Семен Астахов (number_0ne) wrote,
Семен Астахов
number_0ne

Что угрожает психическому и физическому здоровью путешественников на Марс

Недавние эксперименты на грызунах подтвердили, что действие космических лучей при планируемых полетах на Марс грозит космонавтам нарушениями памяти, интеллекта и поведения, характерными для деменции. И это лишь один из множества факторов, угрожающих здоровью межпланетных путешественников.
Картинки по запросу марс

Вслед за фантастами
Ученые всерьез говорят об отправке человека на Марс уже более полувека — еще в 1952 году небезызвестный Вернер фон Браун опубликовал книгу Das Marsprojekt, в которой изложил свои мысли о технологических аспектах подобной миссии. За прошедшее с тех пор время разными организациями и исследователями были предложены десятки проектов и проведены более тысячи технологических экспериментов, однако ни один из проектов не дошел до практической реализации.
Тем не менее, в настоящее время разработкой проектов по отправке космонавтов на Марс занимаются как государственные космические управления, такие как NASA, ESA и другие, так и частные компании, в первую очередь SpaceX и Boeing. Все они планируют добиться полной готовности к полету в 2030-х годах.
Помимо огромного числа технологических задач, связанных с доставкой, возвращением и жизнеобеспечением экипажа, организаторам полета придется иметь дело с разнообразными негативными последствиями дальнего космического перелета для здоровья будущих колонистов. Пожалуй, именно в этом направлении пока сделано меньше всего.
Облучиться и забыться
Первоочередной угрозой для здоровья космонавтов в дальних миссиях считается космическая радиация, представляющая собой потоки высокоэнергетических частиц (преимущественно протонов, а также полностью ионизированных ядер других элементов), испускаемых Солнцем и галактическими источниками. Людей на поверхности Земли и космонавтов на низкой околоземной орбите от них защищает магнитное поле нашей планеты. Вне его действия космическая радиация превышает безопасные для здоровья пределы, что подтверждено прямыми измерениями, в частности во время полетов Mars Odyssey в 2001 году и Mars Science Laboratory в 2011–2012 годах.
По оценкам, сделанным с помощью этих аппаратов, космонавты в межпланетном пространстве будут получать примерно от 400 до 900 миллизивертов излучения в год, что близко к предельно допустимой дозе радиации за всю карьеру космонавта на низкой земной орбите. На Земле этот показатель составляет в среднем 2,4 миллизиверта в год.

Согласно статистике, у членов лунной миссии «Аполлон» (единственные 24 человека, побывавшие за пределами земной магнитосферы; восемь из них к настоящему времени умерли) резко выросла предрасположенность к смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. Моделирование на животных показало, что наиболее вероятной причиной этого является действие космической радиации на стенки артерий.
Другие пилотные исследования на грызунах указывают на то, что излучение в космосе может вызывать дегенерацию различных тканей, в том числе нервной, и способствовать раннему развитию болезни Альцгеймера.
Чтобы уточнить влияние космических лучей на организм живых существ, сотрудники Калифорнийского университета в Ирвайне облучили мышей высокоэнергетическими заряженными частицами (полностью ионизированными ядрами кислорода и титана) в дозах, сопоставимых с теми, которые могут получить космонавты при длительном космическом полете.
Как следует из публикации в журнале Scientific Reports, выяснилось, что подобное воздействие вызывает разнообразные долгосрочные когнитивные нарушения, связанные с работой коры мозга и гиппокампа. В частности, у животных снизились исполнительные функции, которые лежат в основе гибкого целенаправленного поведения, особенно в непривычных ситуациях. В результате этого они плохо справлялись с постановкой задач, их распределением по времени и фокусировке на основных действиях, необходимых для достижения цели.
В это же время у мышей наблюдалось ухудшение пространственной, эпизодической и опознающей памяти, а также снижение угасания страха (процесса повторной адаптации к чему-либо, вызвавшему травмирующее воздействие; например, привыкания к воде после пережитого утопления) и, как следствие, повышение тревожности. Все перечисленные эффекты наблюдались как минимум в течение 24 недель (для мыши это существенный отрезок жизни).
На клеточном уровне действие радиации вызывало воспаление нервной ткани, нарушение целостности синапсов, а также формы, плотности и сложности дендритов нервных клеток медиальной префронтальной коры. Это приводило к выраженным поведенческим расстройствам.
Исследователи отмечают, что подобное действие космической радиации не только грозит космонавтам инвалидностью, но и ставит под угрозу выполнение конечных целей миссии, поскольку выявленные расстройства непосредственно касаются принятия решений, быстроты и адекватности реакции, выполнения поставленных задач и общения в коллективе.

