Астронавты полетят на Марс в спячке

Исследование под руководством ЕКА предполагает, что спящий режим человека выходит за рамки научной фантастики и может стать революционным методом космических путешествий.

Собираясь для полета на Красную планету, космические инженеры должны учесть запас еды и воды для экипажа примерно на два года.

«Мы говорим о 30 кг на астронавта в неделю, и помимо этого необходимо учитывать радиацию, а также психические и физиологические проблемы», — объясняет Дженнифер Нго-Ань, координатор исследований и полезной нагрузки ESA Human and Robotic Exploration и один из авторов статьи, связывающей биологию с инженерией.

Оцепенение во время гибернации — это индуцированное состояние, снижающее скорость метаболизма организма. «Анабиоз» обычный механизм у животных, которые хотят сохранить энергию.

Снижение скорости метаболизма экипажа на пути к Марсу до 25% от нормального состояния резко сократит количество припасов и размер среды обитания, что сделает более осуществимыми длительные исследования.

«Там, где есть жизнь, есть и стресс», — отмечает Дженнифер Нго-Ань. «Эта стратегия сведет к минимуму скуку, одиночество и уровни агрессии, связанные с заключением в космическом корабле».

Имитация терапевтического оцепенения, идея введения человека в состояние гибернации, витала в больницах с 1980-х годов — врачи могут вызывать гипотермию для снижения метаболизма во время длительных и сложных операций. Но это не является активным снижением энергии. Исследования гибернации, необходимые для посещения других планет, могут предложить появление новых вариантов по уходу за пациентами на Земле.

Животные впадают в спячку, чтобы пережить периоды холода и нехватки пищи или воды, снижая частоту сердечных сокращений, дыхания и других жизненно важных функций до доли их нормальной жизни, в то время как температура тела снижается почти до температуры окружающей среды. Тихоходки, лягушки и рептилии очень хороши в этом.

Медведи кажутся лучшим образцом для подражания человеку в спячке в космосе. У них схожая масса тела, как и у нас, и они снижают температуру тела всего на несколько градусов — предел, который считается безопасным для человека. Как и медведям, астронавтам нужно набрать лишний жир, прежде чем погрузиться в сон.

Во время спячки бурые и черные медведи прячутся в берлоги и испытывают шесть месяцев голодания и иммобилизации. Если человек проводит шесть месяцев в постели, происходит значительная потеря мышечной массы, прочности костей и увеличивается риск сердечной недостаточности.

«Исследования показывают, что весной медведи покидают логово здоровыми, лишь с незначительной потерей мышечной массы. Им требуется всего около 20 дней, чтобы вернуться к нормальной жизни. Это учит нас тому, что гибернация предотвращает атрофию мышц и костей из-за неиспользования и защищает от повреждения тканей.», — объясняет Александр Шукер, профессор медицины Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия.

Более низкие уровни тестостерона способствуют длительной спячке у млекопитающих; эстрогены в организме человека сильно регулируют энергетический обмен.

«Очень специфический и различный баланс гормонов у женщин и мужчин и их роль в регулировании обмена веществ позволяют предположить, что женщины могут быть лучшими кандидатами», — добавляет Александр.

Ученые предлагают инженерам создать капсулы с мягкой оболочкой и точно настроенными параметрами для сладкой спячки: тихая среда с приглушенным освещением, низкой температурой (менее 10 °C) и высокой влажностью.

Космонавты будут двигаться очень мало, но их не будут ограничивать, и они будут носить одежду, которая предотвратит перегрев. Носимые датчики будут следить за их позой, температурой и частотой сердечных сокращений.

Каждая капсула должна быть окружена контейнерами с водой, которые защищают от радиации. «Спящий режим поможет защитить людей от вредного воздействия радиации во время путешествий в дальний космос. Вдали от магнитного поля Земли повреждения, вызванные высокоэнергетическими частицами, могут привести к гибели клеток, лучевой болезни или раку», — говорит Александер.

Когда экипаж находится в состоянии покоя в течение длительного времени, искусственный интеллект будет вступатьв игру во время аномалий и чрезвычайных ситуаций.

«Помимо контроля энергопотребления и автономных операций, бортовые компьютеры будут поддерживать оптимальную производительность космического корабля до тех пор, пока не удастся разбудить экипаж», — объясняет Александр.