ส่งสัตว์ท่องอวกาศ

18 มีนาคม 2558 | 17,620

ส่งสัตว์ท่องอวกาศ


ส่งสัตว์ท่องอวกาศ
 
     ในยุคแรกแห่งการสำรวจอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ต้องแก้ปริศนาสำคัญนั่นคือ มนุษย์เราจะสามารถดำรงชีวิตอยู่ในอวกาศที่มีสภาวะไร้น้ำหนักได้หรือไม่ พวกเขาจึงทำการทดลองส่งสัตว์ชนิดต่างๆ ขึ้นไปในอวกาศเพื่อทำการทดสอบว่าสัตว์จะรอดชีวิตจากสภาวะอันตรายนั้นได้หรือเปล่า ทั้งนี้เพื่อกรุยทางสำหรับภารกอจส่งมนุษย์ไปนอกโลก
 
     ยูริ กาการิน ชาวรัสเซีย เป็นมนุษย์คนแรกที่เดินทางไปอวกาศเมื่อปี 1961 แต่เส้นทางสู่หน้าประวัติศาสตร์ของเขานั้น มีสุนัขอวกาศชื่อไลก้าเป็นผู้เเผ้วทางให้ ไลก้าพิสูจน์ให้เห็นว่า สิ่งมีชีวิตสามารถทนต่อสภาวะนอกบรรยากาศโลกได้และยังปฎิบัติงานได้ในสภาพไร้น้ำหนัก 
 
     ไลก้าเป็นหนึ่งในบรรดาสัตว์ยุคบุกเบิกของการเดินทางไปอวกาศที่ถูกทดลองทุกแง่มุมนับแต่อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อระบบประสาทไปจนถึงผลกระทบจากภารกิจการเดินทางสำรวจอวกาศที่มีต่อกระบวนการชราภาพ สัตว์เหล่านี้ถูกใช้ทดลองในสิ่งที่มนุษย์ไม่สามารถหรือไม่กล้าทดลองด้วยตนเอง
 
     เมื่อไลก้าถูกส่งขึ้นไปในยานอวกาศสปุตินก 2 โดยไม่มีตั๋วเดินทางกลับโลกนั้น นักววิทยาศาสตร์ด้านวิศวกรรมอวกาศและการสำรวจอวกาศไม่มีทางแน่ใจได้เลยว่า สัตว์โลกจะรอดได้หากอยู่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง และไม่ทราบด้วยว่าร่างกายมนุษย์และสัตว์จะมีปฎิกิริยาอย่างไรต่อการถูกฉุดขึ้นไปด้วยความเร็วกว่า 3,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง
 
     การทดลองทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าสัตว์ทนต่อการดำรงชีวิตในอวกาศได้ดีอย่างไม่น่าเชื่อในยุคแรกเริ่มพัฒนาการสำรวจอวกาศนั้น สัตว์อวกาศทั้งหลายไม่สามาถเดินทางกลับโลกได้ เนื่องจากยานอวกาศไม่ได้รับการออกแบบให้ทนต่อการกลับคืนสู่บรรยากาศของโลกได้ อย่างไรก็ดีผลการวัดสัญญาณชีวิตต่างๆ ปรากฎว่าในการทดลองส่วนใหญ่ อัตราการหายใจ ชีพจร และระบบของอวัยวะที่สำคัญต่อการมีชีวตอื่นๆ ทำงานเป็นปกติดี แม้เมื่อสัตว์อยู่สูงจากพื้นผิวโลกหลายร้อยกิโลเมตร เช่น กรณีของไลก้า ซึ่งแสดงว่าสัตว์สามารถกินอาหารและมีปฏิกิริยาต่อสภาพแวดล้อมได้ด้วยการเห่า 
 
     หลังยานอพอลโล 11 ของนีล อาร์มสตองสำเร็จภารกิจลงจอดบนดวงจันทร์ งานวิจัยด้านอวกาศก็เริ่มใช้สัตว์ชนิดอื่นๆ เช่น เต่า แมลง ปลา และสาหร่าย สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีขนาดเล็กและดูแลง่ายกว่า จนมีการศึกษาเกิดขึ้นมากมาย เช่นการศึกษาปฏิกิริยาของกล้ามเนื้อในหนอนตัวกลมส่วนสาหร่ายนั้นมีประโยชน์ทางด้านการศึกษาการสังเคราะห์แสงสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต นอกจากนี้สิ่งมีชีวตขนาดเล็กเหล่านี้หน้าตาไม่น่ารักน่าเอ็นดูเท่าสัตว์ตัวโตขนปุย จึงไม่ค่อยมีปัญหากับกลุ่มคุ้มครองสิทธิสัตว์มากนัก 
 
