Марс: хто зможе полетіти на червону планету та які медичні виклики чекають.

Як повідомляє Vox: У майбутньому Марс може стати домом для людей, але перед нами стоїть завдання перетворити Червону планету на придатне для життя середовище. Проте виникає одна істотна проблема: більшість людей не можуть безпечно дістатися космосу, що ускладнює плани колонізації Марса на фоні глобальних викликів, таких як зміна клімату.

На сьогоднішній день шлях до того, щоб стати астронавтом, є «вкритим надіями і мріями тих, хто не пройшов медичний відбір», зазначила Шона Пандя, дослідник-астронавт Міжнародного інституту аерокосмічних наук (IIAS). «Колись діти, у яких діагностували цукровий діабет 1 типу, чули від лікаря: "Ну, ти можеш бути ким завгодно, крім астронавта".

Причини медичного відбору

Ось деякі з найбільш поширених причин медичного відбору кандидатів в астронавти:

• Вживання тютюну
• Автоімунні захворювання
• Захворювання щелепно-лицевого суглоба (TMJ)
• Синдром обструктивного апное
• Астма
• Гіпертонія
• Мігрень
• Тривожність та депресія

Астронавти зазвичай не представляють загальну популяцію, адже їх відбирають за фізичним здоров'ям. Життя в умовах мікрогравітації на Міжнародній космічній станції (МКС) є великим стресом для людського організму, що призводить до ризиків остеопорозу, резистентності до інсуліну та втрати м'язової маси. Космічні агенції обирають людей із більш стійким організмом, які можуть виконувати завдання без значних медичних втручань.

На думку Хейга Айнтабліана, директора Програми космічної медицини UCLA, «Саме так, як вагітність викликає у організмі складні та унікальні зміни, так і космічний політ призводить до відмінних фізіологічних змін». У медичній практиці вже з'явилися спеціалізації, що займаються космічними проблемами.

Майбутнє досліджень на Марсі

NASA прагне до досліджень на Марсі і планує відправити людей на планету вже у 2030-х роках. Марс, будучи найсхожішою планетою на Землю в Сонячній системі, може колись підтримувати життя.

Декілька десятків років тому обговорення колонізації Марса вважалося крайнощами через ряд причин, зокрема, недостатню технічну підготовленість і бажання спрямувати наукові ресурси на вирішення проблем Землі. Проте Ілон Маск, засновник компанії SpaceX, став популяризатором колонізації Марса з початку 2000-х років і продовжує ці плани, стверджуючи, що хоче побудувати місто на Марсі з 1 мільйоном людей до 2050 року.

Тепер Маск не єдиний у своїй амбіції. Експерти NASA, біологи, академіки та лікарі серйозно розглядають можливість перетворення людства на міжпланетний вид.

“Найбільша проблема, яку людство має вирішити, — це гарантоване виживання нашого виду, що є логічною відповіддю на ставати міжпланетним,” — сказав Айнтабліан. “Я не думаю, що існує кращий варіант, ніж Марс”.

В той час, як ми маємо уявлення про деякі наслідки здоров'я, пов'язані з перебуванням на МКС, ми не можемо точно відтворити ефекти радіаційного впливу на Марсі. Келлі Вайнерсміт, біолог та співавтор книги A City on Mars: Can We Settle Space, Should We Settle Space, and Have We Really Thought This Through, переконана, що колонізація Марса в обсягах Маска може призвести до катастрофи.

Проте багато прихильників колонізації Марса проявляють нетерпіння. Єдиний шлях безпечного прибуття туди — це значні досягнення в космічній медицині, яка лише починає розвиватись протягом останніх 75 років.

“Ніщо з того, що людство робило і що варте було, не було легким,” — повідомив мені Айнтабліан. “Багато чого в нашому розвитку як цивілізації було складним, і причина, чому ми можемо жити так комфортно зараз, полягає в неймовірно важких викликах, які людство повинно було вирішити в минулому.”

Знання про здоров'я людей на Марсі

Оскільки у космос потрапляє дуже мало людей, дослідники, які вивчають, як покращити здоров'я людей у космосі, мають обмежену вибірку для досліджень. Юрій Гагарін став першим людиною в космосі в 1961 році, а більше 600 астронавтів слідували за ним.

