અંતરીક્ષ આયુર્વિજ્ઞાન

અંતરીક્ષ આયુર્વિજ્ઞાન : પૃથ્વીની આસપાસ નજીકમાં અલ્પાવકાશ અને દૂર શૂન્યાવકાશ છે. વચમાંના વિસ્તારને અંતરીક્ષ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. અંતરીક્ષમાં યાત્રીની શારીરિક પ્રક્રિયાઓમાં અનુભવાતા ફેરફારો તેમજ તેના સ્વાસ્થ્યરક્ષણ અંગેના શાસ્ત્રને અંતરીક્ષ આયુર્વિજ્ઞાન કહે છે. યાત્રીને અપાતી વિવિધ તાલીમ, તબીબી ઉપકરણોનો ઉપયોગ અને સ્વાસ્થ્ય માટે ભૂમિમથકેથી અપાતું માર્ગદર્શન, સફરની સફળતાના પાયામાં છે. ઓગણીસમી સદીનો ફ્રાંસનો શરીરવિદ પૉલ બર્ટ, નૂતન આયુર્વિજ્ઞાનનો પિતા ગણાય છે. સજીવો પર અંતરીક્ષયાત્રા દરમિયાન થતી અસરોના અભ્યાસ માટે 1948-56 દરમિયાન અમેરિકાએ તેમજ રશિયાએ રૉકેટ દ્વારા નાનાં પ્રાણીઓને અંતરીક્ષમાં મોકલ્યાં હતાં. રશિયન અંતરીક્ષયાન ‘સ્પુટનિક2’માં ‘લાયકા’ નામની કૂતરીને મોકલવામાં આવી હતી. પૃથ્વીથી 200 કિમી. ઊંચાઈની યાત્રા દરમિયાન તેની નાડી, લોહીનું દબાણ વગેરે માપવામાં આવતાં તે સામાન્ય જણાયાં હતાં.

રશિયાએ યુરી ગૅગારિનને અંતરીક્ષમાં મોકલી પૃથ્વીની પરિક્રમા સફળ રીતે પાર પાડી હતી. અંતરીક્ષયાત્રા દરમિયાન યાત્રીના સ્વાસ્થ્ય પર મોટા ફેરફારો થાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણમાં થતો ઘટાડો, ઑક્સિજનની વરતાતી ઊણપ તથા પ્રવેગ, વેગક્ષય (deceleration) તેમજ વજનવિહીનતાના થતા અનુભવો, ઘોંઘાટ તથા ધ્રુજારી, આયનીય વિકિરણ (ionic irradiation) અને વિષમ પર્યાવરણીય બળોની એકસામટી અસરોમાંથી તેને પસાર થવું પડે છે.

પર્યાવરણ અને શરીર : વાન ઍલન બેલ્ટમાંના આયનીય વિકિરણથી બચવા માટે અંતરીક્ષયાત્રી 300થી 450 કિમી. ઊંચાઈની મર્યાદામાં રહીને જ યાનની ભ્રમણકક્ષા નક્કી કરે છે. વળી યાત્રી ઉતરાણ સમયે વિષુવવૃત્તને બદલે ગમે તે ધ્રુવ તરફ ઉતરાણ કરે છે.

અંતરીક્ષમાં યાત્રીને માથામાં લોહીનો ભરાવો તથા ગતિપ્રેરક બેચેની (motion sickness) જેવું કેટલીક વાર થઈ આવે છે. વળી ઋણ ગુરુત્વાકર્ષણને લઈને હલનચલન હળવું થતાં અંતરીક્ષયાત્રીને રોજિંદી ક્રિયાઓ વધુ સહેલી બને છે. તેનાં ભયસ્થાનોમાં ઊબકા, ઊલટી, ભૂખનો અભાવ, અનિદ્રા, થાક, બેચેની, ઉન્માદ, વિભ્રમ, અપચો, અતિમૂત્રતા, પેશાબનો ભરાવો, સ્નાયુઓનું સુકાવું, હાડકામાં ધાતુક્ષારોનું ધોવાણ વગેરે મુખ્ય છે. અંતરીક્ષયાત્રીને ઘણી વાર દિક્કાલભ્રમણ (disorientation) પણ થાય છે. વખત જતાં એ બધાંથી તે ટેવાઈ જાય છે.

