Жизнь в условиях нулевого движения и космические лучи - это опасные препятствия, которые нам предстоит преодолеть в нашем стремлении исследовать звезды: Последствия для наших тел и разума будут далеко идущими.
"Это очень отрезвляющее чувство - быть в космосе и понимать, что коэффициент безопасности был определен самым низким участником правительственного контракта".
- Алан Шепард
До первых пилотируемых запусков в космос было проведено мало исследований, чтобы определить, как повлияет длительное пребывание в космосе на организм человека. Еще меньше было известно о возможных психологических последствиях, которые могут возникнуть, когда люди улетают от дома дальше, чем кто-либо до этого, только для того, чтобы оказаться запертыми в металлическом контейнере на 99+% своего времени (часто измеряемого месяцами).
Жизнь - это, пожалуй, самое редкое явление во Вселенной. Для ее возникновения необходимы уникальные условия: мир, расположенный не слишком далеко или близко от своей звезды, с достаточными источниками энергии (солнечный свет, геотермальное тепло) и содержанием элементов (кислород, азот, углерод, фосфор и т.д.), жидкая вода, защитная магнитосфера и атмосфера, а также множество других переменных.
В соответствующих условиях - очень узком диапазоне условий, шансы на существование которых в нашей Вселенной чуть меньше нуля - жизнь процветает. Если даже немного отстраниться от этих условий, жизнь не сможет продолжаться.
Пациентов на Земле с заболеваниями можно описать как людей, которые живут в нормальной земной среде, но имеют аномальную физиологию. В отличие от них, астронавты - это люди с нормальной физиологией, живущие в аномальной среде".
-Дэвид Уильямс и др.
Физиологические и психологические эффекты с течением времени
Во время пребывания космонавта в космосе на протяжении всего времени происходят различные эффекты. Некоторые из них можно измерить сразу, другие становятся очевидными в течение нескольких дней и недель.
Во время выхода из гравитационного захвата небесного тела (в нашем случае Земли): Жидкость перераспределяется в туловище и голову, при этом ноги теряют до 10%. Многие субъекты испытывают укачивание.
В течение нескольких дней и более месяца космического путешествия в условиях нулевой геометрии, будь то на орбите или в направлении такого пункта назначения, как Марс, астронавт будет испытывать широкий спектр симптомов: До 17% уменьшения объема плазмы и 10% уменьшения общего объема крови; до 30% уменьшения мышечной ткани и 50% потери силы; постоянная потеря плотности костей (1-2% в месяц), вызванная снижением выработки паращитовидных желез и витамина D и 60+% потерей кальция; снижение иммунного ответа.
Психологические эффекты также накапливаются с течением времени в космосе. Бессонница и усталость могут проявляться сразу же, а стресс от изоляции, тоски по дому и беспокойства за друзей и семью на Земле усиливается с каждым днем пребывания в космосе.
После одного пребывания в космосе в течение 1-6 месяцев астронавту может потребоваться год и более для полного восстановления костной и мышечной массы, что означает, что физические и психологические нагрузки выходят далеко за пределы полета.
Аэробные, силовые упражнения и упражнения на сопротивление, а также диетические добавки используются для борьбы с пагубным физическим воздействием во время космического путешествия, а такие препараты, как модафинил, принимаются для поддержания работоспособности при сокращении сна.
Однако, несмотря на все наши современные знания и опыт, некоторые результаты могут оказаться необратимыми:
Серое вещество - это фактическое скопление нейронов, которые составляют "мыслящую" часть мозга. В ходе земных экспериментов, направленных на воссоздание эффекта невесомости и невесомости (с использованием техники, которая называется "постельный режим с наклоном головы вниз"), исследователи обнаружили, что длительное пребывание в таком положении приводит к уменьшению объема серого вещества в двусторонних лобных долях. Эти области мозга отвечают за активные процессы, такие как познание и волевые движения. Однако было отмечено увеличение объема серого вещества в части мозжечка, отвечающей за координацию конечностей. На первый взгляд, эти изменения противоречат друг другу. Исследователи пришли к выводу, что усиление координации конечностей может быть результатом того, что мозг компенсирует небольшое уменьшение объема двусторонних лобных долей.
"И в этот момент меня посетило осознание того, что этот тонкий слой атмосферы - все, что защищает каждое живое существо на Земле от гибели в суровом космосе".
- Рон Гаран
Космические дети
После начального периода, когда несколько десятков астронавтов отправятся на Марс, чтобы основать там поселение, наступит время, когда туда переедет большее число людей, чтобы сделать его своим домом. По мере того, как сотни, а в конечном итоге тысячи поселенцев будут выполнять долгосрочную работу по обустройству Марса, пригодного для потенциально миллионов людей и огромного количества других видов земной жизни, на Марсе впервые начнут зачинаться и рождаться дети.
