В тот день, в январе прошлого года, когда президент Буш должен был объявить о новой крупной космической политике, более 100 ученых оказались в спортивном баре «Трибуна» в Монтгомери, штат Техас, чтобы посмотреть выступление. Они ждали этого момента годами, но даже когда президент упомянул о планах создания базы на Луне к 2020 году, за которой последуют «человеческие миссии на Марс и в потусторонние миры», ученые не приветствовали. «Реакция была серьезной», - вспоминает Джон Чарльз, биофизик, который был в толпе. «Это было больше похоже на то, что« у нас очень много работы ».
Эта группа физиологов, биохимиков, физиков, психологов и врачей со всей страны (которые оказались на конференции в Монтгомери) работала над решением задачи, возможно, даже более сложной, чем создание космического корабля для доставки астронавтов на расстояние до 498 миллионов миль до Марс и обратно: вернуть их домой живыми и здоровыми.
В 1997 году эксперты НАСА и Национального института космических биомедицинских исследований, базирующегося в Хьюстоне консорциума университетских и национальных лабораторий, решили выявить проблемы со здоровьем, вызванные таким путешествием, которое займет около трех лет в оба конца. Они определили 55 угроз, от радиационных раковых заболеваний до депрессии. Ученые прогнозируют, что некоторые проблемы, такие как недоедание (как хранить достаточно воды и обеспечить трехлетний запас продовольствия), не могут быть решены. Другие проблемы, тем не менее, настолько сложны, что дают пищу критикам, которые настаивают на том, что длительное освоение космоса лучше подходит роботам, чем людям.
Рекорд для самого длительного пребывания в космосе принадлежит российскому медицинскому специалисту Валерию Полякову, который провел 438 дней на российской станции "Мир", которая была запущена в 1986 году и выведена из эксплуатации в 2001 году. Международная космическая станция, управляемая партнерством из 16 стран, включая Соединенные Штаты, Канада, Россия и Япония были впервые оккупированы в 2000 году и разместили девять экспедиций на срок до 195 дней.
Одной из самых больших проблем, с которыми сталкиваются люди, которые проводят в космосе более месяца или двух, является потенциально разрушительная потеря костной ткани, которая может привести к переломам. На Земле костная ткань, стимулируемая растяжением мышц, действующих против силы тяжести, обычно выкручивает новые костные клетки. Но в условиях микрогравитации в космосе, за пределами досягаемости гравитационных полей Земли и Марса, разрушение костной ткани ускоряется, в то время как новое производство замедляется, что приводит к опасно истонченным и хрупким костям.
В течение многих лет ученые измеряли плотность костей астронавтов, а также проводили исследования, в которых привязанные к Земле добровольцы проводили недели, лежа в постели, чтобы смоделировать, как мышцы ослабевают в условиях микрогравитации. Линда Шеклфорд, врач, возглавляющий лабораторию по исследованию костей и мышц Космического центра Джонсона, говорит, что исследователи, работающие над этой проблемой, достигли прогресса. Как показывают данные, одним из способов замедления потери костной массы в космосе является тренировка на тренажере, который генерирует некоторое сопротивление, которое обычно обеспечивает гравитация. НАСА поставило прототип тренажера на Международной космической станции для своей первой миссии. Астронавт Билл Шепард, который провел на станции почти пять месяцев, до марта 2001 года, работал с этой машиной шесть дней в неделю по 45 минут в день. «Он выглядел довольно неплохо, когда вернулся», - говорит Шекелфорд, добавляя, что медицинские тесты показали, что астронавты космической станции, которые использовали машину, в целом испытывали меньшую потерю костной массы в позвоночнике, бедре и тазе, чем космонавты «Мир». Ученые НАСА также изучают, могут ли астронавты извлечь пользу из препарата алендроната, который замедляет распад костной ткани и обычно назначается женщинам на Земле с остеопорозом.
Физические проблемы не единственные, с которыми сталкиваются астронавты на Марсе. На протяжении большей части 46-летней истории НАСА агентство преуменьшало эмоциональные проблемы. И сами летчики, начиная с астронавтов Меркурия, первых американцев, которые вышли на орбиту Земли (между 1961 и 1963 гг.), Были склонны говорить о психологических проблемах. Хотя НАСА и создало Лабораторию поведения и производительности в 1984 году, только в 1995 году американский астронавт Норм Тагард провел на Мире 115 дней с двумя российскими космонавтами, и американские космические чиновники публично признали, что астронавты нуждаются в дополнительной подготовке для решения психологических проблем. длинные заклинания в космосе.
Во время своего пребывания в Мире Тагард, врач и инженер, который участвовал в четырех полетах на шаттлах, неоднократно говорил наземным диспетчерам, что он хотел бы говорить со своей семьей и коллегами не раз в неделю, как он это делал, и что он чувствовал изолированы. Плохое планирование со стороны НАСА и российского космического агентства не позволило ему провести большую часть своих экспериментов, поставив его в тупик. Он потерял 13 фунтов, потому что ему не очень нравилась русская еда - супы, желе и рыба. Вернувшись на Землю, он сказал журналистам, что если бы миссия была продлена еще на три месяца, он мог бы этого не сделать.