Дослідники NASA виявили кілька ключових способів, якими час у космосі може вплинути на здоров'я людини - радіаційні впливи, ізоляція, відстань від Землі, змінена гравітація та наслідки оточення, такі як порушення імунної системи. Але ми все ще не маємо багатьох конкретних прикладів, як ці фактори впливають на реальність.

Одне з найзначніших досліджень — подвійний експеримент NASA, проведений у 2019 році. Дослідження близнюків дозволяють дослідникам відокремлювати вплив генетичних передумов від екологічних чинників на результати здоров'я. NASA порівняло здоров'я ідентичних близнюків Скотта і Марка Келлі протягом року. Скотт перебував на орбіті на МКС, а Марк залишався на Землі.

При дослідженні виявили деякі нові раптові відмінності між двома чоловіками. Теломери Скотта, частини ДНК на кінцях наших хромосом, подовжились у космосі і (в більшості) повернулись до нормальних показників після повернення на Землю, що може свідчити про пошкодження ДНК внаслідок радіації та можливий підвищений ризик раку. Скотт також втратив масу тіла, проявив ознаки серцево-судинних ушкоджень, які не спостерігались у Марка, і відчув короткочасні когнітивні зміни після повернення на Землю.

Якщо найкращі з найкращих мають труднощі, то що вже говорити про решту з нас? Ми поступово отримуємо деякі уявлення в цій сфері. З розвитком космічного туризму астронавти вже не є єдиними людьми, які відправляються у космос: заможні неастронавти, такі як Джефф Безос і Кеті Перрі, нещодавно здійснили короткі подорожі у космос через космічну компанію Безоса Blue Origin.

Айнтабліан вельми зацікавлений у перспективі, що доступ до космосу для цивільних осіб зростатиме, що також означатиме, що люди з медичними проблемами також зможуть подорожувати. Це величезна можливість для вчених вивчити медичне управління більш широким спектром захворювань.

Проте 10 або 15 хвилин у космосі абсолютно не можна порівняти з умовами на МКС. Як Марс створює ще більш небезпечні умови, час, проведений далеко від Землі, може мати серйозні наслідки. На Марсі є токсичний пил, відсутність рослинності та дихальної атмосфери, а гравітація становить лише 40% від земної. Глобальне магнітне поле Землі захищає нашу планету від небезпечної радіації, тоді як на Марсі вона локалізована, а не планетарна.

Дослідження, які проводяться NASA, показали, що максимальний час, який людина провела в космосі безперервно, становить 438 днів. Але експедиції з людьми на Марс, швидше за все, займуть щонайменше дев'ять місяців лише на дорогу до планети, не кажучи вже про час на ній чи повернення (які можуть зайняти до трьох років). Марс зазвичай знаходиться приблизно за 140 мільйонів миль від Землі, що базується на його орбітальному шляху навколо Сонця, з до 20-хвилинною затримкою зв'язку в один бік. Якщо станеться медична надзвичайна ситуація, астронавти, ймовірно, не зможуть отримати вчасно інструкції з телемедицини, тому що не буде можливості повернутися назад для лікування.

Експедиції на Марс повинні будуть взяти все своє постачання з собою перед від'їздом з Землі. І коли перші люди зроблять свій перший крок на цю планету, вони не отримають такої інтенсивної допомоги, яку астронавти мають при поверненні на Землю.

Нові горизонти медицини

Досягнення Марса — це лише частина виклику. Ми вже досягли космосу, але наразі людина на цій планеті лише починає дослідження безмежних можливостей. Наразі продовжуються дослідження, які базуються на освічених припущеннях про те, яким є марсіанське середовище.

З розвитком космічної медицини починають з'являтися програми, що визначають способи максимально безпечного транспорту людей у космос на тривалий час, а до них також долучаються некваліфіковані медичні спеціалісти. UCLA планує запустити програму космічної медсестри та, можливо, підготовку космічних парамедиків. SpaceMed — це європейська магістерська програма, що зосереджена на здоров'ї людини в умовах космічних польотів і інших екстремальних умовах.

Сьогодні астронавти отримують більшість своїх медичних послуг від наземних медиків, яких називають польовими хірургами, через телемедицину. Айнтабліан передбачає: у майбутньому медичні працівники супроводжуватимуть астронавтів у їх експедиціях, таких як до Місяця або Марсу. Штучний інтелект має стати ресурсом для польового хірурга, а також допомогти в розробці інших технологій, які наблизять нас до Марса.

