Людство готується до тривалих експедицій у глибокому космосі з подальшою висадкою на інших планетах. Але сучасна медицина не готова до умови космічних перельотів на довгі дистанції, пише у Nature медик та професор Міжнародного космічного університету у Франції Фархан М. Асрар. Перебування на Місяці може стати підготовчим етапом, щоб виявити проблеми до мандрівки колонізаторів на Марс.
Вже у 2026 році люди планують розпочати колонізацію Місяця. Це входить до планів програми NASA “Артеміда”, до якої залучені фахівці із понад 50-и країн. Після висадки на земний супутник наступить черга Марсу.
Окрему космічну програму реалізовує Китай. Вони планують побудувати базу на Місяці до 2030 року. Є й комерційні ініціативи, де свої зусилля об’єднують урядові інституції та приватний бізнес. Наприклад, у 2024 американський підприємець Джаред Айзекман та інженерка SpaceX Сара Гілліс стали першими цивільними, які вийшли у відкритий космос.
Але сучасний рівень медицини дозволяє організувати лише короткострокове перебування людини за межами атмосфери Землі. Негативний вплив космосу спостерігається уже на 5-11 день перебування астронавтів на космічному кораблі. Людину чекає атрофування м’язів, посилений вплив радіації, зниження щільності кісток, ослаблення імунної системи, ментальні розлади.
Космічний вплив на тіло людини
Тижневе перебування у відкритому космосі запускає м’язову атрофію та втрату кісткової маси. Чим довше астронавт перебуває в умовах мікрогравітації, тим сильніші наслідки. На 5-11 день перебування в космосі м’язова маса скорочується на 20%, інформують в NASA. Найбільше страждають гомілки, стегна і спина. Без додаткових навантажень за два тижні в космосі зміни стають значними, а за місяць уже великими і з серйозними наслідками. Щоб протидіяти цьому, космічні кораблі обладнують тренажерами, але навіть регулярні тренування не ліквідовують загрозу повністю.
Також зменшується щільність кісток і це ще один із найсерйозніших космічних викликів для астронавтів. За інформацією NASA, у середньому втрачається 1-1,5% кісткової щільності на місяць у стегнових кістках, тазі й хребті. Це в 10 разів швидше, ніж у літніх людей на Землі. Захворювання називається остеопенією космічного польоту і після повернення на Землю може спрогресувати до остеопорозу. При цьому захворюванні, навіть закашлявшись, людина може отримати перелом кісток.
Значно загрозливішою стає також радіація. Іонізуюче випромінювання може пошкоджувати ДНК. За даними Європейського космічного агентства, під час подорожі на Марс астронавти за кожен день отримуватимуть річну дозу земного опромінення. Це збільшує ризики онкологічних та серцево-судинних захворювань. Через радіацію підвищується ризик розвитку катаракти та появи так званої космічної деменції через запалення тканин мозку.
Послаблення імунітету теж є відомим результатом тривалого перебування в космосі. Мікрогравітація змінює циркуляцію крові і лімфи. Це впливає на міграцію імунних клітин по організму. Впливає також і радіація, а життя в ізольованих умовах змінює баланс мікрофлори в сторону росту патогенних бактерій. Як наслідок, віруси, які контролювались імунітетом, активуються. Так само людина стає більш сприйнятливою для інфекцій, з якими її тіло легко справлялося раніше.
Окремим блоком вчені виводять ментальні проблеми. Вони спровоковані тим, що астронавти живуть у тісному колі колег, в замкнутому просторі серед космосу з усіма його загрозами. Не можуть часто спілкуватися із рідними, нормально спати та жити в зручних умовах. Усе це множиться на радіацію та провокує цілий спектр проблем: безсоння, головний біль, м’язові спазми, втрату апетиту, тривожність, панічні епізоди, зниження мотивації, емоційне вигорання і конфлікти, булінг аутсайдера, пасивну агресію, деперсоналізацію, апатію.
Які проблеми треба вирішити перед відправкою в космос
Професор Міжнародного космічного університету у Франції Фархан М. Асрар виокремив чотири основні перешкоди, які стоять на дорозі до тривалих космічних місій та колонізації інопланетних світів. Це дистанційна медична допомога, забезпечення психічного здоров’я, виробництво продуктів харчування, захист базових біологічних характеристик.
Дистанційна медична допомога у космосі зараз може мати затримку до 20 хвилин. У екстрених випадках це занадто довго, щоб врятувати життя людині, наприклад, при серцевому нападі. Щоб оперативно надавати консультації, Асрар пропонує почати підготовку великих мовних моделей, щоб астронавтів на запит міг миттєво проконсультувати штучний інтелект. Але тут виникає проблема із техобслуговуванням та оновленням даних, адже медицина не стоїть на місці. Актуальні сьогодні поради можуть застаріти за кілька місяців, а політ на Марс може зайняти до трьох років.
Також серйозною проблемою є медикаментозний супровід. Більшість препаратів мають земний термін придатності до двох років. Космічні місії можуть тривати значно довше, але поповнити чи оновити запаси ліків буде неможливо. Водночас, самі препарати можуть псуватися швидше, адже їх зберігатимуть в інших умовах, ніж на Землі. Також тривогу викликає дозування, оскільки земний варіант в космосі не завжди спраьовує. Так, астронавти у 17-19% випадків брали подвійну дозу снодійного, коли перебували на одній з космічних місій. Вчений наголошує на необхідності оновити базу дозувань, зорієнтовану на специфічні умови космосу. І так само потрібно вивчити, що відбувається з ліками під впливом космічної радіації, аби продовжити їх ефективність та термін придатності.
Забезпечення психічного здоров’я, на думку автора статті, залежить від можливості наблизити до земних умови в космосі та відтворити на Землі космічне середовище для тривалих тренувань. Також вчені сподіваються отримати додаткову інформацію після обстеження астронавтів, які полетять на Місяць і довший час там перебуватимуть. Професор Фархан М. Асрар також зазначає, що десятиліття досвіду психологічного супроводу астронавтів у космосі неодноразово ставали в пригоді на Землі. Наприклад, у 2010 році чилійський уряд залучав фахівців NASA під час евакуації 33-х шахтарів з підземної пастки, де вони довго чекали на порятунок в умовах безпосередньої загрози життю та повної ізоляції від зовнішнього світу .
Виробництво продуктів харчування теж є серйозним викликом, адже неможливо самими лише запасами забезпечити повноцінний збалансований раціон. Вирощувати земні культури на Марсі чи Місяці дуже складно через несприятливі умови. Наприклад, поблизу місячного екватор температура коливається від 121 °C до −133 °C. Також радіація, різниця в гравітації і тривалості сонячного світла впливають не лише на людей, але й на рослини. Місячний ґрунт-реголіт не має в собі поживних та органічних речовин. На Марсі ж земля містить важкі метали і токсичні солі. Цей комплекс проблем також потребує вирішення перед відправкою людей у космос на довгий період. Генні інженери модифікують для NASA мікроорганізми, що можуть в складних умовах виробляти поживні речовини. А винахідники розробляють автономні системи вирощування свіжих фруктів та овочів, які можна використовувати не лише в космосі, а й у важкодоступних ділянках на Землі. Місія NASA “Артеміда” із висадкою людей на Місяці дасть змогу провести серію нових експериментів, каже науковець. Наприклад, вчені мають великі плани на проєкт «Вплив Місяця на сільськогосподарську флору». Він досліджуватиме фотосинтез і стресові реакції у рослин, які вирощуватимуть на поверхні земного супутника. Згодом отриманий досвід знадобиться на Марсі.
Захист базових біологічних характеристик теж поки недостатній. Все ще потрібно вивчати додатково, що станеться із людським тілом при тривалому перебуванні в космосі. Мова йде про вже згадану раніше космічну радіацію, екстремальні температури, мікрогравітацію та інші фактори ризику. Причому, необхідні більш ґрунтовні дослідження на рівні клітин та ДНК. Зараз з поперемінним успіхом проводяться різноманітні досліди. Так, BioSentinel досліджували вплив радіації на живі мікроорганізми. Для цього випустили у космос дріжджі на невеликому супутнику CubeSat. Але експеримент не вдався, бо з’ясувалося, що біологічні зразки були протерміновані ще перед запуском. Тож дріжджі належним чином не росли. Успішнішими є приклади із вимірюванням радіації. Знання таких даних дозволить завчасу вжити контрзаходів і сконструювати космічні кораблі та спорядження астронавтів так, щоб вони були максимально захищені. Наприклад, на місяці космічне обладнання має витримувати опромінення, що 200–1000 разів більшого, ніж на Землі.
З розвитком космічної індустрії усі ці проблеми потребують швидкого вирішення, адже навіть зараз трапляються випадки, коли люди затримуються у космосі на довше, ніж це планувалося. Наприклад, несправність корабля Starliner перетворила для двох астронавтів заплановане тижневе перебування на Міжнародній космічній станції на дев’ять місяців очікування.