Как космонавты теряют здоровье на орбите

Содержание:

• Незабываемые ощущения после взлета
• Опасные последствия невесомости
• Полный букет симптомов: от кариеса до катаракты
• Личный счетчик в зивертах. Радиация на орбите, Луне и Марсе
• Какие технологии потребуются для защиты от радиации

Словом, в амбициях и прожектах недостатка нет. Но специалисты предупреждают: самым слабым звеном космической экспансии человека является… сам человек. За 60 лет в космосе побывало меньше 600 представителей нашего рода – в основном это подготовленные профессионалы, и даже для них полет не проходил бесследно. Вредное воздействие космоса на организм и психику таково, что полет на Марс и обратно может стать приговором для ее участников.

Незабываемые ощущения после взлета

Тошнота, рвота, головокружение, проблемы с ориентацией и даже потеря сознания – вот неполный список симптомов космической болезни (SAS – синдром космической адаптации). Она возникает почти у каждого, кто отправляется на орбиту. Так организм реагирует на отсутствие гравитации – стресс для вестибулярной системы. «Я чувствовал, что нахожусь в падении, – рассказывал астронавт Майк Хопкинс. – Мозгу требовалось время, чтобы привыкнуть, что теперь так будет всегда. Это почти как заново научиться ходить».

Почти сразу у космонавтов возникает и «симптом куриных ног». Из-за перераспределения жидкостей в теле ноги становятся тонкими, а голова и лицо – отечными. Это не вопрос фотогеничности: после возвращения на Землю может развиться варикозное расширение вен нижних конечностей, которые за время полета отвыкли перекачивать стандартный объем крови.

Опасные последствия невесомости

Как на космонавтов влияет длительный полет, можно судить по опыту их работы на МКС. Иногда звучат мнения, что значимость научных экспериментов на орбите не настолько велика, чтобы ради них стоило содержать крупную пилотируемую станцию. Но лишь она дает представление, способен ли человек в принципе обитать вне пределов Земли.

Межпланетный Клондайк: как человечество планирует осваивать дальний космос

В невесомости не нужен сильный опорно-двигательный аппарат. Из-за этого начинается атрофия мышц и разрушение (деминерализация) костей, теряющих по 1–2% массы в месяц. Это может привести к травмам по приземлении. Так, в 2006 году американка Хайдемари Стефанишин-Пайпер дважды упала во время пресс-конференции после полета, не справляясь с земным притяжением.

По час-два в день экипаж МКС посвящает кардио- и силовым тренировкам. Используется электромиостимуляция, а также компрессионные костюмы, оказывающие давление на мышцы. Но это помогает лишь отчасти. По рассказам космонавтов, обратное привыкание к земной жизни занимает столько же времени, сколько длился полет.

По фантастическим фильмам кочует образ звездолета в форме кольца, вращающегося вокруг своей оси. Вращение – способ добиться искусственной силы тяжести. Длительные межпланетные экспедиции невозможны без создания таких кораблей. Но пока их нет: постоянный круговой маневр «съедает» бездну топлива – с Земли столько не завезешь. К тому же состояние невесомости на МКС само по себе ценно для производственных опытов.

Полный букет симптомов: от кариеса до катаракты

Это еще не все последствия орбитальной жизни. По данным Техасского университета, две трети астронавтов частично теряют зрение: от близорукости до атрофии сетчатки и риска возникновения катаракты. Причина – повышение внутричерепного давления, вызывающее деградацию сосудов зрительной системы.

Еще одна проблема – бессонница. Находясь на МКС, космонавты наблюдают восход Солнца каждые 90 минут: здоровый ритм сна и бодрствования поддерживать нереально. К этому добавляется разрушение зубов, повреждение желудочно-кишечных тканей, преждевременное старение... И этот список регулярно пополняется. Из свежего – в 2019 году НАСА выяснило, что пребывание в космосе чревато сбоями в работе иммунной системы и активацией скрытых вирусов в организме.

Впрочем, налицо и прогресс в области космической медицины. В 1970-х в США считали, что предельный срок нахождения человека на орбите – 150 суток. Сегодня некоторые смены на МКС длятся по году. Рекордсмен по длительности беспрерывного полета – наш космонавт Валерий Поляков (437 дней).

Но этого мало, чтобы понять, как на нас отразится многолетнее существование за пределами Земли. Есть лишь моделирование с множеством допущений. Так, профессор Университета Райса Скотт Соломон спрогнозировал развитие человека на Марсе. По его мнению, через два поколения колонисты станут смуглыми (днем на Марсе всегда светит Солнце) и полуслепыми, а любые микробы будут нести для них смертельную угрозу. По этой причине контакты между «марсианами» и землянами должны быть запрещены.

Личный счетчик в зивертах. Радиация на орбите, Луне и Марсе

Главный же барьер на пути человека к другим планетам – космическая радиация, от которой на Земле нас защищает атмосфера. За год пребывания на МКС космонавт получает дозу облучения в районе 200–250 миллизивертов (мЗв). Предельная доза за всю карьеру по российским нормативам – 1000 мЗв (1 Зв). То есть в космосе можно провести максимум четыре года.

Но и меньшие порции облучения несут угрозу: увеличивается риск рака, болезни Альцгеймера, возможно временное бесплодие. Есть и практические неудобства: многие космонавты видят на орбите яркие вспышки света (даже с закрытыми глазами) – это проходящие через мозг лучи.

Звездные амбиции: когда начнется индустриальная разработка дальнего космоса

Во время полета к Марсу суточная доза радиации составит 1,8 мЗв, на поверхности планеты – 0,7 мЗв. На Луне радиация вдвое выше, чем на Марсе (из-за того, что она ближе к Солнцу и совсем не имеет атмосферы). Двухлетний полет на Марс или два года службы на лунной базе – человеческий максимум.

И это еще без учета вспышек солнечного протонного излучения, которые случаются раз в 11 лет, причем начинаются непредсказуемо. Если бы американские астронавты в 1972 году полетели на Луну не в апреле, а в июле, то попали бы под протонную «бомбардировку», получив летальные дозы радиации. А еще во время межпланетных полетов на космонавтов будет действовать галактическое излучение (экипаж МКС защищен от него магнитосферой Земли), долгосрочный эффект от которого мало изучен.

Какие технологии потребуются для защиты от радиации

Пока лишь созданы особые манекены, имитирующие структуру человеческих тканей, на которых испытывается воздействие радиации (эксперимент «Матрешка-Р»).

Предстоит изобрести более эффективные противолучевые препараты, систему радиационного контроля, предсказывающую солнечные вспышки, и мощную защиту для межпланетных кораблей (имитирование магнитной оболочки, специальные отсеки-убежища и т. д.).

Могут помочь внезапные открытия: так, в 2020 году биологи обнаружили в Чернобыле грибок, который растет, поглощая гамма-излучение. Можно «обернуть» будущую лунную или марсианскую колонию плотным слоем из такого грибка, и ее обитатели будут частично защищены.

Лететь сейчас к другим планетам – все равно что плыть по океану на маленьком плоту, говорит футуролог, сооснователь венчурного фонда Orbita Capital Partners Евгений Кузнецов.

«Одиночники-экстремалы так плавают, но на поток эти путешествия не поставишь, – рассказал он «Профилю». – Среднестатистический человек может пересечь океан на комфортабельном лайнере. Причем когда-то лайнеры не умели строить с герметичными переборками, и один из них – "Титаник" – утонул. Понятно, что космические корабли должны быть другими. Но сейчас мы летаем на той технике, которую можем вытащить на орбиту. Нет возможности защитить ее свинцовой плитой в метр толщиной. Но когда сможем разрабатывать ресурсы на Луне и астероидах и собирать корабли на орбите, все изменится».