અંતરીક્ષયાત્રી અને ઔષધો : કેટલીક દવાઓનાં મિશ્રણો, L-સ્કોપલામાઇન અને D-ઍમ્ફિટેમાઇનનું મિશ્રણ અથવા પ્રૉટોગેમાઇન હાઇડ્રોક્લૉરાઇડ અને ઍફિડ્રીન સલ્ફેટનું મિશ્રણ લેવાથી અંતરીક્ષયાત્રીને રાહત રહે છે. પરંતુ તેનાથી તેની તકલીફ પૂરેપૂરી દૂર થતી નથી. ઉતરાણ પછી આંખ બંધ કરતાં યાત્રીને ફેર ચઢી આવે છે. અંતરીક્ષયાત્રી જ્યારે પૃથ્વી પર ઊતરે છે ત્યારે જરાક આગળ ઝૂકેલો અને જરા તકલીફ સાથે લથડ-પથડ ચાલતો માલૂમ પડે છે. કાનમાં તમરાં બોલતાં હોય એવું લાગે છે. આ બધું પૃથ્વી પર આવ્યા પછી એક જ દિવસમાં સરખું થઈ જાય છે.

પ્રવેગબળ અને શરીર : યાન અંતરીક્ષમાં ચડે, ઊડે અને ઊતરે ત્યારે ગુરુત્વાકર્ષણની વિવિધ સ્થિતિઓમાં મુકાતાં માણસના શરીર પર રૈખિક, કોણીય અને વેગક્ષયગુરુત્વની અસર પડે છે. શરીરમાં નક્કરને મુકાબલે પ્રવાહી પર તેની વિપરીત અસર વધુ જણાય છે. ઋણ ગુરુત્વમાં હૃદય 5-10 સેકન્ડ બંધ પણ પડી જાય છે. યાત્રીએ પેટના સ્નાયુઓ ઉપર પ્રતિગુરુત્વ પોશાક (antigravity suit) પહેરેલો હોવાથી પગ પર ધનાત્મક (+) દાબ લાવી શકે છે. ક્વચિત્ હૃદય, ફેફસાં અને ઉદરપટલનાં વિચલન (dislocation) પણ થઈ આવે છે.

તાપમાન અને શરીર : પૃથ્વીથી 560 કિમી. ઉપરની ભ્રમણકક્ષામાં 3,000⁰ સે. જેટલી ગરમી સહેવી પડે, જ્યારે તેની સામેની બાજુ તેવી જ સખત ઠંડી સહન કરવાની આવે છે. યાત્રીની પૂર્વતાલીમ, કસરતો અને તેના ખાસ પોશાકોને કારણે તે આ બધું સહન કરી શકે છે. અંતરીક્ષમાં થતા ફેરફારો એટલા ઝડપી હોય છે કે યાત્રી પર તેની ભાગ્યે જ કશી અસર થતી હોય છે. વળી અંતરીક્ષયાનનું માળખું વિવિધ સંરક્ષક ધાતુમિશ્રણો વગેરેનાં પડોથી એવું વજ્રલેપ બાંધેલું હોય છે કે બહારની ગરમી કે ઠંડીની અસર તેના પર થતી નથી.

કૃત્રિમ હવામાન : યાત્રીના સ્વાસ્થ્ય માટે સીલબંધ યાનમાં ઊંચા દબાણવાળા નાઇટ્રોજન વડે મંદ કરેલ ઑક્સિજન વપરાય છે. યાત્રી લાંબો સમય અંતરીક્ષમાં રહેવાનો હોય તો અશુદ્ધિઓ દૂર કરીને હવા તથા પાણીનું પુનશ્ચક્રીકરણ કરવામાં આવે છે. યાત્રીના મળનું ખાતર કરીને વનસ્પતિ-ખોરાક પણ ઉગાડાય છે. (આકૃતિ 3)

અંતરીક્ષયાત્રીની દિનચર્યા : ટૂંક સમયમાં યાત્રીનું હલનચલન ગોઠવાઈ જાય છે. થોડી મહેનતે ઘણું કામ થઈ શકે છે. ભારે વજનનો પોશાક તેને ત્યાં હલકો લાગે છે. હવામાં તરતી વસ્તુઓને સ્થિર રાખવા કે ફેંકવા માટે યાત્રીને જોર કરવું પડતું નથી. યાત્રી પોતે વિના શ્રમે હવામાં તરતો હોય તેમ તેને લાગે છે. નાના ધક્કે તે મોટી ફાળ ભરી શકે છે. જેમિની-યાનમાં અંતરીક્ષયાત્રીને પોતે ઊંધે માથે ઊભો છે તેવો આભાસ થયો હતો. પરંતુ શીર્ષાસનની પહેલાં લીધેલી તાલીમને લઈને તે સ્થિતિ થોડા સમય માટે તે સહી શક્યો હતો.

