih rapuh dan rentan patah, dan otot menjadi lebih lemah dan lebih kecil. Perubahan ini dapat mengganggu mobilitas, postur tubuh, dan kekuatan setelah kembali ke Bumi.
Untuk mencegah atau meminimalkan efek negatif dari kondisi tanpa bobot, para astronot menggunakan berbagai tindakan pencegahan, seperti olahraga, nutrisi, hidrasi, obat-obatan, dan pakaian kompresi. Intervensi ini bertujuan untuk menjaga kesehatan dan kinerja astronot selama dan setelah penerbangan luar angkasa. Namun, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami efek jangka panjang dari kondisi tanpa bobot pada tubuh dan otak manusia, dan untuk mengembangkan tindakan pencegahan yang lebih efektif untuk misi di masa depan.
Bahaya Radiasi Luar Angkasa bagi Kesehatan Manusia
Radiasi luar angkasa adalah salah satu bahaya paling serius bagi kesehatan manusia dalam eksplorasi luar angkasa. Radiasi luar angkasa mencakup berbagai jenis partikel, seperti elektron, proton, neutron, dan ion berat, yang memiliki energi dan efek biologis yang berbeda. Radiasi luar angkasa dapat merusak DNA, sel, jaringan, dan organ tubuh manusia, serta menyebabkan berbagai masalah kesehatan akut dan kronis.
Beberapa masalah kesehatan yang dapat diakibatkan oleh paparan radiasi luar angkasa adalah:
- Kanker: Radiasi luar angkasa dapat meningkatkan risiko terkena berbagai jenis kanker, seperti leukemia, kanker paru-paru, kanker payudara, dan kanker usus besar. Risiko ini bergantung pada dosis, jenis, dan durasi paparan radiasi, serta usia, jenis kelamin, dan faktor genetik individu. Menurut perkiraan NASA, misi ke Mars dapat meningkatkan risiko kanker seumur hidup seorang astronot sebesar 5%.
- Penyakit kardiovaskular: Radiasi luar angkasa dapat merusak pembuluh darah dan otot jantung, serta meningkatkan risiko penyakit kardiovaskular, seperti aterosklerosis, penyakit arteri koroner, dan stroke. Risiko ini lebih tinggi untuk paparan ion berat daripada proton atau elektron. Sebuah penelitian terhadap astronot Apollo yang pergi ke Bulan menunjukkan bahwa mereka memiliki tingkat kematian empat hingga lima kali lebih tinggi akibat penyakit kardiovaskular daripada astronot yang tinggal di orbit rendah Bumi atau di Bumi.
- Gangguan kognitif:Â Radiasi luar angkasa dapat memengaruhi otak dan sistem saraf, serta mengganggu fungsi kognitif, seperti memori, pembelajaran, perhatian, dan pengambilan keputusan. Risikonya lebih tinggi untuk paparan ion berat daripada proton atau elektron. Sebuah penelitian terhadap tikus yang terpapar radiasi ruang angkasa yang disimulasikan menunjukkan bahwa mereka mengalami penurunan aktivitas saraf dan plastisitas sinaptik di hipokampus, wilayah otak yang terlibat dalam pembelajaran dan memori.
- Efek degeneratif lainnya: Radiasi luar angkasa juga dapat menyebabkan efek degeneratif lainnya pada tubuh manusia, seperti katarak, keropos tulang, atrofi otot, disfungsi kekebalan tubuh, dan kemandulan. Efek-efek ini dapat mengganggu kualitas hidup dan kinerja para astronot selama dan setelah misi. Beberapa efek ini mungkin tidak dapat dipulihkan atau bersifat progresif.
Untuk melindungi para astronot dari radiasi luar angkasa, NASA menggunakan berbagai strategi, seperti perisai, peramalan, pemantauan, dan penanggulangan. Perisai melibatkan penggunaan bahan, seperti aluminium, air, atau polietilena, untuk memblokir atau mengurangi paparan radiasi.Â
Peramalan melibatkan prediksi aktivitas matahari dan lingkungan radiasi menggunakan satelit dan model. Pemantauan melibatkan pengukuran dosis radiasi dan efek biologis menggunakan sensor dan biomarker. Penanggulangan melibatkan penggunaan obat-obatan, nutrisi, olahraga, dan intervensi perilaku untuk mencegah atau mengobati kerusakan akibat radiasi. Namun, strategi ini memiliki keterbatasan dan tantangan, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengembangkan solusi yang lebih efektif dan layak untuk misi jangka panjang dan antarplanet.
