В ближайшее десятилетие, в 2033 году, НАСА и Китай намерены впервые в истории отправить астронавтов на Марс. В связи с этим возникает множество проблем, начиная от логистических и технических вопросов и заканчивая обеспечением того, чтобы астронавты могли справиться с отходами и имели достаточно пищи и воды для многомесячного путешествия на Марс и обратно.
Но, конечно, не стоит забывать и о здоровье и безопасности астронавтов, которые проведут месяцы в космическом путешествии, где они будут подвергаться воздействию космической радиации и микрогравитации.
Существуют даже опасения, что после нескольких месяцев воздействия микрогравитации астронавтам будет трудно адаптироваться к марсианской гравитации.
Чтобы определить, обоснованы ли эти опасения, группа экспертов по космической медицине из Австралийского национального университета (ANU) разработала математическую модель, позволяющую предсказать, смогут ли астронавты безопасно отправиться на Марс и выполнять свои обязанности после прибытия на Красную планету.
Эта модель может оказаться чрезвычайно полезной наряду со всеми другими приготовлениями, которые необходимо провести до того, как астронавты ступят на Марс. Она также может быть использована для оценки воздействия краткосрочных и долгосрочных миссий, которые в будущем выведут астронавтов далеко за пределы низкой околоземной орбиты (НОО) и системы Земля-Луна.
Статья, в которой описывается их математическая модель и выводы, недавно появилась в npj Microgravity, научном журнале, издаваемом Nature.
Исследовательскую группу возглавлял доктор Лекс ван Лун, научный сотрудник Колледжа здравоохранения и медицины ANU (CHM). Как он и его коллеги отмечают в своем исследовании, потенциальные опасности для полетов на Марс многочисленны, но наибольшую угрозу представляет время, которое астронавты проведут в условиях микрогравитации.
В сочетании с вредным излучением от Солнца и космических источников, этот опыт вызовет фундаментальные изменения в их организме.
На основании обширных исследований, проведенных на борту Международной космической станции (МКС), известно, что микрогравитация вызывает потерю плотности мышц и костей, влияет на работу органов, зрение и сердечно-легочную систему — сердце и его способность перекачивать кровь по системе артерий и вен организма.
Как отметил Ван Лун в пресс-релизе ANU, их исследования важны не только в связи с предполагаемыми полетами на Марс, но и для развивающегося коммерческого космического сектора:
«Мы знаем, что путешествие на Марс займет около шести-семи месяцев, и это может привести к изменению структуры ваших кровеносных сосудов или силы вашего сердца из-за невесомости, испытываемой в результате космического путешествия в условиях невесомости».
С ростом коммерческих космических полетов, таких как Space X и Blue Origin, появилось больше возможностей для полета в космос богатых, но не обязательно здоровых людей, поэтому мы хотим использовать математические модели, чтобы предсказать, подходит ли кто-то для полета на Марс».
Соавтор исследования доктор Эмма Такер, астрофизик и регистратор по неотложной медицине, добавила, что длительное пребывание в условиях невесомости может привести к тому, что сердце станет ленивым, потому что ему не придется работать так интенсивно, чтобы преодолевать гравитацию и перекачивать кровь по всему телу.
«Когда вы находитесь на Земле, гравитация притягивает жидкость к нижней половине нашего тела, поэтому некоторые люди замечают, что к концу дня их ноги начинают опухать.
Но когда вы выходите в космос, гравитационное притяжение исчезает, а значит, жидкость перемещается в верхнюю половину тела, что вызывает ответную реакцию, которая обманывает организм, заставляя его думать, что жидкости слишком много.
В результате вы начинаете часто ходить в туалет, избавляетесь от лишней жидкости, не чувствуете жажды и не пьете так много, что означает обезвоживание в космосе».
Именно поэтому, говорит Такер, астронавты, возвращающиеся с МКС, падают в обморок, когда снова ступают на Землю, или их приходится перевозить в инвалидных креслах.
Чем дольше они находятся в космосе, тем больше вероятность того, что они упадут в обморок по возвращении на Землю, и тем сложнее процесс адаптации к земной гравитации.
В случае исследования близнецов НАСА Марк Келли провел на орбите более года и по возвращении испытывал ужасные боли, отеки и другие симптомы (как он описал в своей книге «Выносливость: A Year in Space, a Lifetime of Discovery).
Когда речь идет о полетах на Марс, возникает дополнительная сложность, связанная с задержкой связи между Землей и Марсом. В зависимости от расположения Солнца, Земли и Марса, эти задержки могут длиться до 20 минут, что означает, что астронавты должны быть в состоянии выполнять свои обязанности без немедленной помощи со стороны диспетчеров или экипажей поддержки (это касается и экстренных медицинских случаев).
Как объяснил Ван Лун:
«Если астронавт упадет в обморок, когда он только выйдет из космического корабля, или если возникнет экстренная медицинская ситуация, на Марсе ему никто не поможет.
Вот почему мы должны быть абсолютно уверены, что астронавт пригоден к полету и сможет адаптироваться к гравитационному полю Марса.
Они должны быть способны работать эффективно и результативно при минимальной поддержке в течение тех критически важных первых нескольких минут».
Их модель опирается на алгоритм машинного обучения, основанный на данных астронавтов, собранных во время прошлых экспедиций на борту МКС и миссий «Аполлон», чтобы смоделировать риски, связанные с полетами на Марс.
Тестирование показало, что он может имитировать основные изменения сердечно-сосудистой гемодинамики после длительного космического полета и при различных условиях гравитационной и жидкостной нагрузки. Результаты обнадеживают, поскольку они указывают на то, что астронавты могут функционировать после нескольких месяцев, проведенных в условиях микрогравитации.
Хотя текущая модель основана на данных, полученных от астронавтов среднего возраста и хорошей подготовки, исследователи надеются расширить ее возможности и включить данные о коммерческих космических полетах.
В конечном итоге, их целью является создание модели, которая сможет имитировать воздействие длительного космического путешествия на относительно нездоровых людей с уже существующими заболеваниями сердца (другими словами, нетренированных гражданских лиц). Они надеются, что эта модель даст более целостное представление о том, что произойдет, если «обычный» человек отправится в космос.
Дальнейшие уточнения могут быть сделаны, чтобы включить возрастные проблемы со здоровьем, что было бы логично, учитывая количество знаменитостей, которые недавно летали в космос (Уолли Фанк, Уильям Шатнер, Лора Шепард, Ричард Брэнсон и т.д.).
Кто знает? Возможно, удастся смоделировать влияние длительного воздействия микрогравитации на детей и развитие плода. Эти исследования крайне важны, если мы хотим когда-нибудь отправить людей на Луну, Марс и другие места для жизни.
Оригинал earth-chronicles.ru
