Человечество готовится к длительным экспедициям в глубоком космосе с последующей высадкой на других планетах. Но современная медицина не готова к условиям космических перелетов на длинные дистанции, пишет в Nature медик и профессор Международного космического университета во Франции Фархан М. Асрар. Пребывание на Луне может стать подготовительным этапом, чтобы выявить проблемы до путешествия колонизаторов на Марс.
Уже в 2026 году люди планируют начать колонизацию Луны. Это входит в планы программы NASA "Артемида", к которой привлечены специалисты из более 50-и стран. После высадки на земной спутник наступит очередь Марса.
Отдельную космическую программу реализует Китай. Они планируют построить базу на Луне до 2030 года. Есть и коммерческие инициативы, где свои усилия объединяют правительственные институты и частный бизнес. Например, в 2024 американский предприниматель Джаред Айзекман и инженер SpaceX Сара Гиллис стали первыми гражданскими, которые вышли в открытый космос.
Но современный уровень медицины позволяет организовать лишь краткосрочное пребывание человека за пределами атмосферы Земли. Негативное влияние космоса наблюдается уже на 5-11 день пребывания астронавтов на космическом корабле. Человека ждет атрофирование мышц, усиленное воздействие радиации, снижение плотности костей, ослабление иммунной системы, ментальные расстройства.
Космическое воздействие на тело человека
Недельное пребывание в открытом космосе запускает мышечную атрофию и потерю костной массы. Чем дольше астронавт находится в условиях микрогравитации, тем сильнее последствия. На 5-11 день пребывания в космосе мышечная масса сокращается на 20%, информируют в NASA. Больше всего страдают голени, бедра и спина. Без дополнительных нагрузок за две недели в космосе изменения становятся значительными, а за месяц уже большими и с серьезными последствиями. Чтобы противодействовать этому, космические корабли оборудуют тренажерами, но даже регулярные тренировки не ликвидируют угрозу полностью.
Также уменьшается плотность костей и это еще один из самых серьезных космических вызовов для астронавтов. По информации NASA, в среднем теряется 1-1,5% костной плотности в месяц в бедренных костях, тазу и позвоночнике. Это в 10 раз быстрее, чем у пожилых людей на Земле. Заболевание называется остеопенией космического полета и после возвращения на Землю может спрогрессировать до остеопороза. При этом заболевании, даже закашлявшись, человек может получить перелом костей.
Значительно более угрожающей становится также радиация. Ионизирующее излучение может повреждать ДНК. По данным Европейского космического агентства, во время путешествия на Марс астронавты за каждый день будут получать годовую дозу земного облучения. Это увеличивает риски онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Из-за радиации повышается риск развития катаракты и развитие так называемой космической деменции из-за воспаления тканей мозга.
Ослабление иммунитета тоже является известным результатом длительного пребывания в космосе. Микрогравитация изменяет циркуляцию крови и лимфы. Это влияет на миграцию иммунных клеток по организму. Влияет также и радиация, а жизнь в изолированных условиях меняет баланс микрофлоры в сторону роста патогенных бактерий. Как следствие, вирусы, которые контролировались иммунитетом, активируются. Так же человек становится более восприимчивым для инфекций, с которыми его тело легко справлялось раньше.
Отдельным блоком ученые выводят ментальные проблемы. Они спровоцированы тем, что астронавты живут в тесном кругу коллег, в замкнутом пространстве среди космоса со всеми его угрозами. Не могут часто общаться с родными, нормально спать и жить в удобных условиях. Все это умножается на радиацию и провоцирует целый спектр проблем: бессонницу, головную боль, мышечные спазмы, потерю аппетита, тревожность, панические эпизоды, снижение мотивации, эмоциональное выгорание и конфликты, буллинг аутсайдера, пассивную агрессию, деперсонализацию, апатию.
Какие проблемы надо решить перед отправкой в космос
Профессор Международного космического университета во Франции Фархан М. Асрар выделил четыре основных препятствия, которые стоят на пути к длительным космическим миссиям и колонизации инопланетных миров. Это дистанционная медицинская помощь, обеспечение психического здоровья, производство продуктов питания, защита базовых биологических характеристик.
Дистанционная медицинская помощь в космосе сейчас может иметь задержку до 20 минут. В экстренных случаях это слишком долго, чтобы спасти жизнь человеку, например, при сердечном приступе. Чтобы оперативно предоставлять консультации, Асрар предлагает начать подготовку больших языковых моделей, чтобы астронавтов по запросу мог мгновенно проконсультировать искусственный интеллект. Но здесь возникает проблема с техобслуживанием и обновлением данных, ведь медицина не стоит на месте. Актуальные сегодня советы могут устареть за несколько месяцев, а полет на Марс может занять около трех лет.
Также серьезной проблемой является медикаментозное сопровождение. Большинство препаратов имеют земной срок годности до двух лет. Космические миссии могут длиться значительно дольше, но пополнить или обновить запасы лекарств будет невозможно. В то же время, сами препараты могут портиться быстрее, ведь их будут хранить в других условиях, чем на Земле. Также тревогу вызывает дозировка, поскольку земной вариант в космосе не всегда срабатывает. Так, астронавты в 17-19% случаев принимали двойную дозу снотворного, когда находились на одной из космических миссий. Ученый подчеркивает необходимость обновить базу дозировок, ориентированную на специфические условия космоса. И так же нужно изучить, что происходит с лекарствами под воздействием космической радиации, чтобы продлить их эффективность и срок годности.
Обеспечение психического здоровья, по мнению автора статьи, зависит от возможности приблизить к земным условия в космосе и воссоздать на Земле космическую среду для длительных тренировок. Также ученые надеются получить дополнительную информацию после обследования астронавтов, которые полетят на Луну и долгое время там будут находиться. Профессор Фархан М. Асрар также отмечает, что десятилетия опыта психологического сопровождения астронавтов в космосе неоднократно пригодились на Земле. Например, в 2010 году чилийское правительство привлекало специалистов NASA во время эвакуации 33-х шахтеров из подземной ловушки, где они долго ждали спасения в условиях непосредственной угрозы жизни и полной изоляции от внешнего мира.
Производство продуктов питания тоже является серьезным вызовом, ведь невозможно одними лишь запасами обеспечить полноценный сбалансированный рацион. Выращивать земные культуры на Марсе или Луне очень сложно из-за неблагоприятных условий. Например, вблизи лунного экватора температура колеблется от 121 °C до -133 °C. Также радиация, разница в гравитации и продолжительности солнечного света влияют не только на людей, но и на растения. Лунный грунт-реголит не имеет в себе питательных и органических веществ. На Марсе же земля содержит тяжелые металлы и токсичные соли. Этот комплекс проблем также требует решения перед отправкой людей в космос на долгий период. Генные инженеры модифицируют для NASA микроорганизмы, которые могут в сложных условиях производить питательные вещества. А изобретатели разрабатывают автономные системы выращивания свежих фруктов и овощей, которые можно использовать не только в космосе, но и в труднодоступных участках на Земле. Миссия NASA "Артемида" с высадкой людей на Луне позволит провести серию новых экспериментов, говорит ученый. Например, исследователи имеют большие планы на проект "Влияние Луны на сельскохозяйственную флору". Он будет исследовать фотосинтез и стрессовые реакции у растений, которые будут выращивать на поверхности земного спутника. Впоследствии полученный опыт пригодится на Марсе.
Защита базовых биологических характеристик тоже пока недостаточна. Все еще нужно изучать дополнительно, что произойдет с человеческим телом при длительном пребывании в космосе. Речь идет об уже упомянутой ранее космической радиации, экстремальных температурах, микрогравитации и других факторах риска. Причем, необходимы более основательные исследования на уровне клеток и ДНК. Сейчас с попеременным успехом проводятся разнообразные опыты. Так, BioSentinel исследовали влияние радиации на живые микроорганизмы. Для этого выпустили в космос дрожжи на небольшом спутнике CubeSat. Но эксперимент не удался, потому что выяснилось, что биологические образцы были протерминированы еще перед запуском. Поэтому дрожжи должным образом не росли. Более успешными являются примеры с измерением радиации. Знание таких данных позволит заблаговременно принять контрмеры и сконструировать космические корабли и снаряжение астронавтов так, чтобы они были максимально защищены. Например, на Луне космическое оборудование должно выдерживать облучение, которое в 200-1000 раз больше, чем на Земле.
С развитием космической индустрии все эти проблемы требуют быстрого решения, ведь даже сейчас бывают случаи, когда люди задерживаются в космосе на дольше, чем это планировалось. Например, неисправность корабля Starliner превратила для двух астронавтов запланированное недельное пребывание на Международной космической станции в девять месяцев ожидания.