Марс: кто сможет полететь на красную планету и какие медицинские вызовы нас ждут.

Как сообщает Vox: В будущем Марс может стать домом для людей, но перед нами стоит задача превратить Красную планету в пригодную для жизни среду. Однако возникает одна существенная проблема: большинство людей не могут безопасно добраться до космоса, что осложняет планы колонизации Марса на фоне глобальных вызовов, таких как изменения климата.

На сегодняшний день путь к тому, чтобы стать астронавтом, является «покрытым надеждами и мечтами тех, кто не прошел медицинский отбор», отметила Шона Пандя, исследователь-астронавт Международного института аэрокосмических наук (IIAS). «Когда-то дети, у которых диагностировали диабет 1 типа, слышали от врача: 'Ну, ты можешь быть кем угодно, кроме астронавта'.

Причины медицинского отбора

Вот некоторые из наиболее распространенных причин медицинского отбора кандидатов в астронавты:

• Употребление табака
• Автоиммунные заболевания
• Заболевания челюстно-лицевого сустава (TMJ)
• Синдром обструктивного апноэ
• Астма
• Гипертония
• Мигрень
• Тревожность и депрессия

Астронавты обычно не представляют общую популяцию, ведь их отбирают по физическому здоровью. Жизнь в условиях микрогравитации на Международной космической станции (МКС) представляет собой большой стресс для человеческого организма, что приводит к рискам остеопороза, резистентности к инсулину и потере мышечной массы. Космические агентства выбирают людей с более устойчивым организмом, которые могут выполнять задачи без значительных медицинских вмешательств.

По мнению Хейга Айнтаблиана, директора Программы космической медицины UCLA, «Так же, как беременность вызывает в организме сложные и уникальные изменения, так и космический полет приводит к отличным физиологическим изменениям». В медицинской практике уже появились специализации, которые занимаются космическими проблемами.

Будущее исследований на Марсе

NASA стремится к исследованиям на Марсе и планирует отправить людей на планету уже в 2030-х годах. Марс, будучи самой близкой к Земле планетой в Солнечной системе, может когда-то поддерживать жизнь.

Несколько десятков лет назад обсуждение колонизации Марса считалось крайностью по ряду причин, включая недостаточную техническую подготовленность и желание сосредоточить научные ресурсы на решении проблем Земли. Однако Илон Маск, основатель компании SpaceX, стал популяризатором колонизации Марса с начала 2000-х годов и продолжает эти планы, утверждая, что хочет построить город на Марсе с 1 миллионом людей к 2050 году.

Теперь Маск не единственный в своей амбиции. Эксперты NASA, биологи, академики и врачи всерьез рассматривают возможность превращения человечества в межпланетный вид.

“Наибольшая проблема, которую человечество должно решить, — это гарантированное выживание нашего вида, что является логичным ответом на стремление стать межпланетным,” — сказал Айнтаблиан. “Я не думаю, что существует лучший вариант, чем Марс”.

В то время как у нас есть представление о некоторых последствиях здоровья, связанных с пребыванием на МКС, мы до конца не можем воспроизвести эффекты радиационного воздействия на Марсе. Келли Вайнерсмит, биолог и соавтор книги A City on Mars: Can We Settle Space, Should We Settle Space, and Have We Really Thought This Through, уверена, что колонизация Марса в объемах Маска может привести к катастрофе.

Однако многие сторонники колонизации Марса проявляют нетерпение. Единственный путь безопасного прибытия туда — это значительные достижения в космической медицине, которая лишь начинает развиваться в течение последних 75 лет.

“Ничто из того, что человечество делало и что стоило того, не было легким,” — сказал мне Айнтаблиан. “Многое в нашем развитии как цивилизации было сложным, и причина, по которой мы можем жить так комфортно сейчас, заключается в невероятно тяжелых вызовах, которые человечество должно было решить в прошлом.”

Знания о здоровье людей на Марсе

Поскольку в космос попадает очень мало людей, исследователи, которые изучают, как улучшить здоровье людей в космосе, имеют ограниченную выборку для исследований. Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе в 1961 году, а более 600 астронавтов последовали за ним.

Исследователи NASA выявили несколько ключевых способов, которыми время в космосе может повлиять на здоровье человека - радиационные воздействия, изоляция, расстояние от Земли, измененная гравитация и последствия окружающей среды, такие как нарушения иммунной системы. Но у нас по-прежнему нет множества конкретных примеров, как эти факторы влияют на реальность.

Одно из самых значительных исследований — двойной эксперимент NASA, проведенный в 2019 году. Исследование близнецов позволяет исследователям отделять влияние генетических предрасположений от экологических факторов на результаты здоровья. NASA сравнило здоровье идентичных близнецов Скотта и Марка Келли в течение года. Скотт находился на орбите на МКС, а Марк оставался на Земле.

При исследовании обнаружили некоторые новые резкие отличия между двумя мужчинами. Теломеры Скотта, части ДНК на концах наших хромосом, удлинились в космосе и (в большинстве) вернулись к нормальным показателям после возвращения на Землю, что может свидетельствовать о повреждении ДНК в результате радиации и возможном повышенном риске рака. Скотт также потерял массу тела, проявил признаки сердечно-сосудистых повреждений, которые не наблюдались у Марка, и испытал кратковременные когнитивные изменения после возвращения на Землю.

Если лучшие из лучших испытывают трудности, то что уж говорить о остальных из нас? Мы постепенно получаем некоторые представления в этой области. С развитием космического туризма астронавты уже не являются единственными людьми, которые отправляются в космос: богатые неастронавты, такие как Джефф Безос и Кэти Перри, недавно совершили короткие путешествия в космос через космическую компанию Безоса Blue Origin.

Айнтаблиан весьма заинтересован в перспективе, что доступ к космосу для граждан будет расти, что также будет означать, что люди с медицинскими проблемами также смогут путешествовать. Это огромная возможность для ученых изучать медицинское управление более широким спектром заболеваний.

Однако 10 или 15 минут в космосе абсолютно невозможно сравнить с условиями на МКС. Как Марс создает еще более опасные условия, время, проведенное вдали от Земли, может иметь серьезные последствия. На Марсе есть токсичная пыль, отсутствие растительности и дыхательной атмосферы, а гравитация составляет всего 40% от земной. Глобальное магнитное поле Земли защищает нашу планету от опасной радиации, тогда как на Марсе она локализована, а не планетарна.

Исследования, проводимые NASA, показали, что максимальное время, которое человек провел в космосе безперерывно, составляет 438 дней. Но экспедиции с людьми на Марс, скорее всего, займут как минимум девять месяцев только на дорогу до планеты, не говоря уже о времени на ней или возвращении (которые могут занять до трех лет). Марс обычно находится приблизительно за 140 миллионов миль от Земли, что основано на его орбитальном пути вокруг Солнца, с до 20-минутной задержкой связи в один конец. Если произойдет медицинская чрезвычайная ситуация, астронавты, вероятно, не смогут получить своевременные инструкции по телемедицине, поскольку не будет возможности вернуться назад для лечения.

Экспедиции на Марс должны будут взять все свое снабжение с собой перед отъездом с Земли. И когда первые люди сделают свой первый шаг на эту планету, они не получат такой интенсивной помощи, какую астронавты имеют при возвращении на Землю.

Новые горизонты медицины

Достижения Марса — это лишь часть вызова. Мы уже достигли космоса, но на данный момент человек на этой планете только начинает исследования безграничных возможностей. На данный момент продолжаются исследования, которые основываются на обоснованных предположениях о том, каким является марсианское окружение.

С развитием космической медицины начинают появляться программы, которые определяют способы максимально безопасного транспорта людей в космос на длительное время, а к ним также присоединяются неквалифицированные медицинские специалисты. UCLA планирует запустить программу космической медсестры и, возможно, подготовку космических парамедиков. SpaceMed — это европейская магистерская программа, сосредоточенная на здоровье человека в условиях космических полетов и других экстренных условиях.

Сегодня астронавты получают большинство своих медицинских услуг от наземных медиков, которых называют полевыми хирургами, через телемедицину. Айнтаблиан предполагает: в будущем медицинские работники будут сопровождать астронавтов в их экспедициях, таких как к Луне или Марсу. Искусственный интеллект должен стать ресурсом для полевого хирурга, а также помочь в разработке других технологий, которые приблизят нас к Марсу.

