آژانس فضایی اروپا از استارتاپ بریتانیایی اسیلوتون خواسته دستگاهی بسازد که عاملِ گرفتاری بینایی در فضا را زود شناسایی کند و در صورت امکان از بروز آن پیشگیری نماید. این درخواست همزمان با برنامههای آرتمیس و برنامههای اعزام انسان به اعماق فضا مطرح شده است.
سندرم عصبی-چشمی (SANS): تهدیدی برای بینایی فضانوردان
سندرم عصبی-چشمی مرتبط با پرواز فضایی (SANS) مجموعهای از تغییرات در چشم و مغز است که در نتیجهٔ اقامت طولانی در محیط کمگرانش رخ میدهد. بهگزارش ناسا، حدود 70 درصد از فضانوردان حاضر در ایستگاه فضایی بینالمللی درجاتی از این تغییرات را تجربه کردهاند. نمونهٔ بارز، کاهش دید جان فیلیپس از 20/20 به 20/100 پس از شش ماه مأموریت است. در غیاب گرانش، مایعات بدن به سمت سر جابهجا میشوند و فشار بر کرهٔ چشم، ورم عصب بینایی و جلوآمدن شبکیه را تشدید میکنند.
راهحل پیشنهادی: چیپ فوتونیک کوچک و خودراهبر
اسیلوتون، تأسیسشده در 2020 توسط گروهی از فیزیکدانها، فناوری کوانتومی را برای فشردهسازی اجزای کلیدی دستگاههای سنجش شبکیه روی یک چیپ فوتونیک بهکار گرفته است؛ چیپی به اندازهای کمتر از یک سکه. هدف تولید دستگاهی است که فضانوردان بدون هدایت لحظهای تیم پزشکی زمینی بتوانند شبکیهٔ خود را اسکن کرده و دادههای تکرارشونده و دقیق تهیه کنند.
ایوان آلن، همبنیانگذار و مدیر ارشد فناوری اسیلوتون، میگوید نیازهای آژانس فضایی اروپا به مشکلات بیماران زمینی شباهت دارد، اما محیط عملیاتی متفاوت و چالشها خاصتر است. این شرکت با NHS همکاری میکند تا خودتابعسازی اسکن شبکیه در منزل فراهم شود؛ تجربیات بالینی زمینی در توسعهٔ راهکارهای فضایی نقش محوری دارد و بالعکس.
اهمیت خودکارسازی
- دستگاههای فعلی در ایستگاه فضایی حجیماند و معمولاً نیاز به هدایت بلادرنگ کارشناسان زمینی دارند.
- با افزایش فاصله از زمین، تأخیر مخابراتی راهنمایی همزمان را نامطمئن میکند.
- خودکارسازی امکان انجام اسکنهای مرتب و ثبت علائم هشدار اولیه پیش از افت آشکار بینایی را فراهم میسازد.
چالشهای مهندسی در فضا
تطبیق دستگاههای مطب برای استفاده در فضانوردی فراتر از کوچکسازی است. مهمترین مسائل فنی عبارتاند از:
- تأمین انرژی بیخطر: استفاده از باتری در کابین فضایی ریسک آتش دارد؛ طراحی باید گزینههایی با ریسک کمتر و ایمنی بالا ارائه کند.
- فیکس کردن سر در شرایط بیگرانش: روشهای ثابتسازی باید هم راحت و هم قابلاعتماد باشند، جایگزین تکیهگاه چانه روی زمین شوند و امکان تکرارپذیری تصویربرداری را فراهم کنند.
- محدودیت فضا و وزن: تجهیزات باید کوچک، سبک، مقاوم در برابر تشعشعات و تحمل ارتعاشات پرتاب باشند.
آلن اشاره میکند که آزمایش با بیماران مسن و دارای نقص بینایی به تضمین کارایی و سهولت استفاده در میان فضانوردان جوان کمک میکند؛ بررسی کاربران با پروفایلهای متنوع، اعتبارپذیری دستگاه را افزایش میدهد.
جمعآوری دادهها، تشخیص زودهنگام و درمان هدفمند
آژانس فضایی اروپا بهدنبال افزایش حجم و کیفیت دادههای چشمی از طریق خوداسکنهای منظم است تا فاکتورهای مؤثر در SANS را بهتر بشناسد، مداخلات پیشگیرانه طراحی کند و از آسیبهای بلندمدت جلوگیری نماید. همافزایی پژوهش فضایی و خدمات بهداشتی زمینی باعث میشود فناوریهای نو توسعهیافته برای مأموریتها، به مراقبت بالینی در زمین نیز کمک کنند.
پیآمدها برای مأموریتهای آینده
با طولانیتر شدن مأموریتها و برنامههای اعزام به ماه یا فراتر از آن، توانایی تشخیص زودهنگام و مدیریت تغییرات چشمی به یکی از ارکان ایمنی پزشکی تبدیل میشود. افزایش خودکارسازی، اطمینان و ایمنی ابزارها خطر از دست دادن بینایی در میانهٔ مأموریت را کاهش میدهد و بازگشت به زمین را تنها راه جبران پیامدها قرار نمیدهد.
نتیجهگیری و گامهای بعدی
- توسعهٔ آزمایشهای مداری برای ارزیابی اثربخشی دستگاههای فوتونیک کوچک در شرایط واقعی فضا.
- یکپارچهسازی دادههای منظم اسکن با پروتکلهای پزشکی برای تعریف معیارهای هشدار و مداخلات پیشگیرانه.
- بهکارگیری دستاوردها در مراقبتهای بالینی زمینی برای تسهیل تشخیص و پیگیری بیماران شبکیه.
ترکیب فیزیک کوانتومی، مهندسی فوتونیک و تجربیات بالینی نشان میدهد چگونه نوآوریهای کوچک میتوانند مسائل بزرگ سلامت در فضا و زمین را حل کنند. آزمایشهای بیشتر در مدار تصویر دقیقتری از کارایی این راهحلها ارائه خواهد داد و بهتدریج ابزارهای جدیدی به مجموعهٔ سلامت فضانوردان افزوده میشود.