અંતરીક્ષયાત્રીની દિનચર્યા રસ પડે તેવી છે : ખાસ કરીને જમવું, દાઢી કરવી, નાહવું, કસરત કરવી વગેરે. નવાં અંતરીક્ષયાનો હવે પહેલાંનાં કરતાં ઘણાં મોકળાં થયાં છે. તેથી ઘન ખોરાકને ગરમ કરી પીરસી શકાય છે. વળી તેમાં પણ હવે અવનવી વાનગીઓ મળે છે. યાત્રીને જમતી વખતે પોતાની બેઠક પર પટ્ટો બાંધવો પડે છે. ગુરુત્વાકર્ષણની શૂન્યતાને લઈને ત્યાં વજનવિહીનતાની સ્થિતિ સર્જાય છે. સ્થિર ઊભા રહેવા માટે બૂટને ભોંય સાથે જકડી રાખવા પડે છે. યાનમાં 3,000 કૅલરીનો દૈનિક આહાર અપાય છે.

યાત્રી દીવાલના ટેકે કે શીર્ષાસન કરીને પણ ઊંઘ લઈ શકે છે. નવા યાનમાં ખાસ પ્રકારની પથારી હોય છે. તેમાં શરીરને પથારી સાથે બાંધવું પડે છે. વળી તેના હાથ નિદ્રાકોશ(sleeping bag)માં રાખીને સૂવું પડે છે. ઊંચા હાથે સુવાય તો સવારે તે હાથ ઊંચો જ હોય ! અંતરીક્ષયાત્રીની કામગીરીની સફળતામાં સંઘકાર્ય મોટો ફાળો આપે છે. ભૂમિમથક પરથી મળતાં સૂચનો તેને જરૂરી દોરવણી પૂરી પાડે છે. સ્થિર અને ક્રિયાશીલ સંતુલન જાળવવામાં તે ઘણી સહાય કરે છે. તેનાથી દિશાજ્ઞાન પણ મળે છે. અંતરીક્ષમાં તો આંખ બંધ કરો એટલે દિશાસૂઝ રહે જ નહિ. વળી અંદરના કાનમાં રહેલું સંતુલનયંત્ર અંતરીક્ષમાં શૂન્ય ગુરુત્વને લઈને દિશાશૂન્ય થઈ જાય છે. તેથી શીર્ષાસનમાં સૂતેલો અંતરીક્ષયાત્રી આ સ્થિતિમાં સભાન હોતો નથી. નાહવા માટે, યાત્રી અને ટબનું પાણી, બંને હવામાં તરતાં ન થાય તેવી વ્યવસ્થા કરાય છે. યાત્રી યાનમાં ચાલવા જાય તો તરવા માંડે ! શૂન્ય ગુરુત્વની શરીરની ગ્રંથિઓ પર માઠી અસર પડે છે. વળી ચિત્તભ્રમની શક્યતા રહે છે. યાનની બહાર નીકળતાં યાત્રીનું શરીર વધુ ગરમ થઈ જાય છે. યાત્રીએ તે માટે અનુકૂળ તાલીમ લીધેલી હોવાથી તે તેને સહી શકે છે. યાત્રા પૂરી થયા પછી પણ આ અસરો દિવસો સુધી ચાલુ રહે છે. મનોભ્રમ અને મનોવિભ્રમ નીચે ઊતર્યા પછી પણ સહેવા પડે છે. આમ છતાં અંતરીક્ષની સફરનો અનુભવ આનંદમય હોય છે.

શરીરક્રિયાતંત્ર પર થતી અસરો : માનવશરીરનાં વિવિધ તંત્રો સંવેદનશીલ હોઈ બહારના પર્યાવરણની તેના પર જલદીથી અસર થાય છે. પણ શરીર તેને ઝડપથી સુધારી લે છે. અંતરીક્ષયાત્રીના વજનનો ઘટાડો શરૂઆતથી જ થવા માંડે છે અને પખવાડિયા સુધી તે ચાલુ રહે છે. તે પછી તેનું વજન સ્થિર થાય છે. પૃથ્વી પર ઉતરાણ થયા પછી પખવાડિયામાં જ યાત્રીનું વજન પાછું સમધાત થઈ જાય છે. વજનમાં ઘટાડો થવામાં (1) હલનચલનનો અભાવ, (2) શરીરમાંથી વધુ પાણી નીકળી જવું, (3) ચયાપચયકૅલરીમાં વધારો અને (4) પૂરતી કસરતનો અભાવ કારણભૂત ગણાય છે.

અંગોમાં ફેરફાર : અંતરીક્ષયાનમાં જે ઢબે બેસવું-ઊઠવું-સૂવું પડે છે તેને લઈને તેનામાં અમુક ફેરફાર વરતાય છે. યાત્રીને યાનમાં ચોપગાં પ્રાણીની રીત પણ અજમાવવી પડે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ ઘટતાં યાત્રીની પીઠ અને મેરુદંડ કેડ આગળથી તદ્દન સીધાં થઈ જાય છે. વળી મણકાઓ વચ્ચેની ચકતીઓ ફૂલે છે; તેથી યાત્રીની ઊંચાઈ વધે છે અને પેટ અને છાતી વચ્ચેનો ઘેરાવ ઘટે છે. શરીરનું મધ્યબિંદુ 3થી 4 સેમી. જેટલું ઊંચું આવે છે. યાત્રીને તેણે પહેરેલો પૃથ્વી પરનો અંતરીક્ષ માટેનો પોશાક હવે ટૂંકો પડે છે. પહેલા ત્રણ દિવસમાં ‘સ્કાયલૅબ’માંના યાત્રીઓના શરીરનાં તરલો(fluids)માં સ્થાનાંતર થતાં, તેમની જાંઘના કદમાં 13 સેમી. જેટલો ઘટાડો જણાયો હતો.

હૃદયવાહિકા તંત્ર : હૃદયના ધબકારા વધે છે, ધડકન થાય છે અને લોહીનું ભ્રમણ ઘટે છે. હૃદયની અનિયમિતતા હૃદ્વીજ આલેખ(electrocardiogram–ECG)માં પણ વરતાય છે. એક જ સ્થિતિમાં યાત્રી શરૂમાં અસહ્યતા અનુભવે છે, પણ પછીથી તે ટેવાઈ જાય છે. સૂતેલી સ્થિતિમાં સારાયે શરીરમાં તેનો રુધિરદાબ એકસરખો રહે છે; પરંતુ ઊભા રહેતાં, હૃદય અને પગમાં માથાના કરતાં વધારે રુધિરદાબ (B.P.) જણાય છે. પરંતુ ખાસ પ્રકારના યાત્રી-પોશાકના દબાણથી તેને સુધારી લેવામાં આવે છે. દરમિયાન થોડી વાર માટે આંખે અંધારાં આવે છે. વળી તિર્યક્-પ્રવેગ (transverse acceleration) દરમિયાન રુધિરદાબ વધે છે. હૃદયમાંથી મુકુટ-ધમની(coronary artery)માં લોહીનું વહન વધે છે. લાંબી અંતરીક્ષયાત્રામાં યાત્રીના હૃદયનું કદ અને વજન બંને ઘટે છે.

લોહી : અંતરીક્ષયાત્રા દરમિયાન શરીરનું લોહીપ્રમાણ 10થી 15 ટકા જેટલો ઘટાડો બતાવે છે. અસ્થિમજ્જામાં થતું લોહીના રક્તકોષનું સર્જન મંદ પડે છે. ઉતરાણ બાદ લોહીનું બંધારણ સમધાત થતાં અઠવાડિયાં લાગે છે. રક્તકોષનું અસ્તિત્વ 120 દિવસ જેટલું જ હોઈ 211 દિવસ લાંબી અંતરીક્ષ સફરમાં અર્થાત્ વજનવિહીનતામાં બધા નવા રક્તકોષો જન્મે છે એમ કહી શકાય. રક્તકોષમાં કદ અને સ્થિતિ યથાવત્ રહે છે, પણ લોહીની પાંડુતા (anaemia) જણાય છે.

પ્રવાહી સ્થાનાંતર : ગુરુત્વાકર્ષણની શૂન્યતાને લઈને યાત્રીના શરીરમાં પગમાંથી બે લીટર જેટલું પ્રવાહી, શરીરના ઉપરના ભાગમાં ખેંચાઈ જાય છે. પરિણામે યાત્રીના મોઢા પર સોજા જણાય છે અને ગળાની નસો તંગ થાય છે. ઉતરાણ પછી એ બધું એક કલાકમાં પાછું ઠીક થઈ જાય છે. યાત્રીનાં મૂત્રપિંડો જે સોડિયમની સાથે પાણીનો વધુ પડતો ઉત્સર્ગ કરે છે, તે પણ ઉતરાણ પછી કલાકમાં સ્વાભાવિક થઈ જાય છે.