Помимо нарушений функций центральной нервной системы, не стоит забывать и о более «привычных» эффектах радиации, связанных с повреждением ДНК и выработкой активных форм кислорода, нарушающих структуру биологических макромолекул. Они включают повышенный риск развития рака, нарушения работы внутренних органов, снижение иммунитета и высокую частоту радиационной катаракты.
Все перечисленные эффекты связаны с фоновым космическим излучением. Если же космонавты окажутся на пути относительно редких выбросов высокоэнергетических протонов Солнца, то их, скорее всего, ждет смерть от острой лучевой болезни.
Не только радиация
Излучение — далеко не единственный фактор, угрожающий здоровью космонавтов в ходе марсианской (и любой другой межпланетной) миссии. Крайне важную роль будет играть также длительное нахождение в невесомости. Как свидетельствуют опыт пилотируемых орбитальных полетов, проживание людей на Международной космической станции (МКС) и различные эксперименты, пребывание в невесомости способно оказывать многообразные эффекты на организм.
В отсутствие гравитации отпадает необходимость в напряженной работе систем, которым на Земле приходится ей противодействовать. В первую очередь это опорно-двигательный аппарат и сердечно-сосудистая система. В условиях невесомости происходит атрофия мышц с уменьшением их силы, а также замедление сердечной деятельности, аритмия, перераспределение крови (оно проявляется отеком лица и расстройствами со стороны органов чувств из-за повышения внутричерепного давления) и уменьшение потребления кислорода (что приводит к снижению выносливости). Поэтому космонавтам на МКС приходится регулярно упражняться на тренажерах, однако даже это не избавляет их от потребности в длительной адаптации после возвращения на Землю. Свою лепту вносит и потеря жидкости — объем крови у космонавтов может снизиться почти на четверть, что влияет на кровообращение и обмен веществ.
Кости в отсутствие гравитации начинают быстро терять кальций и становятся более ломкими. Этот процесс, называемый остеопорозом, приводит к повышению уровня кальция в крови, что, в свою очередь, способствует образованию камней в почках, запорам и (опять же) психическим расстройствам.
Также невесомость нарушает работу вестибулярной системы, вызывая состояние, схожее с морской болезнью (правда, большинство космонавтов быстро к ней адаптируются). Кроме того, она может негативно сказываться на взаимодействии человека с его микробиомом, хотя этот вопрос требует дополнительного излучения.

Помимо радиации и невесомости NASA в своем докладе 2015 года выделяет еще три группы факторов риска.
Связанные с пребыванием в изолированном пространстве космического аппарата:
неполноценное питание;
несовершенство систем управления;
различные травмы;
нарушения газового состава воздуха и возможное проникновение космической пыли;
переутомление и расстройства сна;
возможное действие токсических веществ и перепадов давления.
Связанные с изоляцией:
когнитивные и поведенческие расстройства (и здесь они);
сложности с взаимодействием в команде.
Связанные с удаленностью от цивилизации:
отсутствие адекватной медицинской помощи;
непредсказуемое действие лечения из-за длительного хранения лекарств в условиях невесомости и радиации, а также возможных изменений их распределения и утилизации в организме.
К полету не допущены
К настоящему времени предложено несколько способов защиты космонавтов от перечисленных угроз. Например, от радиации может защитить дополнительное пассивное экранирование или электромагнитная защита, а от невесомости — искусственная гравитация путем раскручивания космического корабля. Однако их применению препятствуют жесткие ограничения по взлетной массе и технологические сложности. При этом для некоторых факторов риска методов профилактики не существует даже теоретически.
Несмотря на немалое финансирование (в 2014 году только NASA потратило на исследования в этой области более 150 миллионов долларов), по многим вопросам здоровья межпланетных путешественников нет даже адекватной информации (об этом говорится в уже упомянутом докладе). Из 25 факторов, выделяемых в запланированном NASA графике работ по снижению риска для здоровья космонавтов, только один признан полностью и 12 частично контролируемыми на сегодняшний день. Согласно этому же графику, ко времени первой (беспилотной) фазы марсианской миссии единственным фактором, который не будет поддаваться даже частичному контролю, останется космическая радиация. Именно с ней связаны наибольшие опасения.
Управление признает, что координированный подход к охране здоровья космонавтов в дальнем космосе до сих пор не выработан. Другие космические агентства тоже не могут похвастаться его наличием.
Так что когда инженеры сообщат о технической возможности приступить к марсианской миссии, у врачей и физиологов могут появиться вполне обоснованные возражения.

Источник.

Tags: nasa, здоровье, марс, фантастика
Subscribe
Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment