• Julia Borisova

Без этого астронавты не выживут, отправляясь на Марс

Дата и время публикации: 21.07.2020 20:15

В фантастических фильмах путешествие на Марс – дело простое. В фильме «Марсианин» Марк Уотни смог выжить на планете совершенно один. А в фильме «Вспомнить все» поездка Дугласа Куэйда на Марс – это простой космический полет до иммиграционного центра на Марсе.

Но в реальной жизни путешествие на Марс и обратно - это крайне сложное предприятие, сопряженное с различными трудностями.

«Представьте себе четырех или шестеро человек, живущих вместе на протяжении трех лет в замкнутом пространстве», - говорит Летиция Вега, специалист из NASA.

Временной период, проведенный на Красной планете, будет зажат между двумя путешествиями туда и обратно длительностью от 6-ти до 9-ти месяцев.

Гравитационные и магнитные поля нашей планеты защищают ее от радиации. За пределами Земли радиация становится существенной проблемой, которая, во-первых, может вызвать проблемы с видимостью. Заряженные высокоэнергетические частицы будут непрерывно попадать в корпус космического корабля. Во-вторых, лабораторные эксперименты также показывают, что высок риск для здоровья самих астронавтов. Радиация вызывает рак и другие трудноизлечимые болезни.

Длительность путешествия также вызывает определенные опасения.

«Путешествие на Луну по сравнению с путешествием на Марс – это как поход в лес с палаткой по сравнению с путешествием вокруг света», - говорит Эрик Антонсен, инженер космического центра имени Джонсона NASA.

Даже если оставить в стороне социальные и физиологические проблемы, которые могут возникнуть при помещении людей на долгое время в замкнутое пространство, 3 года – это очень долгий срок, за который астронавты могут заболеть или получить травмы. Марс почти в 600 раз дальше от нас, чем Луна.

«Реальность такова, что во время путешествия на Красную планету вообще кто-нибудь может умереть», - объясняет Антонсен, - «Если что-то выйдет из-под контроля, им никто не сможет помочь».

Несмотря на эти трудности правительства США, России, Китая и других стран заявили, что планируют отправить человека на Красную планету. NASA заявило, что миссия будет запущена в 2030-х годах. То есть в ближайшие 10 лет необходимо подготовить медицинские устройства и медикаменты для путешествия на Марс.

Представляем вашему вниманию список того, что может понадобится астронавтам при полете на Красную планету.

Чертова гравитация

Отсутствие гравитации кажется нам удивительной штукой, благодаря которой можно поплавать в воздухе. Но на самом деле микрогравитация вредна для людей. Наши мускулы и кости ослабевают, если нет необходимости носить наше тело.

В первые космические миссии это было серьезной проблемой. Когда в июне 1970 года на Землю вернулись астронавты миссии Союз 9 после 18-тидневного пребывания в космосе, один из астронавтов был настолько слаб, что даже не смог поднять свой шлем.

В наши дни, находясь на МКС, астронавты каждый день по несколько часов выполняют физические упражнения, чтобы поддерживать форму. Но проблема микрогравитации остается нерешенной.

Исследования также показывают, что постоянно повышенное давление вследствие невертикального положения тела, влечет за собой проблемы со зрением. Так, у половины астронавтов, побывавших в космосе, развивается дальнозоркость.

«Мне стало трудно пользоваться ноутбуком», - говорит астронавт NASA Томас Маршберн.

Невесомость также вызывает проблемы с вестибулярным аппаратом. По возвращению на Землю астронавтам приходится восстанавливаться в течение нескольких недель: тяжело ходить ровно по прямой линии, сложно обходить углы.

Выходит, чтобы астронавты смогли по прибытию на Марс хотя бы ходить ровно и нормально видеть, на космическом корабле нужно создавать искусственную гравитацию. Одно из устройств искусственной гравитации – это камера отрицательного давления на нижнюю половину тела. За счет вакуума в камере человек может плотно стоять на дне камеры, это возобновляет вертикальные потоки физиологических жидкостей в организме человека.

Камера отрицательного давления на нижнюю часть тела

В одном из экспериментов 10 добровольцев с имплантированными устройствами для измерения внутричерепного давления были помещены в камеру отрицательного давления на нижнюю часть тела (LBNP). Испытуемые располагались горизонтально, примерно так, как проводят большую часть времени в космосе астронавты. В таком положении внутричерепное давление повышается с о до 15 мм рт.ст. После включения вакуумной камеры удалось снизить внутричерепное давление испытуемых до 9.4 мм рт.ст.

«Пока мы не знаем, сколько именно времени необходимо находится в такой камере, чтобы защитить организм от пагубного воздействия невесомости», - говорит Алан Гаргенс, физиолог Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Если астронавтам потребуется находится в камере отрицательного давления большую часть времени, то необходимо будет разработать камеру нового типа, которую можно будет носить в течение дня, чтобы выполнять необходимые астронавтам операции.

Камера отрицательного давления на нижнюю половину тела – это лишь одна из первых разработок, создающих искусственную гравитацию, также, как и центрифуга. Возможно, в будущем появятся более совершенные устройства.

