Жизнь за пределами Земли — сложная задача

Сусана Занелло — эксперт по адаптации людей к жизни в космосе. Приглашенная в качестве гостя в Федеральную политехническую школу Лозанны (EPFL), она поделилась своим взглядом на исследование, освоение космоса, будущие путешествия на Марс и многое другое. Публикуем интервью, представленное на Phys.org.

Космические путешествия влияют на человеческий организм намного сильнее, чем мы думаем. Сусана Занелло специализируется на этих эффектов. Будучи биологом, она работает в Отделе наук космической жизни в Хьюстоне, учреждения, которое поддерживает работу NASA. Ее миссия — изучать адаптацию человека к жизни в космосе, определять связанные с этим риски и разрабатывать контрмеры, чтобы сохранить здоровье космонавтов по мере проведения разведывательных миссий.

Как это пребывание в EPFL поможет вашим исследованиям?

Я приехала сюда, чтобы узнать больше о миниатюризации и собрать некоторые идеи. В космической медицине нам нужны устройства с небольшими размерами, которые позволят проводить анализы в полете и мониторинг здоровья в режиме реального времени: измерять пульс, кровяное давление, частоту дыхания и температуру астронавтов. Кроме того, должен быть какой-то способ собирать данные о здоровье всего экипажа. Это важный момент, поскольку в космосе есть масса ограничений: доступное пространство, время экипажа, вес объектов, которые мы туда берем. Таким образом, мы ищем новые микро- и нанотехнологии, чтобы создавать устройства поменьше и получше.

Каковы наиболее важные проявления космического полета в организме?

Жить за пределами Земли — сложная задача. В процессе эволюции жизнь адаптировалась к этой планете. В космосе один из главных рисков представляет собой микрогравитация — отсутствие силы тяжести. Очевидным следствием является потеря минеральной плотности костной ткани. Там, наверху, вам просто не нужно постоянно бороться с силой гравитации, как мы делаем это на Земле. Таким образом, у скелета просто нет необходимости нас поддерживать. Тело человека начинает адаптироваться, снижая плотность костной матрицы и по-другому обрабатывая кальций. Это приводит к потере силы костей, что увеличивает риск переломов, когда вы возвращаетесь на Землю, а также появлению камней в почках.

Космическое излучение — еще один важный риск жизни в космосе. Магнитное поле Земли является эффективной защитой, предотвращая попадание на поверхность планеты большинства высокоэнергетических частиц. За пределами поясов Ван Аллена или на других планетах, мы будем под постоянной бомбардировкой мощных солнечных протонов и галактических космических лучей. Есть веские свидетельства того, что они могут проходить через наши тела и взаимодействовать с ДНК. В долгосрочной перспективе есть риск, связанный с изменением ДНК, появлением рака, поэтому необходимы серьезные исследования.

Ваша работа сосредоточена на изменениях в зрении астронавтов?

В начале 2000-х мы начали наблюдать снижение остроты зрения астронавтов после того, как они проведут время на МКС, Международной космической станции. Дальнейшие исследования показали изменения формы глаз, уплощение глазного яблока и утолщение задней части глаза в начале зрительного нерва. 60% астронавтов сталкиваются со снижением зрения, в некоторых случаях оно необратимо. Поэтому NASA считает это риском для здоровья высокого приоритета.

Что вызывает эту потерю зрения?

Мы думаем, что это происходит из-за смещения жидкостей в теле. На Земле, как правило, жидкости движутся к ногам. Их движение и клапаны в наших венах ног помогают накачивать кровь обратно к сердцу. В микрогравитации эта система больше не нужна, и ваша жидкость вместо этого накачивается в голову. Это приводит к появлению одутловатого лица и «куриных ножек», а также, возможно, к повышению внутричерепного давления. Ученые предполагают, что когда давление в спинномозговой жидкости возрастает, оно изменяет и давление глаз, что влияет на остроту зрения.

Какими исследованиями вы собираетесь заняться в будущем?

Есть физиологические признаки адаптации, которые мы можем наблюдать, а также и лежащие в их основе на молекулярном уровне. Гены могут по-разному выражаться в космосе, что приводит к определенным физиологическим изменениям. Исследования, которые я провожу прямо сейчас, должны отвечать на эти вопросы. Но опять же, есть много ограничений по проведению экспериментов в космосе. Сейчас астронавты живут там до шести месяцев, и только двое из них решились на годичную миссию. Но когда мы говорим о других далеких пунктах назначения вроде Марса, это говорит о необходимости проведения длительных миссий. Чтобы узнать, что может случиться в таких путешествиях, нам нужно проводить эксперименты не только на МКС, но и на земных аналогах космических баз, на платформах, моделирующих условия космоса.

Каковы основные проблемы поездок на Марс?

Такая миссия займет не меньше трех лет. Первый риск — физиологический. Чтобы измерить его, нам нужно принять во внимание продолжительность, удаленность, изоляцию, заточение с ограниченным числом людей, стресс от высокой нагрузки и давление необходимости успеха. Как только вы прибудете на Марс, будет лучше: частичная гравитация. Ваши кости сразу получать стимул, и уровень падения плотности костной массы снизится. Но опять же на поверхности астронавты столкнутся с риском высокоэнергетического облучения. Не говоря уже о суровом климате, пыли и необходимости хорошего питания.

Как насчет других планет?

Конечно, мы начинаем подумывать и о более удаленных объектах вроде спутника Юпитера Европы, на котором была обнаружена вода. Но он намного дальше. Плюс, верьте или нет, хотя Марс кажется мертвой планетой, она еще относительно дружелюбна, по сравнению с остальными. Его размер и порядок вращения похожи на земные. Сутки длятся почти 24 часа. Это важно для людей, которые привыкли жить в таких условиях. Жизнь на планете с 10-часовыми сутками, например, может вызвать много побочных эффектов для организма.

Не слишком ли мы привыкли к земным условиям, чтобы лететь в космос?

Опыт показывает, что мы можем приспособиться к новому окружению. Конечно, всегда будут оставаться определенные риски. Мы должны тщательно определить уровни этих возможных рисков. Но мы не можем игнорировать жажду человеческого исследования. Даже при высоком риске всегда найдется желающий ринуться в новое и неизведанное.