Летаргический сон и жизнь в пещерах: что ждёт астронавтов на Марсе

Рассказ издания Engadget о том, как NASA готовится к отправке людей на Красную планету.

Перевод статьи Engadget подготовила команда онлайн-школы английского языка Skyeng.

Пока NASA и SpaceX выясняют, как добраться до Марса, ученые думают, как 200-дневное путешествие и жизнь на Красной планете скажутся на людях. Астронавтам предстоит столкнуться с такими проблемами, как атрофия мышц, потеря костной массы, повышенное внутричерепное давление, психологические трудности, недостаток ресурсов и длительное воздействие радиации.

Сейчас NASA и его партнёры работают над технологиями погружения в летаргический сон (вид космической гибернации) и защитными жилыми домами.

За подробностями Engadget обратился к учёному из NASA Лауре Кербер и исполнительному директору аэрокосмической инженерной компании Spaceworks Джону Брэдфорду. Беседа состоялась на симпозиуме Hello Tomorrow в Париже.

Есть много проблем, которые мешают даже просто добраться на Марс здоровым человеком.

Джон Брэдфорд

исполнительный директор Spaceworks

Будучи экспертом по пилотируемым полётам в космос, Джон Брэдфорд работает над тем, как минимизировать эти проблемы, погружая астронавтов в летаргический сон с помощью длительного охлаждения. Эта технология помогает снизить риски для экипажа и решает ряд технических и инженерных задач.

С точки зрения медицины летаргический сон помогает в нескольких аспектах. Он решает психосоциальные проблемы — во сне человек не подвержен депрессии. Появляется возможность использовать электростимуляцию, которая уменьшает мышечную атрофию и потерю костной массы. Снижается внутричерепное давление, и даже минимизируется воздействие радиации.

С технической точки зрения со спящим экипажем осуществить полётные планы NASA и SpaceX становится проще. Значительно снижается потребность в продовольствии, объёме жилого пространства и мощности.

Все эти вещи увеличивают массу системы.

Требуемая для движения энергия находится в экспоненциальной зависимости от массы. Если мы сможем уменьшить массу, это будет очень выгодно.

Джон Брэдфорд

исполнительный директор Spaceworks

Слово «летаргия» звучит пугающе. Это правда страшно. Нормальная температура тела человека — около 37°С, но в состоянии летаргии она снижается до 32-34°С — как при медицинской терапевтической гипотермии. Такой вид лечения применяется для помощи пациентам, перенёсшим инфаркт. С его помощью охлаждали мозг чемпиона по автогонкам «Формула-1» Михаэля Шумахера, чтобы уменьшить отёк. Разумеется, гипотермия требует внимательного наблюдения.

В отличие от лечебной гипотермии, которая обычно продолжается несколько дней, летаргический сон будет длиться периодами по две недели с перерывами на бодрствование: сон — пробуждение на пару дней — сон — пробуждение — и так до прибытия на Марс.

Такая схема таит в себе ряд опасностей. Понадобится рискованная длительная седация, искусственное питание, восполнение потери жидкости, агрегат для сбора отходов и точно настроенная система климат-контроля.

Для решения этих задач Spaceworks и NASA комбинируют медицинский, физиологический и фармацевтический подходы. Например, лекарства, которые заставят организм воспринимать температуру тела 32-34°С как нормальную, и трубка для подкожной эндоскопической гастростомии, которую вставляют в желудок для прямого питания. С ней перейти из летаргического сна к обычному состоянию будет проще.

Другие технологии:

• Электрическая стимуляция всех мышц тела, чтобы уменьшить мышечную атрофию.
• Кислородный капюшон для точного контроля уровня кислорода и углекислого газа.
• Датчики для мониторинга жизненно важных показателей.
• Оборудование для поддержания температурного режима.

Как видно на картинке, система жизнеобеспечения похожа на капсулы для искусственного сна из фантастических фильмов.

В итоге, как надеются учёные, получатся здоровые, счастливые астронавты и более компактные и рационально устроенные космические корабли. Размер космического аппарата NASA для доставки людей на Марс можно уменьшить почти в два раза — с 45,5 до 25,5 тон, с половиной необходимого жилого объема и четвертью мощности. Это даёт больше шансов доставить на Марс тысячи людей, которые построят жизнеспособную колонию.

