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宇宙で健康に暮らすために宇宙環境での医学の歩み

Life in Space
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宇宙医学研究の始まり

第2次世界大戦終了後の1940年代後半頃から、ロシア(旧ソ連)とアメリカを中心にロケット開発競争が始まり、1950年代に有人宇宙飛行の実現の基礎となる航空宇宙医学の研究が始まりました。

気球や飛行機を用いた高高度飛行の実験などが行われ、環境制御・生命維持装置が開発されました。

1961年4月12日には、旧ソ連のユーリ・ガガーリン宇宙飛行士による世界初の有人宇宙飛行が実現しました。打上前は、長時間微小重力環境にさらされると生命にかかわるという主張もありましたが、人類初の軌道1周回(約108分間)の有人飛行が、この議論に終止符を打ちました。
NASAのジェミニ計画は人間の飛行日数を延ばすことをテーマとして行われ、またアポロ計画とともに多くの医学測定が行われました。

欧州宇宙機関(ESA)のAIRWAY MONITORING(宇宙医学研究)の実験機器のセットアップをする大西宇宙飛行士 ©JAXA/NASA

宇宙医学の発展

スペースシャトル「コロンビア号」(STS-1)の打上げ ©JAXA/NASA

NASAの1973年~1974年のスカイラブ計画では3回の有人飛行が実施され、それぞれ3名の宇宙飛行士が軌道上に滞在しました。ミッションでは身体への影響を具体的に調査するための実験が行われ、これにより宇宙飛行における医学的な課題が体系的に整理されるようになりました。
1981年にはNASAがスペースシャトルの初飛行に成功しました。これにより研究設備を宇宙に運んで、かつ7人の宇宙飛行士を2週間にわたって宇宙に滞在させることが可能になりました。
スペースシャトルプログラムにより、本格的な医学実験装置を宇宙に持っていくことが可能となりました。

一方ロシアでは、長期宇宙滞在技術の確立を目指して、1986年からおよそ11年間にわたり計9個のモジュールを軌道上に運び、宇宙飛行士が長期間滞在できる「ミール宇宙ステーション」を建設しました。1995年にロシア人宇宙飛行士のワレリー・ポリャコフ宇宙飛行士が達成したミール宇宙ステーションでの438日間のミッションが、1回の飛行でのこれまでの宇宙最長滞在記録となっています。また、ロシアのゲネディ・パダルカ宇宙飛行士が5回の飛行で計879日間の宇宙滞在を行っています。

このように、人間が宇宙で1年以上暮らしていけることが分かりましたが、宇宙環境の影響には個人差があるため、誰でも安全に長期滞在できるわけではありません。

「人間が宇宙で生存できるか」という問いから始まった宇宙医学ですが、現在では宇宙飛行士の健康管理方法の向上に焦点が置かれています。

ミール宇宙ステーションとドッキングするアトランティス号 ©NASA

日本の宇宙医学運用の始まり

初の日本人宇宙飛行士として選抜された(左から)毛利、向井、土井宇宙飛行士

旧ソ連とアメリカが宇宙開発競争を繰り広げている頃、日本では戦後の高度成長期が始まったばかりでした。
1981年にNASAのスペースシャトルによる飛行が始まると、日本も宇宙実験への参加を考え始めました。
日本の宇宙飛行士の健康管理を含む医学運用の始まりは、日本初の宇宙飛行士募集・選抜試験(1983~1985年)が行われた頃にさかのぼります。
日本にとって初めてとなる宇宙飛行士の選抜に先立ち、JAXA(当時のNASDA)は、まずNASAの宇宙飛行士の医学基準による医学検査・評価法についての検討を行いました。実際の日本人宇宙飛行士の医学選考は1983年から開始され、1985年に3名の宇宙飛行士(毛利宇宙飛行士、向井宇宙飛行士、土井宇宙飛行士)が選抜されました。この時期に、日本人宇宙飛行士の健康管理を行うための専属のフライトサージャン(航空宇宙医)が採用されました。

次の若田宇宙飛行士の選抜では、NASAのミッションスペシャリスト(搭乗運用技術者:MS)の医学基準が適用されました。まず書類選考と合わせて血圧、身長、視力などの簡単な医学審査を、第1次試験で筆記による心理スクリーニング検査を、そして第2次試験では候補者に5日間大学病院に入院してもらい、早朝から夜遅くまで集中的に医学・心理学検査を行いました。その後、第3次試験に進んだ6名の候補者は、筑波宇宙センター(TKSC)とNASAのジョンソン宇宙センター(JSC)で医学検査を受けました。
野口宇宙飛行士が選抜された1995年の宇宙飛行士選抜試験、そして星出宇宙飛行士、山崎宇宙飛行士、古川宇宙飛行士が選抜された1998年の宇宙飛行士選抜試験は、筑波宇宙センターを中心に行われました。
油井宇宙飛行士、大西宇宙飛行士、金井宇宙飛行士が選抜された2008年の「国際宇宙ステーション(ISS)への長期滞在に対応可能な日本人宇宙飛行士の候補者の募集」では、ISS国際医学基準が適用され、検査の能率も向上しました。

日本人宇宙飛行士候補者募集のポスター ©JAXA/NASA

日本の国際共同研究への参加

飛行前訓練を行う野口宇宙飛行士

日本が参加した国際共同実験に、ロシアでの閉鎖環境実験や、フランスでの長期ベッドレスト実験があります。フランス国立宇宙センター(CNES)との共同で2001年~2002年に実施した長期ベッドレスト実験では、骨粗鬆症の治療薬であるビスフォスフォネートが長期臥床での骨量減少と尿路結石の予防に有効ではないかという仮説を検証し、効果があることが確認されました。
その後、地上での骨粗鬆症治療薬であるビスフォスフォネートが、長期宇宙滞在における骨量減少と尿路結石の予防に有効ではないかという仮説を検証する米国と日本の共同研究が行われました。

将来の有人月探査、さらにその先に来るかもしれない有人火星探査においては、より長期に渡る宇宙滞在が必要となります。その際に宇宙飛行士の健康を維持し、ミッションを無事遂行できるようにするため、宇宙で身体に起こる様々な影響を調べるとともに、それに対する対策につながる宇宙医学研究が進められています。

※特に断りのない限り、画像クレジットは©JAXA