Космические путешествия — если они должны стать широко распространенными и позволить нам однажды оказаться, например, на Марсе — требуют решения двух фундаментальных проблем. За пределами Земли космонавты подвергаются негативному воздействию космического излучения и пребывания в условиях микрогравитации.
Первая угроза воспринимается очень серьезно. С другой стороны, микрогравитация, которую правильнее называть невесомостью, ассоциируется довольно приятно. Чаще всего со свободным парением в воздухе, легкостью и свободой, известной на Земле только дайверам.
К сожалению, слишком малая сила тяжести очень опасна для организма, прибывшего с планеты, где на него постоянно действует сила тяжести в 700 ньютонов. Это примерно та сила, с которой мы, например, вгрызаемся в яблоко. Наш вид развивался под постоянным воздействием этой силы, и она необходима для жизни. Его отсутствие - хотя оно и позволяет нам снимать захватывающие фильмы, показывающие астронавтов, свободно летающих вокруг Международной космической станции, - вредит нашему здоровью.
Каков риск для астронавтов в условиях микрогравитации?
Кристофер Э. Мейсон, генетик, возглавляющий программу НАСА по изучению близнецов, давно изучает этот вопрос. Это подробное наблюдение за здоровьем братьев-близнецов Марка и Скотта Келли, один из которых находится на орбите гораздо дольше другого.
- "Пониженная гравитация разрушает иммунную и сердечно-сосудистую системы", рассказывает он. - "Мы могли бы иметь вращающиеся платформы на кораблях или магнитные ботинки, как в серии "The Expanse", но ничего из этого еще не изобретено. Так что без микрогравитации не обойтись. Конечно, организм адаптируется в краткосрочной перспективе. Например, у многих астронавтов наблюдаются выбросы кортизола или другие признаки стресса иммунной системы. Их тела действительно реагируют на пребывание в пространстве, и это очень неудобно", - подчеркнул Мейсон.
Насколько плохо? Часто упоминаемым последствием орбитальных полетов является неконтролируемая тошнота. - Подобные неприятности испытывает большинство астронавтов в первые 24 часа полета, вспоминает Тим Пик в своей книге Ask an Astronaut. В этом виновата болезнь движения, вызванная так называемым сенсорным конфликтом. Вестибулярная система во внутреннем ухе человека внезапно начинает снабжать мозг информацией, совершенно отличной от той, что поступает от глаз и пропиоцептивной системы (которая информирует нас о положении частей нашего тела). Проще говоря, когда вы двигаете головой в состоянии невесомости, ухо сообщает мозгу, что вы встаете и ложитесь, в то время как, согласно глазам, вы стоите на месте.
В результате, как пишет Мэри Роуч в своей книге "Packing for Mars", от 50 до 75 процентов астронавтов страдают от укачивания.
"Вот почему в новостях редко показывают видео с космическими аппаратами с первого или второго дня полета", - говорит Майк Золенски из НАСА, которого цитирует Roach.
У астронавтов проблемы с кровообращением
Как будто этого недостаточно, чем дольше пребывание в космосе, тем серьезнее становятся проблемы со здоровьем. Их исследует кардиолог Бенджамин Левин из Юго-Западного медицинского центра UT. Доктор Левин начал свой путь в космическую медицину еще в 1990-х годах, контролируя кровяное давление астронавтов в космосе.
В 2018 году команда доктора Левина обнаружила, что проведение шести месяцев в невесомости повышает риск развития фибрилляции предсердий - нарушения сердечного ритма, которое, помимо прочего, может привести к ишемическому инсульту.
- "И это еще не все", говорит Левин. - "Возможно, существует множество других эффектов микрогравитации на давление, особенно в мозге, которые мы еще не исследовали. Астронавты жалуются, например, на то, что они называют "космическими тупицами" ("мозговые тупицы"). Они просто совершают больше ошибок на орбите, чем считают нужным. Связано ли это с измененным давлением, еще предстоит выяснить", добавляет ученый.
У астронавтов проблемы со зрением
Однако ясно, как микрогравитация влияет на зрительные функции. Одной из проблем, с которой пытается справиться НАСА, является так называемый нейро-окулярный синдром, связанный с космическими полетами (SANS).
Каковы риски для космонавтов, пострадавших от SANS? Оказывается, глазное яблоко человека буквально сплющивается за месяцы пребывания в космосе. Это приводит к отеку зрительного нерва - пути, по которому зрительные стимулы передаются от сетчатки к мозгу - и проблемам со зрением.
В результате, по данным НАСА, после шестимесячного пребывания на Международной космической станции у половины астронавтов возникают проблемы со зрением. Они страдают дальнозоркостью, что затрудняет чтение. Иногда им даже требуется помощь коллег для проведения экспериментов.
Причиной проблемы является давление, оказываемое на глазное яблоко жидкостями организма - кровью и спинномозговой жидкостью. Это давление больше, чем на Земле, где каждый раз, когда мы встаем с кровати, жидкости внутри нашего тела тянутся вниз под действием силы тяжести. В космосе, однако, вы не можете "встать". - "В результате в голове космонавта скапливается почти 2 кг жидкости, оказывающей постоянное давление на глаза".
Решением проблемы глаз астронавтов должен стать вакуумный спальный мешок
Большинство симптомов SANS, к счастью, исчезают, когда астронавты возвращаются на Землю. Там они могут встать и снова лечь. Но НАСА, готовящееся к пилотируемому полету на Марс, ищет конкретные инженерные решения для того, чтобы астронавты, отправляемые в космос, не ослепли по дороге.
Один из них был протестирован командой доктора Левина. Это вакуумный спальный мешок, напоминающий кокон, который заставляет жидкости внутри тела перемещаться в нижнюю половину тела даже в положении лежа.
Исследование, которое продемонстрировало это, было одним из самых простых. 10 добровольцев, принявших участие в исследовании, попросили просто лежать в течение трех дней. Этого времени было достаточно, чтобы их глазные яблоки начали слегка деформироваться. Однако, когда добровольцев помещали в вакуумный спальный мешок на восемь часов в течение трехдневного эксперимента, эффект исчезал.
Сделаем космос популярным вместе, поддержите канал подпиской.