Я верю, что это ключевая вещь для долгих космических полётов — на Марс или в других направлениях. Их невозможно осуществить без прорывной, принципиально новой технологии.

Джон Брэдфорд

исполнительный директор Spaceworks

После всего пережитого астронавты наверняка будут рады наконец оказаться на поверхности Марса, но на этом их испытания не закончатся.

Среди основных проблем — пониженное атмосферное давление, от которого спасёт только массивный герметичный скафандр, и низкие ночные температуры

Лаура Кербер

планетный геолог NASA и JPL

Сейчас учёные NASA трудятся над созданием более лёгких скафандров.

Другая серьёзная проблема — радиация. Марс не защищён магнитным полем, которое есть у Земли. Гравитация на Марсе составляет треть от земной, и учёные точно не знают, как это отразится на поселенцах. Им также предстоит больше узнать о марсианской пыли, в частности о том, насколько она безопасна при попадании в дыхательную систему и на кожу.

К вопросам экологии присоединяются вопросы географии. Масса суши на Марсе почти такая же, как на Земле, но вот топология Красной планеты довольно запутана.

Каньон Маринер по длине сопоставим со всеми в США. Если вы едете вдоль каньона на Rover, вы можете подумать: «Ух ты, он в три раза глубже Большого каньона! Попробуем его объехать». Но вам его не объехать.

Лаура Кербер

планетный геолог NASA и JPL

Среди прочих проблем можно упомянуть оползни, метеоритные кратеры (которые наблюдаются куда чаще, чем на Земле), углекислотные гейзеры и пыльные бури, охватывающие всю планету.

Ещё один болезненный вопрос — ресурсы.

Марс жесток: основные запасы воды находятся в местах, непригодных для жизни. Много воды на полюсах, где холодно, а вот у экватора, где намного теплее и проще выйти на орбиту, воды куда меньше.

Лаура Кербер

планетный геолог NASA и JPL

Если астронавты всё же найдут запасы воды или метана, им придётся как следует подумать, использовать их для питья или разделить на водород и кислород для ракетного топлива.

Зато, как шутит Кербер, у жизни на Марсе есть свои плюсы. Вес поселенцев Марса составит треть от земного. Они будут больше успевать за марсианский день, который длится 24 часа 40 минут. Наконец, они окажутся моложе — ведь год на Марсе примерно вдвое длиннее земного.

Учёные NASA уже использовали марсоход Curiosity для изучения радиации, атмосферы и геологии Красной планеты, но многое ещё остаётся неизвестным.

Задача будущих миссий — измерить одни и те же параметры в разных точках и собрать больше информации. Кербер хотела бы, чтобы за планетой наблюдал орбитальный аппарат с более высокой разрешающей способностью, что позволило бы учёным, например, найти ценные минералы, необходимые для поддержания жизни.

Кербер приметила идеальное место для жизни на Марсе недалеко от экватора. Этот район с мелкозернистыми породами, пригодными для строительства дорог, и утёсами, в которых можно сделать углубления для жизни.

На Марсе вы будете пользоваться передовыми технологиями — самыми продвинутыми, какие только можно себе представить. В то же время вы будете вести крайне примитивное существование.

Я представляю себе это как возвращение к эпохе пещерного человека. В пещере человек защищён от излучения и перепадов температуры. Но если вы живёте в скале, то, по крайней мере, не находитесь полностью под землёй, и можно сделать окна с неплохими видами.

Лаура Кербер

планетный геолог NASA и JPL

Вывод: добираться до Марса астронавты будут в состоянии гипотермической комы, а добравшись, поселятся в пещере и станут бороться за выживание. Кто вообще захочет на такое подписаться? Точно не тот, кто стремится оставаться моложе и весить меньше.

Кербер вспоминает объявление, которое в начале 1900-х годов разместил в газете полярный исследователь Эрнест Шеклтон: «Требуются люди для рискованного путешествия. Скромное жалованье, жуткий холод, долгие месяцы в кромешной тьме, постоянная опасность. Благополучное возвращение маловероятно, но в случае успеха — почёт и признание».