Хотя люди летали в космос на протяжении десятилетий, миссии в основном проводились на низкой околоземной орбите, а на Луну летало лишь несколько полетов. Будущие миссии в рамках предстоящей программы «Артемида» направлены на то, чтобы люди жили и работали на Луне, с надеждой однажды отправить людей на Марс.
Однако условия Луны и глубокого космоса создают дополнительные проблемы для здоровья астронавтов на низкой околоземной орбите (НОО), такие как более высокая радиация, длительное воздействие пониженной гравитации и дополнительные силы ускорения и торможения. В новой статье рассматривается будущее биомедицины в космосе, и делается отрезвляющий вывод: в настоящее время мы недостаточно знаем о биомедицинских проблемах исследования глубокого космоса, чтобы иметь адекватный план по обеспечению здоровья и безопасности астронавтов в рамках программы «Артемида».
На Международной космической станции уже два десятилетия продолжаются эксперименты по оценке физиологических и психологических проблем, связанных с длительными космическими полетами. Комплекс исследований на людях под названием «Дополнение интегрированных протоколов исследований человека» (CIPHER) дает исследователям возможность оценить всю реакцию человека на время, проведенное в космосе, и узнать больше о том, как работают различные системы организма, такие как сердце, мышцы, кости и глаза адаптируются к длительному космическому полету.
Однако оценки в LEO может быть недостаточно. В новой статье «Биомедицинская проблема, связанная с космической программой Артемида» авторы говорят, что, хотя медицинский риск на НОО хорошо охарактеризован и им можно уверенно управлять, «риск длительных миссий вдали от НОО – как таковой, необходимо достигнет Луны и, в конечном итоге, Марса – вероятно, будет расти в геометрической прогрессии».
«Эксперименты CIPHER и общие знания, собранные на МКС, бесценны, в этом нет никаких сомнений», — сказал ведущий автор профессор Мариано Биццарри с факультета экспериментальной медицины Университета Ла Сапиенца в Риме в электронном письме Universe Today. «Однако условия на поверхности Луны и, в более общем смысле, вдали от НОО, нельзя упрощенно приравнивать к среде МКС. Отличается не только гравитация, но и влияние радиационной опасности и отсутствие магнитного поля Земли».
Биззарри сказал, что наиболее серьезной проблемой является борьба с эффектами невесомости или пониженной гравитации.
«Во-первых, мы ожидаем, что лунная гравитация может нарушить ряд функций, причем это выглядит совсем иначе, чем то, что исследовано на борту МКС, где тело колеблется. [being in] свободное падение», — сказал Биззарри. «То, как различные значения g могут ухудшить биологические функции, еще предстоит изучить».
Поэтому, по его словам, необходимо провести совершенно новую серию экспериментов, чтобы справиться с рядом неожиданных угроз.
Что, вероятно, будет обязательным, продолжил Биццарри, так это каким-то образом противодействовать эффектам микрогравитации. Возможно, лучшим и самым простым методом было бы наличие устройств, позволяющих выполнять упражнения в условиях искусственной гравитации.
Еще лучше, согласно статье, была бы разработка устройств искусственной гравитации, что создало бы огромное технологическое препятствие. Другими важными усилиями по смягчению последствий могли бы стать правильная стратегия радиационной защиты и интегрированная сеть биосенсоров, которые могли бы обеспечить своевременное обнаружение маркеров здоровья.
«[This] представляет собой незаменимое требование для поддержки пилотируемых космических полетов следующего поколения», — пишут исследователи. «Таким образом, для достижения таких целей нам необходимо комплексно использовать междисциплинарные навыки и технологии. Программа «Артемида» дает возможность продвигать базовые знания и медицинские технологии для выполнения таких требований, одновременно принимая разумную стратегию снижения до минимума краткосрочных и долгосрочных рисков, с которыми могут столкнуться космические путешественники».
Наряду с исследованиями НАСА, ЕКА в 2012 году приступило к разработке комплексной программы, направленной на поиск некоторых мер противодействия, а именно против микрогравитации, путем оценки полезности инструментов искусственной гравитации на основе центрифуги с коротким рукавом. Программа THESEUS (К исследованию космоса человеком: европейская перспектива) определила три основные идеи: (1) определить приоритеты дисциплинарных исследований, (2) сделать акцент на тех областях, которые потенциально могут развиваться для поддержки передачи технологий на благо Земли; и (3) создать сеть для поддержки программы.
Однако в новой статье исследователи пишут, что комплексной международной дорожной карты для исследования всех вопросов, которые имеют решающее значение для создания убедительной программы медицинских вмешательств, по-прежнему не хватает. Они предполагают, что основные области исследований включают исследования в области системной физиологии, взаимодействия человека и машины, радиации, здравоохранения и управления средой обитания.
Но «неизвестное неизвестное», скорее всего, станет самой большой проблемой. Например, недавние открытия о том, что зрение космонавтов может сильно ухудшиться в космосе, считаются риском для здоровья человека при длительных космических полетах. Расплывчатое зрение – или даже потеря зрения – может отрицательно сказаться на успехе любой миссии.
«То, что мы не знаем о физиологических ограничениях человека, мешает нам планировать исследовательскую кампанию человека за пределами НОО», — говорится в статье команды. «Наиболее ограничивающий фактор, который делает освоение космоса человеком рискованным предприятием, строго зависит от вопросов безопасности. Таким образом, основными препятствиями для исследования человеком вдали от НОО являются ограничения медицины. А именно, вопрос в том, как оценить приемлемый уровень риска, с которым можно разумно мириться?»
Биззарри отметил, что большинство людей, а также космические агентства недооценивают, насколько тяжело будет с точки зрения здоровья людям, живущим в космосе.
«Люди имеют наивную веру (подпитываемую средствами массовой информации или научной фантастикой), что на Луне или где-либо еще в космосе жизнь может быть «продолжена» с некоторыми «корректировками», — сказал он. «Проблем больше, и вопрос немного сложнее. Например, я думаю, что морфогенез (биологический процесс, который заставляет клетку, ткань или организм приобретать свою форму) и размножение вряд ли могут осуществляться в условиях микрогравитации».
Биззарри сообщил, что его команда проводит на МКС два эксперимента по этим темам.
«Вероятно, мы сможем остаться в космосе», — продолжил он. «Тем не менее, что можно сказать о возможности ее колонизации? Что будет с нашей микробиотой? Превратятся ли наши симбиотические микробы в агрессивные виды? Окажет ли длительное воздействие радиации/космических лучей подсознательные эффекты? В конечном счете, срочно необходимы гораздо больше исследований и новых моделей исследования».
Исследование космоса остается сложной задачей, пишут исследователи, и неопределенность не может ограничиваться только технологическими проблемами.