Технологии уже находятся в разработке. Google недавно сотрудничал с NASA для создания системы ИИ, которая могла бы помочь астронавтам диагностировать и лечить медицинские состояния, возникающие во время полетов, когда нет доступа к телемедицине.

Однако детали играют важную роль, отметила Пандя. ИИ может помочь в экстренных ситуациях и диагностиках, однако данные, которые необходимы, будут огромными. Поскольку в космос попадает очень мало людей — и, в основном, это мужчины — модели могут основываться на не репрезентативной выборке, что может привести к неточным прогнозам физиологических изменений в космосе. Эти нюансы необходимо учитывать.

На данный момент существует гендерный разрыв в исследованиях - настолько большой, что Вайнерсмит отметила, что никогда нет очереди к женскому туалету на конференциях по колонизации космоса. Человеческая репродукция и развитие в космосе, из-за этого, являются чрезвычайно недоисследованными.

На сегодняшний день неизвестно, была ли хоть одна человек когда-либо в космосе во время беременности, и есть ли люди, зачатые в космосе. Исследование первой космической беременности и родов в космосе станет важным для создания самодостаточной колонии на Марсе. (Кроме того, компании, занимающиеся космическим туризмом, планируют строительство отелей в космосе, и мы знаем, что люди там занимаются такими делами.) Идеально было бы знать, что произойдет с человеком, который рожает в космосе, еще до того, как она с этим столкнется.

“Мы ставим перед собой задачу провести исследование, чтобы понять эти риски перед тем, как мы отправимся туда, потому что если существуют огромные риски, обычно есть технологические решения для некоторых из них,” — отметила Вайнерсмит.

NASA начнет второй эксперимент Crew Health and Performance Exploration Analog в октябре этого года — годовую «миссию» на Марс в 3D-печатной среде в Центре космических исследований Джонсона в Хьюстоне, где будут собирать данные о психологическом здоровье и последствиях изоляции и ограничений. Ученые проводят исследования постельного режима, которые моделируют физиологические эффекты измененной гравитации и невесомости. В контексте сокращения финансирования космические медицинские исследователи выступают за продолжение инвестиций в космические и биомедицинские науки.

Майдех Мознеб, биомедицинский инженер и научный сотрудник в лаборатории Шармы в медицинском центре Cedars-Sinai, отметила, что конечная цель заключается в том, чтобы отправить «аватаров» астронавтов в космос, используя их стволовые клетки для создания 3D тканевых культур, которые будут представлять различные части их организма.

Надежда многих врачей космической медицины, таких как Пандя, заключается в том, что в будущем космические экспедиции будут включать все медицинские специальности — от неврологии до радиологии.

Марс и Земля

Исследования космической медицины не являются дешевыми. «Часто мне задают вопрос: почему вы тратите деньги на космическое здоровье, когда существует множество проблем на Земле?» — говорит Пандя. Но так думать неправильно, отмечает она.

Исследования, проведенные в космосе, уже улучшили здоровье на Земле. Достижения в цифровой визуализации, достигнутые во время миссии Apollo 17 в 1972 году, позже стали важными для развития компьютерной томографии и МРТ. Инструменты удаленного мониторинга здоровья, разработанные для астронавтов в космосе, сегодня широко используются в больницах.

Исследования в космической медицине также позволят большему количеству людей путешествовать в космос. В 2023 году команда Пандя продемонстрировала безопасность и функциональность непрерывного глюкометра в космической среде, что может в конечном итоге позволить диабетикам проверять уровень сахара в космосе. Это имеет значение для нынешних астронавтов, которые могут развивать резистентность к инсулину и симптомы преддиабета во время длительных полетов в космос.

Ребенок, которому поставили диагноз диабет 1 типа и мечтает стать астронавтом, теперь имеет шанс реализовать свою мечту, а изучение того, как организм метаболизирует глюкозу в космосе, помогает лучше понять здоровье на Земле.

Также существуют заболевания, которые развиваются десятилетиями. Потеря мышц в космосе может помочь ученым лучше понять, как лечить такие состояния, как дистрофия Дюшена. На Земле неврологические заболевания, такие как Альцгеймера, обычно не становятся очевидными, пока человеку не исполнится 60 лет.