หนูปูทางไปดาวอังคาร 
     ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ต้องการสำรวจอวกาศให้กว้างไกลยิ่งขึ้นและใช้เวลาอยู่ในอวกาศได้นานขึ้น โดยเฉพาะภารกิจสำรวจดาวอังคารในอนาคต การอยู่ในอวกาศเป็นเวลากว่า 500 วันมีผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ที่เราไม่ทราบ ดังนั้นจึงเป็นอีกครั้งหนึ่งที่สัตว์เข้ามามีบทบาทในงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ 
 
     ก่อนถึงปี 2020 ปีเตอร์ นอร์สก์ ศาสตราจารย์ชาวเดนมาร์ก สาขาวิชาสรีรวิทยาเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและอวกาศ จะต้องตอบคำถามเกี่ยวกับความเสี่ยงทางด้านสรีระที่มนุษย์อวกาศจะต้องประสบเมื่อขึ้นไปปฏิบัติภารกิจทที่มีระยะเวลานาให้ได้ เช่น พวกเขาจะป้องกันตนเองจากภาวะกล้ามเนื้อเสื่อม นิ่วในไต และความผิดปกติในการมองเห็นได้อย่างไร เนื่องจากมีแรงกันในสมองเพิ่มขึ้นหลังจากอยู่ในอวกาศเป็นเวลาหลายเดือน 
 
     ในการแสวงหาคำตอบข้างต้น ปีเตอร์ นอร์สก์เเละเพื่อนนักวิทยาศาสตร์จะทำการทดลองอีกหลายครั้งโดยการส่งหนูอย่างน้อย 1,000 ตัวไปที่สถานีอวกาศนานาชาติ ฉะนั้นในอนาคตอันใกล้นี้ สัตว์ทดลองทั้งหลายจะยังไม่ตกงานอย่างแน่นอน
 
 
 
1957 การอยู่รอด 
สุนัขอวกาศตายเพราะความร้อน
 
การทดลอง: เมื่อไลก้า สุนัขจรจัดได้เป็นสิ่งมีชีวิตแรกที่ออกไปโคจรรอบโลก ยังไม่มีผู้ใดทราบว่ามนุษย์สามารถทนอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักได้หรือไม่ ก่อนจะส่งไลก้าไป นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่า ไลก้าจะไม่รอดชีวิตกลับมายังโลกเนื่องจากในขณะนั้นยังไม่มีเทคโนโลยีสำหรับการบังคับยานกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศโลก กระนั้นพวกเขาก็หวังว่าไลก้าจะมีชีวตรอดในอวกาศได้สักสองสามวัน
 
     แต่โชคร้ายที่ไลก้าเสียชีวิตเพียงสองสามชั่วโมงหลังจากปล่อยยานอวกาศจากการเผชิญความร้อนสูง เพราะเครื่องปล่อยยานไม่แยกออกจากตัวแคปซูนอวกาศตามที่วางแผนไว้ อย่างไรก็ดีนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดชีพจรและการหายใจของไลก้าได้ว่าเป็นปกติ
 
ความรู้ที่ได้รับ: แม้ไลก้าจะประสบชะตากรรมน่าเศร้า แต่มันก็พิสูจน์ให้เห็นว่า สิ่งมีชีวิตสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในสภาวะที่ปราศจากแรงโน้มถ่วง และผลงานของมันได้ช่วยวางรากฐานให้นักวิทยาศาสตร์สำหรับการส่งมนุษย์ไปอวกาศในเวลาต่อมา
 
ไลก้าเป็นสุนัขจรจัดในกรุงมอสโกมันได้รับเลือกเข้าทำการทดลองเพราะนักวิทยาศาสตร์เห็นว่าไลก้าคุ้นเคยกับความยากลำบาก
 