У других космонавтов тоже были трудности на Мире. Некоторые поссорились с космонавтами. Другие не могли долго спать или впадать в депрессию и отказывались разговаривать с диспетчерами миссий или другими летчиками. Многие космонавты жаловались, что диспетчеры миссий были слишком требовательны. В 1997 году космонавт Василий Циблиев, измученный после четырех месяцев в космосе, потерял контроль над приближающимся беспилотным кораблем снабжения, который врезался в Мир, взломал его корпус и отправил станцию в медленное вращение, для остановки которого потребовались дни.
Учитывая случайную необходимость проверки реальности в космосе, где задержка голоса до почти получаса может помешать разговорной терапии с психологом на Земле, исследователи из Медицинского факультета Университета Пенсильвании и Университета Рутгерса пытаются разработать бортовой компьютер, который «читает» лицо космонавта на предмет признаков эмоционального стресса. Исследователи из Гарвардского университета разработали серию психических тестов, которые могут проводиться с помощью портативного компьютера, и это поможет оценить, не слишком ли утомлен астронавт для выполнения такой сложной задачи, как выход в открытый космос.
В отличие от полета на шаттле или даже на космической станции, поездка на Марс, скорее всего, исключит отправку больного астронавта домой на лечение. И если давать СЛР сложно на Земле, это совершенно странно, если реаниматолог плавает внутри космического корабля. Ученые запрограммировали компьютерного фиктивного пациента, на котором астронавты практикуют неотложную медицинскую помощь в полете. Они протестировали - с хорошими результатами, говорит Хэл Доерр, глава медицинского оперативного обеспечения в космическом биомедицинском институте агентства - манекен на самолете KC-135, который НАСА использует для имитации невесомости. Так называемая комета рвоты совершает погружения и подъемы, чтобы свести на нет эффект гравитации на целых 25 секунд за один раз.
Ионизирующее излучение, испускаемое Солнцем и другими небесными объектами, может проникнуть в космический корабль и нанести ущерб человеческим клеткам, потенциально увеличивая риск развития рака. Безусловно, ни у одного космонавта не развился рак, связанный с радиационным облучением в космосе, но до сих пор полеты были ограничены низкой околоземной орбитой или несколькими короткими полетами на Луну. Предотвращение ущерба, вызванного солнечной и космической радиацией, занимает много лет, говорит Фрэнк Сульцман, менеджер проекта по космической радиационной безопасности в Космическом центре Джонсона. По некоторым оценкам, добавление радиационного щита к космическому кораблю может привести к увеличению затрат на миллиарды. Хотя ученые разработали руководящие принципы относительно того, сколько радиационной астронавтов может подвергаться воздействию на низкой околоземной орбите, где магнитное поле планеты блокирует некоторую радиацию, они все еще находятся в неведении относительно безопасных уровней радиации в более глубоком космосе, где уровни радиации выше, В прошлом году НАСА открыло новую Лабораторию космической радиации за $ 34 млн. В Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, Нью-Йорк, для проверки воздействия радиации на микроорганизмы, клетки человека в лабораторной посуде и лабораторных грызунов. Исследователи хотят знать, как космическое излучение влияет на центральную нервную систему и на каких уровнях излучение вызывает повреждение клеток, которое может привести к злокачественному росту. По словам Сульцмана, через несколько лет агентство установит новые стандарты радиационного облучения при краткосрочных полетах на Луну, но пройдет около десяти лет, прежде чем они проведут достаточные лабораторные исследования, чтобы установить руководящие принципы для путешествия на Марс.,
Некоторые ученые задаются вопросом, можно ли когда-нибудь сделать достаточно, чтобы путешествие на Марс было достаточно безопасным. «Я думаю, что все знают, что излучение высокой энергии будет очень серьезной проблемой», - говорит Роберт Парк, физик из Университета Мэриленда и директор по общественной информации Американского физического общества. Парк давно утверждал, что только роботы подходят для исследования космоса. Кроме того, он считает, что даже обученным с медицинской точки зрения астронавтам будет не хватать технологий, а также опыта невесомости, чтобы справляться с серьезными медицинскими чрезвычайными ситуациями в космосе, которые неизбежно возникнут. «Всегда существует проблема, когда имеешь дело с людьми», - говорит он. «Если у робота возникает проблема, жаль, но мы отправляем еще одну и не объявляем национальный день траура».
Чарльз из группы по биомедицинской космонавтике говорит, что, если Соединенные Штаты решат отправить людей на Марс и обратно, нации, возможно, придется просто жить с реальностью, что путешествие - одно из самых опасных начинаний в истории - не может быть неудачным. безопасный. «Все проблемы никогда не могут быть решены», - говорит он, добавляя: «В какой-то момент ответственный сотрудник программы должен будет поставить свою подпись под пунктирной линией и сказать:« Мы признаем, что уровень риска остается и мы принимаем это.
