Как работа на МКС и Луне поможет в подготовке людей к полетам на Марс

Аэрокосмическое агентство NASA бросило все силы на то, чтобы вернуть человека на Луну в 2024 году. В то же время исследования, продолжающиеся на борту Международной космической станции (МКС), могут послужить отличной основой для более отдаленных пилотируемых миссий на Марс, считают эксперты, выступившие на ежегодном саммите Humans to Mars, проходившем на прошлой неделе в Вашингтоне.

Группа исследователей из космических агентств, частных космических компаний и других смежных организаций со всего мира обсудили вопросы и поделились своим мнением о том, как лучше всего подготовиться к отправке человека на Красную планету. Их краткие тезисы вкупе с описанием тех научных и технологических направлений, которые прорабатываются уже сейчас, приводит портал Space.com.

Эксперты указывают, что полеты на Марс будут связаны с дополнительными рисками по сравнению с полетами на Луну. Например, людям, находящимся на Марсе, придется проводить продолжительное количество времени в среде, которая может содержать марсианских микробов.

Экипажи, работавшие на МКС, уже существенно помогли NASA в снижении некоторых рисков, связанных с будущей отправкой человека на Марс, заявила Джули Робертсон, главный научный сотрудник Космического центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне, отвечающая за научные программы исследований на орбитальной станции. Например, на работающей вот уже в течение 20 лет на околоземной орбите Международной космической станции добрую часть этого времени было отведено на исследования, направленные на понимание воздействий микрогравитации на человеческий организм и тех последствий, которые эти воздействия за собой несут. Ученые, например, выяснили, что долгое пребывание в космосе может серьезно ослаблять костную и мышечную структуру, изменять циркуляцию жидкостей в организме, а также приводить к дезадаптации (читай: нарушению) сердечно-сосудистой системы. Но работа в марсианских условиях будет совсем непохожа на работу на МКС или той же Луне.

«Если оценивать все риски, связанные с работой на МКС и Луне, то работа на Марсе будет самой опасной», — считает Робертсон.

В то же время ученая добавляет, что высадка на спутник Земли, а также работа на МКС, которая проходит в условиях микрогравитации могут предоставить бесценные данные для освоения более дальнего космоса. Наблюдения за тем, как люди приспосабливаются к работе в условиях лунной гравитации, которая составляет лишь 1/6 земной, обеспечит нас информацией о том, как лучше всего подготовиться к работе на поверхности более отдаленного соседа Земли, чей уровень гравитации составляет около 38 процентов земного.

Проблемой для нас может стать марсианская жизнь

По-прежнему большой загадкой для ученых является вероятность наличия жизни на Марсе, отметила Лиза Пратт из департамента планетарной защиты в NASA. Задача этого отдела заключается в исследовании и проработке способов снижения рисков заражения других миров Солнечной системой земными микробами, которые могут прилететь на тот же Марс вместе с отправленным туда научно-исследовательским оборудованием, а также в предотвращении переноса марсианских микробов на нашу планету. Это, как отметила ученая, может произойти в рамках будущих миссий, направленных на забор и возвращение на Землю различных образцов марсианской геологии.

Сейчас миссии по возврату образцов грунта с таких планет как Марс – это чистая научная фантастика, но эта фантастика «стала гораздо ближе к реальности», отмечает Пратт. NASA планирует провести первую такую миссию уже в 2026 году. Таким образом у агентства остается всего около 6 лет на то, чтобы разработать соответствующие технологии. Более того, начало этой миссии будет положено уже в 2020 году, когда на Марс отправится новый марсоход. Его задачей будет сбор образцов марсинаского грунта и их хранение в специальных капсулах, которые должны будут забрать в ходе миссии, запланированной на 2026 год.

По словам Пратт, пока мы не можем выяснить наверняка есть ли на Марсе жизнь, потому что не знаем, что находится под его поверхностью.

«Есть предположения по поводу существования под поверхностью планеты теплых паровых туннелей и соленых подземных вод, но мы в этом пока не уверены», — отмечает ученая.

Исследователи отмечают, что некоторые бактерии могут существовать в очень соленых условиях. Кроме того, соли понижают температуру замерзания воды, позволяя ей дольше находиться в жидком состоянии, что в перспективе также может увеличивать шансы на жизнь под поверхностью Красной планеты.

Пратт выделила целый топик на обсуждение рисков заражения марсианской среды земными микробами.

«Несмотря на продолжающиеся исследования, мы не знаем, кто туда сможет добираться», — отметила Пратт, указывая на возможность некоторых микроорганизмов пережить космическое путешествие.

«Мы мало знаем о тех бактериях, которые могут не только проникнуть в стерильные цеха сборки космических аппаратов, но и выжить во время запусков и полетов к Марсу», — добавила ученая.

Несмотря суровые условия полета между Землей и Марсом, высокую радиацию, полное отсутствие кислорода и низкие температуры пока непонятно, точно ли все микроогранизмы, попавшие «безбилетниками» на борт марсианского корабля смогут их не пережить, добавляет Пратт.

Исследования на Земле

Несмотря на то, что космические условия являются наиболее подходящим аналогом среды для исследований поведения человеческого организма в ответ на долгие полеты к Марсу, продолжающиеся исследования на Земле также вносят важный вклад в понимании рисков, с которыми придется столкнуться будущим марсианским экипажам.

Космическая радиация, микробиология, утилизация отходов, а также человеческое здоровье и его эффективность в космосе – вот те четыре направления, в которых работает Германский центр авиации и космонавтики, отметила Рут Хеммерсбах, глава департамента гравитационной биологии, а также заместитель директора Института аэрокосмической медицины агентства DLR.

«Я считаю, что эксперименты нужно проводить не только в космосе. Необходимо изучать вопросы микрогравитации в том числе и в земных условиях», — отметила специалист.

Например, одни из важнейших исследований сейчас проводятся на уникальной тестовой установке Envihab, установленной в Немецком центре космонавтики. С помощью нее ученые проводят так называемые «лежачие исследования», в ходе которых их участникам нужно находиться в лежачем положении в течение месяцев. Тем самым ученые хотят понять, как это повлияет на состояние здоровья людей. В такой управляемой среде очень легко изменять нужные парламенты эксперимента и следить за тем, как на это реагируют люди. Один из интересующих исследователей вопросов связан с тем, как такие условия могут влиять на зрение людей, которое, как показала работа на МКС, действительно может изменяться не в лучшую сторону.

В настоящее время космические экипажи состоят в основном из очень здоровых людей, которые, конечно же, не могут представлять в целом всех людей, отметил Дэниел Бакленд из Университета Дьюка, занимающийся вопросами экстренной медицинской помощи и инженерной механикой. Он призвал космические агентства рассмотреть возможность участия в космических миссиях людей со среднестатистическим здоровьем.

«Это будет полным разочарованием, если наш лучший ботаник или геолог не смогут полететь на Марс только потому, что у них, например, обнаружен диабет. Текущая модель космической медицины подразумевает отбор только самых здоровых людей для космических миссий. Это неправильно. Это ограничивает тот круг людей, которые могут полетать и внести действительно неоценимый вклад в проводимых экспериментах на поверхности», — прокомментировал Бакленд.

По словам Саралин Марк, эндокринолога, гериатра и специалиста по женскому здоровью, ранее работавшей старшим медицинским консультантом в NASA, сейчас стало проводиться больше исследований в области охраны здоровья с учетом полов. Часть этих исследований направлены на то, чтобы понять, как представители разных полов могут реагировать на стрессовые ситуации, находясь в космосе. В настоящий момент Марк является руководителем некоммерческой организации iGIANT, которая занимается в том числе и вопросами полового и гендерного подходов в программах космических исследований.

Она отмечает, что задача состоит не в том, чтобы «устроить битву полов» в вопросах космического здоровья, но сфокусироваться на выявлении конкретных медицинских проблем и способов их решения у мужчин и женщин (в основном работа связана с социально-психологическими аспектами, но также ведутся направления и биологического характера). Например, отмечает специалист, мужчины чаще, чем женщины испытывают проблемы со зрением от долгого пребывания в космических условиях. Это может объясняться тем, что возраст мужчин-астронавтов как правило выше, чем у женщин, а также тем, что женский половой гормон эстроген способен лучше защищать здоровье глаз, чем мужской гормон тестостерон.

Источник