 
1961 สมรรถภาพในการทำงาน
ลิงทำงานหนักในอวกาศ
 
การทดลอง: ในเดือนมกราคม 1961 แฮม ชิมแปนซีอวกาศ (Ham The Astrochimp) ได้เป็นผู้บุกเบิกการสำรวจอวกาศชาวอเมริกันรายแรก เมื่อมันเข้าร่วมโครงการเมอร์คิวรี่ การทดลองครั้งนี้เป็นการทดสอบว่า เมื่ออยู่ในอวกาศ แฮมสามารถทำงานตามหน้าที่ของตนได้หรือไม่ แฮมได้รับการฝึกให้ผลักคันโยกหลังจากเห็นไฟสีน้ำเงิน หากแฮมไม่ทำ มันจะโดนไฟฟ้าอ่อนๆ ช็อตผ่านขั้วไฟฟ้าขนาดเล็กบนตัวมัน
 
ความรู้ที่ได้รับ:  แฮมผลักคันโยกอย่างแข็งขันระหว่างปฏิบัติภารกิจท่องอวกาศครั้งนี้โดยอัตราความเร็วเฉลี่ยจะช้ากว่าขณะที่อยู่บนโลกประมาณ 1 วินาทีซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวตสามารถทำงานในอวกาศได้ 
 
หลังปฏิบัติภารกิจสำเร็จ แฮมก็เกษียณราชการและใช้ชีวิตอีก 17 ปีต่อมาในสวนสัตว์สองแห่ง
 
 
 
1973 สภาวะไร้น้ำหนัก
ชักใยในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
 
การทดลอง: นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าแมงมุมสามารถชักใยในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงได้หรือไม่ ดังนั้นจึงส่งแมงมุม Araneus diadematus ชื่ออะราเบลลา ขึ้นไปในอวกาศกับยานสกายแล็บเมื่อปี 1973 และ 24 ชั่วโมงให้หลัง อะราเบลลาก็เริ่มชักใย ซึ่งไม่ใช่ใยสวยที่สุดที่มันเคยสร้าง แต่เมื่อนักบินอวกาศปัดใยของมันทิ้ง อะราเบลลาก็ชักใยขึ้นใหม่ และเป็นใยที่มีโครงสร้างสวยกว่าเดิม
 
ความรู้ที่ได้รับ: สิ่งมีชีวิตสามารถเรียนรู้ที่จะปรับตัวได้ในเวลาไม่นานเมื่ออยู่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
ใยแมงมุมแรกของอะราเบลลามีคุณภาพไม่ดีเท่ามาตรฐานปกติของมัน
 
1992 ภาวะเจริญพันธุ์
กบขยายพันธุ์ในอวกาศ
 
การทดลอง:  นักวิทยาศาสตร์ได้ส่วตัวอ่อนของกบตัวเมียขึ้นไปกับกระสวยอวกาศเอนเดเวอร์ขององค์การนาซาเมื่อปี 1992 ครึ่งหนึ่งของตัวอ่อนเหล่านั้นฟักออกมาจากไข่ในสภาวะไร้นน้ำหนัก ส่วนอีกครึ่งฟักออกจากไข่ในเครื่องจำลองสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงปกติ
 
     สำหรับนักวิทยาศาสตร์ สิ่งที่น่าพิศวงประกอบด้วยความจริงที่ว่าเมื่อไข่เเบ่งตัว มันจะมีลักษณะสมมาตร ซึ่งต่อมาก็เห็นได้ชัดว่า ด้านไหนซ้าย ด้านไหนด้านขวา นักวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีว่า ลักษณะของไข่ถูกกำหนดด้วยแรงโน้มถ่วง แต่การทดลองในอวกาศกลับแสดงว่า ตัวอ่อนสามารถพัฒนาได้ออย่างง่ายดายแม้จะไม่มีแรงโน้มถ่วง ในปี 1995 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันยังทำการผสมเทียมไข่บนกระสวยอวกาศแอตแลนติสอีกด้วย
 
ความรู้ที่ได้รับ: กบสามารถปฎิสนธิและเกิดในสภาวะไร้น้ำหนักได้ไม่ยากและมนุษย์ก็อาจจะทำได้เช่นเดียวกัน
 