Шеннон Стироун
в отличной статье "Проблемы рождения детей в космосе", автор использует случай "мальчика из пузыря" Дэвида Веттера, ребенка, родившегося с тяжелым комбинированным иммунодефицитом в 1971 году, чтобы проиллюстрировать, как на детей, которые могут родиться на космических станциях или в поселениях на других планетах, негативно повлияет изоляция и зависимость от технологий даже в самых необходимых жизненных потребностях. Однако я полагаю, что к тому времени, когда это станет обычным явлением, там будет достаточно большое население, чтобы нейтрализовать большинство негативных последствий.
Настоящий вопрос заключается в следующем: Как микрогравитационная среда или среда инопланетного мира повлияет на развитие человеческого плода и, в конечном итоге, растущего ребенка?
До сих пор не было проведено ни одного прямого эксперимента по развитию человеческого ребенка в космосе. Однако Советский Союз и Соединенные Штаты проводили некоторые исследования, отправляя в космос беременных крыс. В частности, в 2001 году исследователи отправили 20 беременных крыс на орбиту на корабле "Спейс Шаттл". Их плоды находились примерно на половине пути развития. Результаты исследования показали, что у родившихся в космосе крысят наблюдалось небольшое недоразвитие вестибулярного аппарата - структур, влияющих на равновесие внутри ушей. Эти крысята догнали своих земных "кузенов" после нескольких недель тренировок равновесия, когда вернулись на поверхность.
Микрогравитация на орбите или на планете (или луне) с гораздо меньшей массой, чем Земля, конечно же, вызовет другие проблемы. Вероятно, уменьшится костная и мышечная масса, а вероятность внематочной беременности, при которой оплодотворенная яйцеклетка имплантируется не в матке, а в другом месте, будет очень высока. Увеличение радиации также приведет к увеличению хромосомных повреждений и повреждений ДНК, а также к увеличению вероятности детских раковых заболеваний. Поселение на планете с гравитацией, подобной земной, и защитной атмосферой и магнитосферой позволило бы избежать этих проблем. Жизнь на космической станции потребует огромного количества радиационной защиты с помощью толстых стен из астероидной породы и/или резервуаров с водой. Станция также должна вращаться в достаточной степени, чтобы генерировать центробежную силу в качестве своего рода "искусственной гравитации".
Хотя сейчас мы знаем не так много, по мере того, как мы начнем строить все больше сооружений в космосе и посещать Луну и Марс, в ближайшие 10-50 лет произойдет значительный прогресс в наших медицинских знаниях о жизни в космосе.
Эволюция среди звезд
До тех пор пока Homo sapiens не достигнет той точки, когда заселение других миров станет возможным, невероятная сила эволюции в конечном итоге окажет влияние на наше будущее в космосе. Например, люди, которые родятся и вырастут на Марсе, будут испытывать на 2/3 меньшую гравитацию, чем на Земле. Менее обремененные гравитацией, они, вероятно, будут иметь менее плотные кости и вырастут выше. И наоборот, люди, поселившиеся на гораздо более массивных планетах, таких как Kepler 10c с гравитацией в 17 раз больше земной, будут иметь гораздо более крепкий скелет и более короткое, но более крепкое телосложение.
Эти изменения будут заметны уже в первом поколении. В течение сотен и тысяч лет люди, живущие на этих поселениях, будут подвергаться естественному отбору. Люди, чья физиология могла лучше противостоять воздействию очень высокой или очень низкой гравитации, жили дольше, здоровее и производили больше потомства. В течение тысячелетий все люди, родившиеся на Kepler 10c, стали бы сверхпрочными "гравитационными резистентами". Физические изменения могут быть настолько радикальными, что эти люди в конечном итоге не смогут скрещиваться с людьми с планет с меньшей гравитацией, что приведет к появлению совершенно нового вида человечества.
Кроме того, изменения в человеческом теле будут вызваны не только окружающей средой и естественной эволюцией: Мы также изменим свою физиологию с помощью генной и кибернетической инженерии. Чтобы приспособиться к миру с другим составом атмосферы или разновидностями питательных веществ, которые мы обычно не можем метаболизировать, мы, возможно, предпочтем изменить себя, а не тратить десятилетия или столетия на терраформирование планеты.
Это, безусловно, будет захватывающая эпоха открытий, когда мы устремимся к звездам. 21 век, вероятно, войдет в историю как первая настоящая попытка человечества жить в космосе.