Технології вже знаходяться в розробці. Google нещодавно співпрацював з NASA для створення системи ШІ, яка могла б допомогти астронавтам діагностувати та лікувати медичні стани, що виникають під час польотів, коли немає доступу до телемедицини.

Проте деталі грають важливу роль, зауважила Пандя. ШІ може допомогти з екстреними ситуаціями і діагностиками, однак дані, які необхідні, будуть величезними. Оскільки в космос потрапляє дуже мало людей — і здебільшого це чоловіки — моделі можуть ґрунтуватися на не репрезентативній вибірці, що може призвести до неточних прогнозів фізіологічних змін у космосі. Ці нюанси потрібно врахувати.

Наразі існує гендерний розрив у дослідженнях - настільки великий, що Вайнерсміт зазначила, що ніколи немає черги до жіночого туалету на конференціях з колонізації космосу. Людська репродукція і розвиток у космосі, через це, є вкрай недослідженими.

На сьогоднішній день невідомо, чи бодай одна людина колись була в космосі під час вагітності, і чи є люди, які були зачаті в космосі. Дослідження першої космічної вагітності та народження в космосі стане важливим для створення самодостатньої колонії на Марсі. (Крім того, компанії, що займаються космічним туризмом, планують будівництво готелів у космосі, і ми знаємо, що люди там займаються такими справами.) Ідеально було б знати, що станеться з людиною, яка народжує в космосі, ще до того, як вона з цим зустрінеться.

“Ми ставимо перед собою задачу провести дослідження, щоб зрозуміти ці ризики перед тим, як ми вирушимо туди, тому що якщо існують величезні ризики, зазвичай є технологічні рішення для деяких з них,” — зазначила Вайнерсміт.

NASA розпочне другий експеримент Crew Health and Performance Exploration Analog у жовтні цього року — річну «місію» на Марс в 3D-друкованому середовищі в Центрі космічних досліджень Джонсона в Х'юстоні, де збиратимуть дані про психологічне здоров'я та наслідки ізоляції і обмежень. Вчені проводять дослідження постільного режиму, які моделюють фізіологічні ефекти зміненої гравітації та безваги. У контексті зменшення фінансування, космічні медичні дослідники виступають за продовження інвестицій у космічні і біомедичні науки.

Маєдех Мознеб, біомедичний інженер і науковий співробітник у лабораторії Шарми в медичному центрі Cedars-Sinai, зазначила, що кінцева мета полягає в тому, щоб відправити «аватарів» астронавтів у космос, використовуючи їх стовбурові клітини для створення 3D тканинних культур, які представлятимуть різні частини їх організму.

Сподіванням багатьох лікарів космічної медицини, таких як Пандя, є те, що в майбутньому космічні експедиції міститимуть всі медичні спеціальності — від неврології до радіології.

Марс і Земля

Дослідження космічної медицини не є дешевим. «Часто мені задають питання: чому ви витрачаєте гроші на космічне здоров'я, коли існує безліч проблем на Землі?» — говорить Пандя. Але так думати неправильно, зазначає вона.

Дослідження, проведені в космосі, вже покращили здоров’я на Землі. Досягнення в цифровій візуалізації, досягнуті під час місії Apollo 17 в 1972 році, пізніше стали важливими для розвитку комп'ютерної томографії та МРТ. Інструменти віддаленого моніторингу здоров'я, розроблені для астронавтів у космосі, сьогодні широко використовуються в лікарнях.

Дослідження в космічній медицині також дозволятиме більшій кількості людей подорожувати в космос. У 2023 році команда Пандя продемонструвала безпеку та функціональність безперервного глюкозометру в космічному середовищі, що може врешті-решт дозволити діабетикам перевіряти рівень цукру в космосі. Це має значення для нинішніх астронавтів, які можуть розвивати резистентність до інсуліну та симптоми переддіабету під час тривалих польотів у космос.

Дитина, яка отримала діагноз цукрового діабету 1 типу та мріє стати астронавтом, тепер має шанс реалізувати свою мрію, а вивчення того, як організм метаболізує глюкозу в космосі, допомагає краще зрозуміти здоров'я на Землі.

Також є захворювання, які розвиваються десятиліттями. Втрата м'язів у космосі може допомогти вченим краще зрозуміти, як лікувати такі стани, як дистрофія Дюшена. На Землі неврологічні захворювання, такі як Альцгеймера, зазвичай не стають очевидними, поки людині не виповниться 60 років.