શ્વસનતંત્ર : વજનવિહીન અવસ્થામાં ખોરાક, મળ વગેરેના કણો યાનમાં તરવા માંડે છે. તે યાત્રીના શ્વાસમાં ન પ્રવેશે તેની જોગવાઈ પણ કરેલી હોય છે. અંતરીક્ષમાં શ્વાસની મુશ્કેલી કે શ્વાસનું સ્તંભન, શ્વાસોચ્છવાસનો વેગ વધે કે ફેફસાંનો અમુક ભાગ નકામો થઈ જાય તથા ફેફસી-નિપાત (atelectasis) પણ થાય. યાત્રીને શરદી પણ થાય છે અને તેમાં પરાનાસાવિવરો (paranasal sinuses) ભરાઈ જાય છે. દવાઓની અંતરીક્ષમાં બરાબર અસર થાય છે.

ચેતાતંત્ર : ચેતાતંત્ર પર થતી અસરો શરીરનાં વિવિધ તંત્રો પર વરતાય છે, તે જોયું. ખાસ કરીને કાનના અંદરના ભાગમાંના સંતુલન-યંત્ર પર ભ્રમણની અસર પડતાં ગતિપ્રેરિત બેચેની, મનોભ્રમ અને કાનમાં ઘંટડીનાદ (tinnitus) જેવા અવાજો થતા રહે છે. આંખે ક્ષણિક અંધારાં આવે અને ઊંઘમાં ત્વરિત ચક્ષુચાપલ્ય (REM) શરૂમાં વધે છે, પણ ટૂંક સમયમાં યાત્રી આ વિષમ પરિસ્થિતને અનુકૂળ થઈ જાય છે.

ઉત્સર્ગતંત્ર : ગુરુત્વાકર્ષણ-પ્રવેગથી ચૂનાનો અત્યુત્સર્ગ થતાં મૂત્રમાર્ગમાં કૅલ્શિયમના ક્ષારની પથરી થવાની શક્યતા વધે છે.

સ્નાયુ અને અસ્થિતંત્ર : યાત્રીના પગના અને પીઠના સ્નાયુઓ પાતળા અને કમજોર બને છે. સ્નાયુમાંથી નાઇટ્રોજનનું તત્ત્વ ઓછું થાય છે અને પેશાબમાં તેનો વધુ ઉત્સર્ગ થાય છે. શ્રમ-કસોટીમાં તેની સ્નાયુની ક્ષમતા 30 ટકા ઘટી હતી. કૅલ્શિયમ મોટા પ્રમાણમાં અસ્થિમાંથી નીકળી જાય છે. એ ફેરફાર લાંબી માંદગીમાં થતા ફેરફાર જેવો જ ગણાય. પગની એડીના હાડકામાં તે ફેરફાર સૌથી વધુ પ્રમાણમાં જણાય છે. કસરતથી, હાડકાંનો કૅલ્શિયમનો ઘટાડો રોકાતો નથી. આધુનિક મત અનુસાર, વજનવિહીન સ્થિતિ જ, સ્નાયુની પોષક ચેતાતંતુતા (trophic innervation) પર અસર કરે છે. આ નુકસાનને અટકાવવા કે મંદ કરવા માટેના ઉપાય ન લેવાય તો વિક્ષારીકરણ (demineralisation) થાય અને યાત્રા ટૂંકાવવી પણ પડે.

અન્ય અસરો : ટૂંકી સફર હોય તો તરલ અને કોષની રોગ-પ્રતિકારશક્તિ યથાવત્ રહે છે. લાંબી સફરનાં તારણો અચોક્કસ છે.

અંતરીક્ષ તબીબો બહુવિધ તાલીમ પામેલા અંતરીક્ષ આયુર્વિજ્ઞાનના નિષ્ણાતો હોય છે. અંતરીક્ષયાત્રીની પસંદગી માટેનાં ધોરણો તે નક્કી કરે છે, તેમની વરણી કરે છે અને તેમને માટે તાલીમ પણ યોજે છે. મુશ્કેલીને વખતે, પ્રાથમિક સારવાર તેમજ રોગનિવારણ અંગે જરૂરી સૂચના આ તબીબો પૃથ્વી પરથી તત્કાલ આપે છે અને તેને લગતાં સાધનોનો વિનિયોગ કરે છે. અંતરીક્ષ-ઉડ્ડયનોને કારણે આયુર્વિજ્ઞાનનાં સંશોધનોને આ રીતે વેગ મળ્યો છે. ભવિષ્યમાં અનેક નવીન પરિસ્થિતિઓનો ઉપયોગી ઉપચાર ને સાધનો તેને કારણે શોધાતાં રહેશે એમાં શંકા નથી.

હરિત દેરાસરી

શિલીન નં. શુક્લ