เมื่อปี 1970 นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองส่งกบขึ้นไปในอวกาศหลายครั้งแล้วในภาพนี้ บนตัวกบจะมีขั้วไฟฟ้าขนาดจิ๋วติดอยู่เพื่อวัดการทำงานของร่างกาย
 
 
 
1998 ความสมดุล 
ปลาปรับตัวได้ 
 
การทดลอง: ปลามีสัมผัสด้านความสมดุลที่ควบคุมโดยแรงโน้มถ่วงเหมือนสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดอื่นๆ แต่จะเกิดอะไรขึ้นกับระบบประสาทของปลาเมื่ออวัยวะที่ทำหน้าที่สร้างสมดุลทำงานไม่ได้ เพราะอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก?
 
ในภารกิจการส่งกระสวยอวกาศโคลัมเบียไปในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองกว่า 23 กรณีกับปลาคางคกหอยนางรม (Opsanus tau) เพื่อศึกษาว่าสมองและประสาทของปลาชนิดนี้จะมีปฏิกริยาอย่างไรกับสภาวะไม่คุ้นเคย
 
ความรู้ที่ได้รับ:  ระบบประสาทพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่า เป็นระบบที่ปรับตัวได้เร็วที่สุดของร่างกาย แม้จะไม่มีแรงโน้มถ่วงเป็นปัจจัยกำหนดทิศทาง แแต่ปลาสามารถปรับตัวให้ชินกับการว่ายน้ำ โดยว่ายหันหลังให้แสงสว่างได้อย่างรวดเร็ว
 
ปลาคางคกหอยนางรมพบหนทางอื่น เพื่อทดแทนแรงโน้มถ่วงได้อย่างรวดเร็ว
 
2003 การเปลี่ยนตามวัย 
หนอนตัวกลมรอดตายจากยานอวกาศตก 
 
การทดลอง: นักบินอวกาศบนยานทั้ง 7 คนไม่มีใครรอดชีวิต เมื่อกระสวยอวกาศโคลัมเบียระเบิดขณะกำลังกลับเข้าสู่บรรยากาศของโลกในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2003 แต่นักวิทยาศาสตร์กลับพบว่า หนอนตัวกลมขนาดเล็กอย่าง Caenorhabsitis elegans ยังมีชีวตรอดอยู่ในกล่องท่ามกลางซากยานอวกาศที่ตกอยู่ทางตะวันออกของรัฐเทกซัส 
 
     หนอนเหล่านี้ถูกส่งขึ้นไปพร้อมกับภารกิจสำรวจอวกาศ เนื่องจากเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์กลุ่มแรกที่มีการทำแผนที่จีโนมเสร็จสมบูรณ์แล้ว นอกจากนี้ยีนของเจ้าสัตว์ตัวจิ๋วเหล่านี้ยังมีลักษณะเหมือนกับยีนในกล้ามเนื้อมนุษย์ถึงร้อยละ 50-60 เลยทีเดียว ดังนั้นหนอนเหล่านี้จึงเป็นสัตว์ทดลองที่เหมาะสมสำหรับการศึกษาว่า ภารกิจท่องอวกาศระยะยาวจะมีผลกระทบต่อสรีระและกล้ามเนื้อมนุษย์อย่างไร
 
      นักวิทยาศาสตร์พบว่า หนอนเหล่านี้เจริญเติบโตได้ดีในอวกาศและกล้ามเนื้อก็มีจำนวนโปรตีนที่เป็นพิษน้อยกว่าเพื่อนๆ บนโลกเสียอีก ทั้งนี้เนื่องจากมียีน 7 ชนิดที่เปลี่ยนไปมีจังหวะชีวิตที่ช้าลงและเคร่งครัดน้อยลง 
 
ความรู้ที่ได้รับ: กล้ามเนื้อทั้งหลายของมนุษย์รวมทั้งกล้ามเนื้อของมนุษย์น่าจะสามารถปรับตัวเข้ากับภารกิจท่องอวกาศระยะยาวได้และอจจะแก่ช้าลงด้วยซ้ำ
 
หนอนตัวกลมอาจมีอายุยืนกว่าปกติ เมื่ออยู่ในอวกาศ
 
 
 

ข้อมูลจากหนังสือ SCIENCE ILLUSTRATED ฉบับ Feb no. 2013 

 

18 มีนาคม 2558 | 17,620 views