Прошло более полувека с тех пор, как человечество в последний раз ступало на Луну. Эти ранние «маленькие шаги» остаются одними из самых знаковых достижений, однако обещание «гигантского скачка» на другую планету всё ещё висит в воздухе. За мечтой о Марсе скрывается биологический кошмар, который человечеству предстоит сначала победить.
Читайте: Звездолёт Chrysalis длиной 58 км – Как человечеству совершить межзвёздное путешествие
Ограничения полётов на Марс
Межпланетные путешествия остаются мечтой, хотя визионеры вроде Илона Маска настаивают, что это лишь вопрос времени.
«Каждый запуск, — говорит он, — это изучение того, что необходимо, чтобы сделать жизнь мультипланетной». Но в то время как SpaceX и другие компании решают технические вопросы, связанные с ракетами и двигателями, гораздо более серьёзная проблема может лежать не в области механики.
Представьте, что вы добрались до Марса лишь для того, чтобы рухнуть на его грунт от истощения, или столкнулись с невидимым убийцей, искажающим вашу ДНК (молекулу, хранящую генетическую информацию).
Это ненаучная фантастика. Это биологическая реальность, которая ожидает первых людей, осмелившихся отправиться в дальний космос.
В этой статье мы поговорим про разрушительные последствия длительных космических путешествий для человеческого тела и то, что уже делается, чтобы выжить.
Человеческое тело против космоса
Путешествие на Марс измеряется не в километрах, а в месяцах.
От шести до девяти месяцев полёта сквозь вакуум, активно враждебный для жизни. В отличие от относительно коротких миссий на Луну или управляемой среды Международной космической станции (МКС), путешествие на Марс представляет беспрецедентное испытание на выносливость.
Космос не просто устраняет гравитацию. Он устраняет те самые условия, в которых эволюционировало человеческое тело.
Мышцы слабеют, кости растворяются, жидкости перераспределяются, и само сердце начинает сжиматься. Даже мозг и иммунная система начинают вести себя непредсказуемо. В космосе адаптация — это не выбор. Это отчаянная, непрекращающаяся борьба за выживание.
Микрогравитация – враг внутри нас
Как только астронавты попадают в условия микрогравитации (состояния, близкого к невесомости), каждая система органов начинает меняться.
На Земле гравитация обеспечивает постоянную обратную связь, которая поддерживает баланс тела, активность мышц и прочность костей. Уберите её, и всё начнёт рушиться.
Первое, что чувствуют астронавты, — это дезориентация, которую в NASA называют «синдромом космической адаптации». Без гравитации система равновесия мозга погружается в хаос. Зрение говорит одно, а датчики мышц и суставов — другое.
Результат? Тошнота, головокружение, головные боли и усталость — ощущения, которые описываются как «состояние сварливого пьяницы». Мозг со временем приспосабливается, но тело продолжает деградировать.
В невесомости кости теряют плотность с пугающей скоростью — примерно 1% в месяц, по сравнению с 1% в год у пожилого человека с остеопорозом (заболеванием, снижающим прочность костей) на Земле.
Мышцы, особенно в ногах и спине, начинают атрофироваться (уменьшаться в объёме и ослабевать), поскольку телу больше не нужна поддержка или движение.
Даже сам позвоночник растягивается, из-за чего астронавты «вырастают» на несколько сантиметров на орбите, но платой за это становится боль в спине. К моменту возвращения на Землю их мышцы слабее, кости более хрупкие, а системы равновесия требуют переобучения.
Распределение жидкостей в организме
На Земле гравитация притягивает жидкости к нижней половине тела. В космосе это распределение выравнивается.
Кровь и другие жидкости устремляются к голове, создавая фирменный облик космонавтов — «одутловатое лицо» и «куриные ножки». Этот сдвиг увеличивает давление в черепе и за глазами, что иногда приводит к необратимым проблемам со зрением.
Он также запускает цепную реакцию в сердечно-сосудистой системе. Организм чувствует избыток жидкости у сердца и мозга и реагирует, избавляясь от того, что считает лишним. Астронавты начинают чаще мочиться, теряя около 10–15% плазмы крови в течение нескольких дней.
Сердце, работающее теперь с меньшей нагрузкой, начинает сжиматься.
Красные кровяные тельца разрушаются для поддержания баланса, а регуляция артериального давления становится более хаотичной. Совокупный эффект делает возвращение к гравитации или просто пребывание в вертикальном положении болезненным и головокружительным опытом.
ДНК, иммунитет и клеточная цена космоса
Космос бросает вызов не только мышцам и костям, а затрагивает самые фундаментальные процессы в организме.
Исследования, сравнивающие астронавта Скотта Келли, который провёл год на борту МКС, с его братом-близнецом Марком на Земле, выявили поразительные различия. Гены Скотта показали изменения в экспрессии (активности генов), связанные с восстановлением ДНК и иммунным ответом.
Его теломеры (защитные колпачки на хромосомах) в космосе удлинились, но быстро укоротились по возвращении.
Лишённая земной микробной среды и находящаяся под постоянным радиационным облучением, иммунная система становится непредсказуемой. Астронавты испытывают изменения в поведении лейкоцитов (белых кровяных телец), воспаления и даже аллергические реакции.
