Пребывание в космосе сопряжено с различными рисками для здоровья

В связи с тем, что НАСА планирует в будущем больше полётов в космос, учёные думают, как смягчить опасность для здоровья, связанную с космическими полётами.

Когда 30 мая 2023 г. на орбите вокруг Земли одновременно оказались 17 человек, это стало рекордом. Благодаря тому, что НАСА и другие федеральные космические агентства планируют больше пилотируемых полётов, а коммерческие компании уже доставляют людей в космос, возможности для полётов человека в космос быстро расширяются.

Однако полёты в космос сопряжены с риском для человеческого организма. Поскольку NASA планирует отправить пилотируемый полёт на Марс в 2030-х годах, учёным необходимо как можно скорее найти решение этой проблемы.

Как кинезиолог, работающий с космонавтами, я много лет изучаю влияние космоса на тело и мозг человека. Я также участвую в проекте НАСА, направленном на снижение риска для здоровья участников будущего полёта на Марс.

Космическое излучение

У Земли есть защитный экран — магнитосфера, представляющая собой область пространства вокруг планеты, контролируемую её магнитным полем. Этот экран отфильтровывает космическое излучение. Однако космонавты, путешествующие дальше Международной космической станции, подвергаются постоянному воздействию этого излучения, эквивалентному от 150 до 6 000 рентгеновских снимков грудной клетки.

Это излучение может нанести вред нервной и сердечно-сосудистой системам, в том числе сердцу и артериям, что приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, она может привести к разрыву гематоэнцефалического барьера. В результате мозг может подвергнуться воздействию вредных для него химических веществ и белков — соединений, которые безопасны в крови, но токсичны для мозга.

NASA разрабатывает технологию защиты путешественников на Марс от радиации путём встраивания в космические аппараты и скафандры таких отражающих материалов, как кевлар и полиэтилен. Некоторые диеты и добавки, такие как энтеродез, также могут минимизировать воздействие радиации. Подобные добавки, которые также используются на Земле для лечения рака во время лучевой терапии, могут облегчить побочные эффекты облучения со стороны желудочно-кишечного тракта.

Гравитационные изменения

Космонавты должны заниматься спортом в космосе, чтобы свести к минимуму потерю мышечной массы после длительного полёта. При полётах на Марс космонавты должны будут получать такие добавки, как бисфосфонат, который используется для предотвращения разрушения костей при остеопорозе. Эти добавки должны поддерживать мышцы и кости в хорошем состоянии в течение длительного времени, проведённого без воздействия земной гравитации.

Микрогравитация также влияет на нервную и кровеносную системы. На Земле сердце перекачивает кровь вверх, а специальные клапаны в системе кровообращения не позволяют жидкостям скапливаться у ног. В отсутствие гравитации жидкость смещается к голове.

Мои и другие работы показали, что это приводит к расширению заполненных жидкостью пространств в средней части мозга. Наличие дополнительной жидкости в черепе и отсутствие гравитации, «удерживающей мозг», приводит к тому, что мозг располагается выше в черепе, прижимая его верхнюю часть к внутренней поверхности черепа.

Такие сдвиги жидкости могут способствовать развитию нейро-окулярного синдрома, связанного с космическими полётами, — заболевания, с которым сталкиваются многие космонавты и которое влияет на структуру и функционирование глаз. Задняя стенка глаза может сплющиваться, а нервы, по которым зрительная информация поступает в мозг, набухают и изгибаются. Космонавты по-прежнему могут видеть, хотя у некоторых зрительные функции могут ухудшиться. Хотя эта область ещё не исследована, но, судя по некоторым случаям, он может сохраняться даже через несколько лет после возвращения на Землю.

Возможно, учёные смогут переместить жидкость обратно в нижнюю часть тела с помощью специализированных «штанов», которые благодаря разрежению втягивают жидкость обратно в нижнюю часть тела. Такие штаны могут быть использованы для перераспределения жидкостей в организме таким образом, чтобы это было более похоже на то, что происходит на Земле.

Астронавт НАСА Скотт Келли (на снимке) одет в скафандр с отрицательным давлением в нижней части тела Chibis, который может помочь противостоять негативному воздействию вызванных гравитацией сдвигов жидкости в организме.

Психическое здоровье и изоляция

Космические путешествия могут нанести вред организму, однако изоляция, в которой они проходят, может оказать глубокое воздействие и на психику.

Представьте себе, что вам придётся жить и работать с одной и той же небольшой группой людей, не имея возможности видеть своих родных и близких в течение нескольких месяцев подряд. Чтобы научиться управлять экстремальными условиями, поддерживать коммуникативные и лидерские качества, астронавты сначала проходят командную подготовку на Земле.

Они проводят недели либо в рамках программы НАСА по работе в экстремальных условиях на исследовательской станции Aquarius, расположенной под водой у острова Флорида-Кис, либо в рамках программы Европейского космического агентства CAVES по картированию и исследованию пещер. Эти программы помогают космонавтам наладить товарищеские отношения с членами своей команды и научиться справляться со стрессом и одиночеством во враждебной и далёкой среде.

Исследователи изучают, как лучше контролировать и поддерживать психическое здоровье в таких экстремальных и изолирующих условиях.

Несмотря на то, что космические путешествия сопряжены со стрессами и возможностью одиночества, космонавты рассказывают об эффекте стороннего наблюдателя [overview effect]: чувстве благоговения и единения со всем человечеством. Это часто происходит при наблюдении Земли с борта Международной космической станции.

Восход Земли — знаменитый снимок, сделанный во время полёта корабля Apollo, — показывает Землю из космоса. Многие астронавты отмечают, что при виде Земли издалека они испытывают «эффект стороннего наблюдателя».

Изучение способов поддержания здоровья и физиологии человека в космосе также может принести много пользы для живущих на поверхности Земли. Например, препараты, защищающие космонавтов от космического излучения и противодействующие её вредному воздействию на наш организм, могут также использоваться для лечения онкологических больных, проходящих курс лучевой терапии.

Понимание того, как защитить наши кости и мышцы в условиях микрогравитации, может помочь врачам в лечении хрупкости, которая часто сопровождает старение. А освоение космоса привело к многочисленным технологическим достижениям, таким как очистка воды и спутниковые системы.

Такие исследователи, как я, изучающие способы сохранения здоровья космонавтов, надеются, что наша работа принесёт пользу людям как в космосе, так и у нас дома.