Открытый космос это не только интригующий объект исследования, но и
опасное для живых существ место. Вместе с Роскосмосом ПостНаука
решила рассказать, чем может навредить космос и что делают ученые и
инженеры для борьбы с этими факторами.В середине XX века ученые не
знали наверняка, могут ли живые существа выжить в условиях космоса.
Но благодаря полетам первопроходцев сначала животных, а затем и
людей удалось доказать, что это возможно. Рекорд самого длительного
пребывания в космосе принадлежит [1] Валерию Полякову: он провел на
станции Мир 438 суток.
Сегодня ученые продолжают обнаруживать новые факты о влиянии
космоса на организм. К примеру, в 2018 году были опубликованы
результаты исследования [2], согласно которому во время
космического полета в организме происходят изменения процесса
синтеза белков, которые исчезают после возвращения на Землю.Тем не
менее, основные группы факторов, которые влияют на здоровье
человека, известны уже давно это нетипичные условия среды, динамика
полета и психологические нагрузки. Но самую серьезную угрозу для
космонавтов представляют невесомость и ионизирующее излучение [3],
поскольку они действуют не в какой-то конкретный момент полета, а
большую часть его времени.
В космосе на околосветовой скорости перемещаются разные частицы:
ядра тяжелых элементов, ядра гелия, протоны, электроны. Потоки
таких частиц получили название космического излучения, оно наделено
очень большой энергией, достигающей до 3*1020 эВ. Основной источник
космических лучей это взрывы сверхновых звезд. Существует также
солнечное протонное излучение, которое резко усиливается из-за
вспышек на Солнце приблизительно раз в 10 лет.Ионизирующее
излучение названо так из-за характера своего воздействия на
объекты. Входящие в него частицы выбивают электроны с орбит атомов,
превращая их в ионы. Если человек попадает под ионизирующее
излучение, это приводит к нарушению работы всего его организма:
повреждается нормальное течение биохимических реакций, клеточные
структуры и ткани перестают работать должным образом. Такое
воздействие влечет за собой как мгновенные повреждения в организме,
так и отсроченные, вплоть до повреждений ДНК, повышенного риска
появления злокачественных образований и дегенеративных изменений
тканей организма.
Невесомость это состояние, которое возникает при удалении от
области действия гравитационного поля Земли. Строго говоря, в
межзвездном пространстве нет точки, где бы сила притяжения совсем
отсутствовала, но при удалении от планет ее значения крайне малы:
поэтому невесомость также называют микрогравитацией. Миллионы лет
человеческое тело эволюционировало с учетом гравитации, поэтому без
нее в организме запускается каскад процессов, задача которых
адаптироваться к новым условиям среды обитания.В отличие от земных
условий в невесомости тело не имеет опоры, а потому выключаются
мышцы, которые участвуют в поддержании позы. При этом во время
длительных космических полетов часть мышечных волокон позных мышц
мышц спины, брюшного пресса, задней поверхности бедер, ягодичных и
икроножных мышцы без нагрузки начинает атрофироваться [4]. Также
микрогравитация начинает влиять на сердечно-сосудистую систему: в
невесомости происходит перераспределение крови в направлении к
голове, это и меняет параметры работы сердца и сосудов. Длительное
пребывание в невесомости приводит к увеличению содержания кальция и
фосфора в крови за счет уменьшения количества этих веществ в
костных тканях.
Все космические корабли снабжаются пассивными средствами
экранирования, однако их недостаточно для полной защиты от
космического излучения: оно обладает очень большой энергией и может
проходить через обшивку корабля. Именно поэтому экипаж всегда
оснащают индивидуальными средствами защиты от радиации, а на
космических станциях размещают радиационные убежища, в которых
можно скрыться во время вспышек солнечной радиации. Проникающая
способность космических лучей также требует постоянного
дозиметрического контроля.Не менее важную роль в защите от
ионизирующего излучения играет правильный выбор маршрута и времени
полета. Магнитное поле Земли действует не только непосредственно у
ее поверхности, но и в прилегающем космическом пространстве.
Поэтому движение по правильно рассчитанной траектории защищает
космический транспорт от ионизирующего излучения.
Сегодня главный способ предотвращения негативного влияния
микрогравитации [5] это физические упражнения, которые направлены
на имитацию воздействия гравитации и поддержание работоспособности
организма. Так, специальная программа тренировок для космонавтов на
МКС (ее еще называют программой профилактики) включает в себя бег
на специальной дорожке и выполнение упражнений на велоэргометре,
который позволяет также тренировать мышцы рук для внекорабельной
деятельности. Космонавты пользуются специальными приспособлениями
по уменьшению негативного влияния невесомости и тренировки
ортостатической устойчивости1: такие вакуумные комплекты
представляют собой герметичные мешки, которые за счет откачки
воздуха производят отток крови к ногам. Существуют также и
специальные костюмы, которые создают нагрузку на тело с помощью
эластичного внешнего каркаса и имитируют воздействие гравитации.Для
полетов к соседним планетам нам потребуются новые технические
средства. К примеру, для борьбы с микрогравитацией при длительных
полетах можно обратиться к предложенной еще К. Э. Циолковским идее
создания искусственной гравитации [6] с помощью центробежной силы.
Если раскрутить отсек корабля в виде окружности, то предметы внутри
начнут прижиматься к его поверхности. А ионизирующее излучение
специалисты предлагают останавливать либо с помощью достаточно
толстого слоя защищающей оболочки вокруг корабля, либо созданием
искусственного электромагнитного поля, которое заменило бы
космонавтам магнитное поле Земли.ЛитератураНепревзойденный рекорд
Валерия Полякова // РоскосмосNASA Twins Study Confirms Preliminary
Findings // NASAJared J. Luxton et al. Temporal Telomere and DNA
Damage Responses in the Space Radiation Environment. 2020Robert H.
Fitts,Danny R. Riley, andJeffrey J. Widrick. Physiology of a
Microgravity EnvironmentInvited Review: Microgravity and skeletal
muscle. 2000Monica L. Gertzet al. Multi-omic, Single-Cell, and
Biochemical Profiles of Astronauts Guide Pharmacological Strategies
for Returning to Gravity. 2020Clment, G. International roadmap for
artificial gravity research. 2017