Длительное воздействие может увеличить риски рака или аутоиммунных заболеваний — опасности, которые будут расти в геометрической прогрессии в более длительных путешествиях.
Выживание через упражнения и инженерию
Космические корпорации и агентства усвоили одну важную истину. Упражнения — это не опция, это лекарство.
Астронавты на борту МКС посвящают более 2-часов в день тренировкам, призванным имитировать воздействие гравитации. Они бегают на беговых дорожках, пристёгнутые эластичными жгутами, поднимают вакуумные веса для силовых упражнений и крутят педали велотренажёра для поддержания сердечно-сосудистой системы.
Несмотря на этот изнурительный режим, астронавты всё равно возвращаются домой более слабыми, чем улетали. Проблема во времени. Более 21 часа в сутки их тела всё ещё находятся в невесомости, продолжая атрофироваться.
Исследователи сейчас изучают передовые контрмеры: планы питания, богатые белком и необходимыми минералами, электрическую стимуляцию мышц и даже фармацевтические препараты, которые могли бы замедлить потерю мышечной и костной массы.
Но окончательное решение может прийти даже из физики, а не из биологии. Инженеры экспериментируют с искусственной гравитацией, например, с вращающимися космическими кораблями для создания центробежной силы.
Ранние тесты на центрифугах показали, что даже короткие периоды искусственной гравитации могут помочь поддерживать мышечный тонус и плотность костей. Проблема заключается в масштабировании этой технологии для длительных миссий без добавления чрезмерного веса или энергозатрат.
Радиация – невидимая угроза
За пределами защитного магнитного поля Земли астронавты подвергаются воздействию космической радиации — постоянного потока высокоэнергетических частиц, способных повредить ДНК и ткани.
Хотя МКС вращается внутри магнитосферы Земли (области вокруг планеты, контролируемой ее магнитным полем), миссии в дальний космос такой защиты иметь не будут.
Солнечные бури представляют самую непосредственную опасность. Эти массивные выбросы заряженных частиц с Солнца могут доставить смертельные дозы радиации за считаные часы. Во время программы «Аполлон» мощная солнечная буря в 1972 году чудом миновала астронавтов; случись она во время лунной миссии, могла бы стать фатальной.
Нынешняя защита — слои металла, пластика или даже воды — предлагает лишь ограниченную защиту.
На Луне или Марсе астронавты всегда должны находиться в пределах часа досягаемости до тяжело бронированного жилого модуля. Даже небольшая задержка во время солнечного события может означать лучевую болезнь, внутренние повреждения или смерть.
На Марсе долгосрочное воздействие галактических космических лучей (высокоэнергетических частиц из-за пределов Солнечной системы) представляет ещё одну проблему.
В отличие от солнечных протонов, эти частицы почти невозможно полностью заблокировать, и они могут значительно увеличить риск развития рака с годами.
Фактор изоляции
За физическими опасностями скрывается та, что труднее поддаётся измерению — человеческий разум.
Жизнь в течение нескольких месяцев в замкнутой, безмолвной пустоте в миллионах миль от Земли подвергнет психологическую выносливость испытаниям, с которыми человечество ещё не сталкивалось.
Астронавты на МКС уже справляются с изоляцией и стрессом, ведь могут общаться с Землёй в режиме реального времени. В миссиях на Марс задержки связи могут достигать 40 минут в обе стороны.
Чрезвычайная медицинская ситуация или технический сбой могут развиваться быстрее, чем Земля сможет отреагировать. Для выживания экипажам потребуется полная медицинская и психологическая автономия — модель здравоохранения, независимая от Земли.
Это означает, что астронавтам придётся диагностировать, лечить и управлять кризисами без поддержки с Земли, даже если один из членов экипажа «выйдет из строя». Бремя будет огромным как физически, так и эмоционально.
Марс – окончательное испытание
Сам масштаб миссии на Марс делает каждую проблему экспоненциально сложнее.
МКС вращается всего в 400 км над Землёй — это шестичасовое путешествие. Луна находится в 384 000 км — это трёхдневный путь. Марс, в своей ближайшей точке, находится в 54,6 млн км от Земли, а среднее расстояние до красной планеты – 225 млн км.
Путешествие туда и обратно может занять три года. За это время астронавты должны выдержать радиацию, потерю костной массы, атрофию мышц, изоляцию и ограниченные запасы продовольствия.
Даже при идеальной инженерии, само человеческое тело может оказаться главным ограничивающим фактором.
Современные пищевые технологии не могут обеспечить богатое питательными веществами питание на такой срок без его порчи. Радиационная защита для многолетнего облучения остаётся неэффективной. А психологическое воздействие длительной изоляции в чуждой среде всё ещё плохо изучено.
Несмотря на эти огромные проблемы, прогресс продолжается. Космические агентства и корпорации работают над преодолением разрыва между воображением и возможностью, разрабатывая новые системы жизнеобеспечения, медицинские технологии и космические корабли, способные поддерживать жизнь людей за пределами земной орбиты.
Мечта о прогулке по Марсу может показаться далёкой, но когда-то такой же казалась и Луна. Каждая миссия на МКС, каждый запуск ракеты, каждый эксперимент по адаптации человека приближает нас к пониманию того, как выжить в космосе.
Путешествие на Марс будет не просто следующим «гигантским шагом» человечества. Это будет и его величайшим испытанием.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU