Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Это непростая проблема, и ее истоки не вполне понятны. Кажется, основная причина в постоянно повышенном давлении жидкости в мозге из-за невесомости, а также в высокой концентрации углекислого газа в космических аппаратах (CO 2расслабляет кровеносные сосуды). Кристиан Отто, космический врач, объясняет, что на Земле, если ничего не делать с избыточным давлением, у пациента в конце концов истончается ткань глазного нерва, а опухание препятствует питанию клеток глюкозой и кислородом. Но Кристиан говорит, что при том уровне опухания, что наблюдается в космосе, время гибели нервных клеток превышает шесть месяцев. Большинство астронавтов МКС проводят в космосе не более шесть месяцев подряд. В полете продолжительностью в год риск выше, а трехлетний полет на Марс может привести к частичной слепоте.

В связи с ухудшением зрения возник вопрос о том, что еще может происходить с мозгом из-за влияния невесомости на циркуляцию жидкостей. Кристиан говорит, что без тяготения нарушается циркуляция спинномозговой жидкости. На Земле эта жидкость выводит продукты жизнедеятельности мозга, и считается, что недостаточная ее циркуляция приводит к слабоумию. NASA еще не исследовало этот вопрос, но врачи хотят заняться анализом спинномозговой жидкости после полетов, чтобы проверить ее на маркеры заболеваний, приводящих к слабоумию, а также провести когнитивные испытания астронавтов, чтобы узнать, снижается ли их интеллект (хотя этого вроде бы не происходит).

Даже не вполне понимая проблему, NASA ищет решения, называя их «контрмерами». Астронавт Скотт Келли вернулся после года на МКС в марте 2016 г., надеясь на то, что проблемы со зрением можно предотвратить с помощью пары российских вакуумных штанов [55] Ирония состоит в том, что изначально это было американское изобретение, опробованное в 1973–1974 гг. в трех продолжительных экспедициях на станции Skylab. — Прим. науч. ред. . Это хитроумное изобретение заставляет кровь перемещаться в нижнюю половину тела. Но в долгосрочной перспективе такое решение непрактично. Чтобы путешествовать сквозь космос годами, людям, вероятно, понадобится искусственная тяжесть.

Будучи главой Программы исследования человека [56] С годовым бюджетом свыше $150 млн. — Прим. науч. ред. , Барратт созвал конференцию с целью возобновить исследования на тему создания центробежной силы, действующей подобно силе тяготения, с помощью вращения космического аппарата. Тема непростая, и за последние 15 лет исследований она не особо продвинулась.

Майк считает, что даже слабая тяжесть окажется достаточной для того, чтобы защитить зрительный нерв, так что после посадки на Луну или Марс повреждение приостановится. Но мы не знаем этого наверняка. Проблемы со зрением, возникающие на МКС, никогда не проявлялись во время исследований постельного режима. Группа Кромвель в Галвестоне начала опыты по исследованию воздействия малой тяжести, укладывая испытуемых в постели под углом — так, чтобы их ступни были расположены чуть ниже головы. Тем самым научная команда воссоздала нагрузку лунного тяготения (1/6 от земного) на мышцы и кости. Но ученые не были уверены в том, что подобрали правильную степень смещения жидкостей, и нельзя было проверить это без сравнения с Луной или иной обстановкой с малой тяжестью. Когда Обама отменил лунную миссию, работа была остановлена.

Все это показывает, как мало мы знаем о жизни в космосе. То, что мы продолжаем обнаруживать новые опасности космических полетов, — нехороший признак. Если бы не любопытство Барратта и Тёрска на МКС, мы могли бы узнать о повреждении зрительного нерва лишь тогда, когда астронавты начали бы терять зрение в миллионах километров от Земли на пути к Марсу.

«Мы не знаем о долгосрочных последствиях, ведь происходят достаточно серьезные физиологические изменения, затрагивающие мозг и зрительный нерв, — говорит Майк. — Мы не знаем механизма происходящего, и трудно найти то, чего мы не ищем. Возможны ли долгосрочные изменения зрения, вырождение белого вещества мозга или когнитивные проблемы? Нам это не известно, потому что мы не искали ответов.

Возможно, мы не замечаем многое из того, что у нас прямо под носом. Пять лет назад никто не знал об этом синдроме. Сейчас он — один из основных рисков. Мы знаем о нем только потому, что накопили достаточный опыт полетов, а на борту МКС были инструменты, позволяющие его обнаружить. А что мы еще не обнаружили?»

Взрыв сверхновой выбрасывает материю во Вселенную со скоростью, близкой к скорости света. Небольшую часть этих галактических космических лучей составляют тяжелые элементы, формирующиеся в глубине звезд; их называют тяжелыми заряженными частицами (ТЗЧ) высоких энергий, и это в основном углерод, кислород, кремний и железо. Ядро атома железа без электронной оболочки — суперионизатор с положительным зарядом 26, притягивающий электроны атомов, мимо которых оно пролетает. Оно способно разрушить молекулы в живых клетках и других материалах. На такой скорости тяжелый ион также наносит незаурядный физический удар, сталкиваясь с другой материей. Наблюдались ТЗЧ — отдельные атомные ядра! — с энергией, эквивалентной энергии бейсбольного мяча, брошенного профессионалом.

Эти частицы — те космические чудища, из-за которых Земля оказывается островом, с которого непросто уплыть. Нас защищает атмосфера — над нашей головой содержится эквивалент десяти метров воды, которых достаточно для того, чтобы поглотить удар. Количество материала, необходимого, чтобы остановить эти тяжелые частицы, четко определяется физикой, и более простого пути нет. Лучше всего подходит водород, по этому так эффективны H 2O и полиэтиленовый пластик, в котором на каждый атом углерода приходится два атома водорода. Но необходимые объемы защиты исключают практичность любого космического аппарата в обозримом будущем. Два метра воды блокируют около половины галактических космических лучей, а кубический метр воды весит 1000 кг.

Поначалу казалось, что солнечная радиация гораздо опаснее для астронавтов, поскольку около Земли ее намного больше. В августе 1972 г., когда «Аполлон-16» уже вернулся на Землю, а «Аполлон-17» готовился к отлету, мощная солнечная вспышка ударила по поверхности Луны протонной бурей невиданной интенсивности. Будь там астронавты, они получили бы смертельную дозу облучения. Внутри орбитального командного модуля они бы пережили бурю, частично защищенные алюминиевыми стенками капсулы, получив дозу, способную вызвать лучевую болезнь с рвотой, утомлением и снижением числа красных кровяных клеток, но не смерть. А еще у них бы повысился риск в дальнейшем заболеть раком.