Готовимся к радиации

Жизнь в невесомости может стать проблемой для Марсианского экипажа, но с этой проблемой мы уже столкнулись на МКС. Постоянное облучение радиацией глубокого космоса – с этой проблемой мы столкнемся впервые, когда отправим астронавтов на Марс.

Заряженные частицы являются частью космических лучей, пронизывающих нашу Солнечную систему со скоростью, близкой к скорости света. Они спокойно проходят через металл, словно это лист бумаги, они вызывают мутации в ДНК человека и могут убивать клетки внутри нашего организма.

Астронавты на МКС вблизи нашей планеты по большей части защищены от этих крошечных вредоносных частиц магнитным полем Земли. Во время путешествия на Марс такой защиты не будет. И каждый день путешественники будут получать дозу радиации приблизительно равную 2 миллизиверта. Такое облучение эквивалентно облучению всего тела рентгеновским аппаратом раз в 6 дней.

Пока под воздействием вредных космических лучей космонавты находились только во время миссий на Луну – но это были миссии длительностью не более двух недель.

Во время путешествия на Марс «мы не знаем точно, что произойдет с астронавтами под влиянием радиации», - говорит исследователь из медицинского колледжа в Хьюстоне.

Эксперименты с животными и живыми клетками, проведенные в лаборатории колледжа, не обнадеживают. Испытания, проведенные в 2018 году, показали, что из-за воздействия солнечных лучей высок риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. А исследования 2019 года показали, что радиация также вызывает когнитивные нарушения. Помимо этого, есть множество свидетельств того, что радиация вызывает рак легких, печени и мозга.

Ученые работают над решением проблемы радиоактивного облучения в космосе.

«На данный момент самая многообещающая технология – это применение специальных антиоксидантов», - утверждает Питер Гида, исследователь из Брукхейвенской национальной лаборатории Нью-Йорка.

Воздействие высокоэнергетических частиц приводит к расщеплению молекул воды внутри организма человека на токсичные составляющие. Антиоксиданты могут помочь нейтрализовать некоторые из этих реактивных составляющих и тем самым снизить их разрушающее влияние. Наиболее перспективными являются антиоксиданты, включающие в себя витамины A, E и селенометионин. Однако, в этом направлении еще тоже предстоит много работы. Ученые до сих пор не подобрали точные ингредиенты медикаментов, способных давать устойчивую защиту от радиации.

Список медицинских проблем, с которыми скорей всего столкнутся астронавты в космосе:

  • Зуд/раздражение кожи

  • Укачивание, тошнота

  • Бессонница

  • Образование тромбов в сосудах

  • Боли в спине

  • Заложенность носа

  • Мочекаменная болезнь

  • Дальнозоркость

Астронавтам придется лечить себя

Скорей всего тем, кто отправится на Марс, придется каждый день принимать антиоксиданты, делать физические упражнения и по несколько часов находится в аппарате искусственной гравитации. Но ведь никто не застрахован от непредвиденных болезней и травм. И тогда астронавтам понадобится медицинская помощь. Поэтому экипаж миссии на Марс должен включать в себя квалифицированного врача. Но ведь врач тоже может заболеть. Кроме того, один человек не может быть специалистом во всех областях, поэтому идеально, если на борту космического корабля будет искусственный интеллект, способный давать рекомендации для лечения заболеваний на основании симптомов, проводить медицинскую диагностику. Но пока «доктор Искусственный Интеллект» еще не разработан.

В настоящее время существуют инструменты для диагностики состояния человека и выявления симптомов, например VisualDx. VisualDx позволяет подобрать необходимые диагностические тесты, основываясь на ответах пациента касательно его ощущений, а также его возраста, пола и других демографических особенностей.

Руководитель компании VisualDx вместе с коллегами разрабатывают новую версию своей программы для использования ее в глубоком космосе, где нет доступа в интернет. Программа будет нацелена на выявление именно тех болезней, которые могут возникнуть у астронавтов в космосе.

Недавно был также разработан компактный ультразвуковой инструмент Butterfly iQ, который позволяет проводить ультразвуковую диагностику с помощью мобильного телефона. А компания 1Drop Diagnostics создала диагностическую карту размером с кредитку, которая позволяет выявлять маркеры болезней в образце крови человека. Она может стать портативным устройством для исследования анализов крови астронавтов.

Портативный инструмент ультразвуковой диагностики

Медицинский набор астронавтов должен быть компактным и легким. Чтобы понять, какие медицинские приборы могут понадобиться в космосе, разработчики используют разработанную NASA программу медицинского моделирования, которая прогнозирует, какие проблемы могут возникнуть в той или иной космической миссии.

Физиолог Дуглас Эберт из компании KBR Inc. Хьюстон и его коллеги уже подобрали аптечку первой помощи для пилотируемой миссии NASA 2022 года. Планируется трехнедельная миссия на Луну. Медицинский набор, необходимый для данного путешествия, довольно прост: лекарства от боли в спине, укачивания и т.д.

Однако, путешествие на Марс – это совершенно другая игра. У нас есть еще время подготовиться, чтобы дать астронавтам выжить в этой сложной миссии.

Читайте далее: астрофизики впервые зафиксировали серию периодичных радиовсплесков

#новостикосмическихисследований

#наМарс

#новоститехнологий #новостинауки

Подписаться на новости SCDAILY