[Перевод] Анабиоз для длительных космических путешествий скоро станет реальностью
Представление художника о камерах для анабиоза от Spaceworks
7 октября 2006 года Мицутака Утикоси [Mitsutaka Uchikoshi], поев шашлычков на горе Рокко в западной Японии, решил пойти вниз с горы пешком, а не ехать на канатной дороге. Он потерялся, поскользнулся, сломал таз и, поскольку рядом не оказалось никого, кто бы мог ему помочь, потерял сознание. Через 24 дня проходивший мимо альпинист нашёл Утикоси. Температура его тела упала до 22 °C, его пульс едва прощупывался, а метаболизм почти остановился. Несмотря на отказ многих органов и серьёзную потерю крови, без еды и воды он выжил, и затем полностью восстановился.
Случай с Утикоси назвали первым документированным случаем впадения человека в спячку. Его история сразу же привлекла внимание медицинской общественности, понадеявшейся разработать новые методы терапии.
Среди медиков был и Джон Брэдфорд, президент американской компании Spaceworks из Атланты, шт. Джорджия, разрабатывающей технологии исследования космоса. Брэдфорд, однако, не собирался разрабатывать новые методы лечения; он хотел найти способ вводить людей в анабиоз на длительных межзвёздных перелётах.
«Я большой поклонник научной фантастики, так что тут дело ещё в том, чтобы сделать небольшую её часть реальной, — говорит Брэдфорд. — Но я в первую очередь инженер, работающий над пилотируемыми миссиями на Марс и на других направлениях в нашей Солнечной системе. С этой точки зрения анабиоз вполне оправдан». Если команда спит, ей нужно меньше еды и систем для поддержания жизни, и это ощутимо уменьшает общую массу корабля и стоимость миссии.
Брэдфорд с его командой сконцентрировались на «терапевтической гипотермии», хорошо отработанной процедуре, используемой в госпиталях по всему миру, проведённой на тысячах пациентов для борьбы с сердечными приступами и травмами мозга. По этой схеме тело медленно охлаждают до температур в 32–34 °C, примерно на 1 градус в час, и это замедляет сердцебиение и уменьшает давление крови, что даёт медикам больше времени на работу со сложными проблемами в сердце и мозге. Обычно пациент остаётся в таком состоянии стазиса 2–4 дня, хотя были случаи, когда медики продляли его до двух недель — безо всяких осложнений. Случай Утикоси показал, что можно выжить и при более длительной процедуре охлаждения.
«Наша цель перейти от дней и недель к месяцам», — говорит Брэдфорд. Он утверждает, что медицинское оборудование, используемое для терапевтической гипотермии, можно легко переделать на автоматический режим и подготовить для космоса. Оно уже маленькое, потребляет мало энергии, простое в использовании и достаточно портативное, чтобы его можно было перевозить в машинах «скорой помощи».
Оборудование для гипотермии
Комната для анабиоза от Spaceworks будет выглядеть примерно так, как её изображают в н/ф-фильмах, но с некоторыми ключевыми отличиями. «У индивидуальных камер для анабиоза есть преимущества. Можно контролировать температуру каждого человека. Они придутся кстати в случае опасности, например, распространения патогена», — говорит Брэдфорд. Но такой вариант добавит слишком много веса кораблю. Поэтому инженеры компании склоняются к открытым и разделяемым комнатам для анабиоза. «Там будут роботизированные манипуляторы и системы слежения, заботящиеся о пассажирах. У них будут небольшие носовые трубки для охлаждения, а также системы для нагрева, возвращающие их обратно из анабиоза».
Представление художника о камере для анабиоза
В реальности схема анабиоза тоже будет отличаться от голливудского представления. Команда не будет спать всю дорогу. Компания беседовала с медицинскими экспертами, и большинство из них соглашаются, что короткие повторяющиеся циклы входа и выхода из анабиоза будут безопаснее, чем один долгий. Одна из причин — один из членов экипажа всегда будет бодрствовать и сможет следить за корабельными системами и реагировать на непредвиденные события. «Поэтому в ближайшее время, через 20–40 лет, мы сможем достичь анабиоза длительностью в пару недель», — говорит Брэдфорд.
Но есть и трудности. Наши тела не приспособлены к низкой гравитации. Кости и мускулы, освобождённые от необходимости поддерживать вес, постепенно теряют массу до такого состояния, в котором люди превращаются в инвалидов. Сердце, разработанное для прокачки крови вверх до мозга, борясь с гравитацией, в космосе справляется с работой слишком хорошо. Поэтому космонавты страдают от повышенного внутричерепного давления, что приводит к проблемам со зрением. Одно из решений — постройка корабля с искусственной гравитацией, но это, по-видимому, будет очень дорого. Ещё одно — заставлять команду много заниматься, как это делают на борту МКС. Но ведь они не смогут выполнять упражнения, находясь в анабиозе. Или смогут?
«У нас есть идеи по поводу того, как упражнять их», — говорит Брэдфорд. Одна из идей — «нейромускульная электростимуляция», во время которой небольшие электрические импульсы передаются через тело, и заставляют мускулы сокращаться. «Результаты использования этой техники для предотвращения атрофии мускулов у пациентов, находящихся в коме, многообещающие», — говорит Брэдфорд. В космосе это можно дополнить лекарствами для уменьшения влияния невесомости на массу костей.
А для борьбы с увеличенным внутричерепным давлением как раз используется терапевтическая гипотермия.
Компания хочет начать тесты на животных в 2018 году, а затем перейти на тесты со здоровыми людьми, и, возможно, проводить эксперименты на МКС. Но видение компании простирается гораздо дальше полётов на Марс или на Юпитер. Они уже задумываются о поддержки корабля с сотнями пассажиров для межзвёздного полёта. Брэдфорд считает реалистичной систему, уменьшающую температуру тела на несколько градусов, метаболизм на 50–70%, и удлиняющую время анабиоза от нескольких недель до нескольких месяцев.
А что насчёт криокапсул из голливудских фильмов, в которых межзвёздные путешественники способны спать годами? Ведь путешествие в по-настоящему глубокий космос займёт десятки, если не сотни и тысячи лет, не так ли?
Но голливуд всё не так понял, реальность гораздо безумнее.
«Наши планы по колонизации Вселенной просты, нам не нужны модные штуки, нарушающие законы физики», — говорит Джон Элис, физик из ЦЕРН. Как он рассказал мне на конференции в 2015 году:
Это позволяет теория относительности. Возьмём Альфа Центавра, находящуюся в 4,3 световых лет от нас. Если бы мы могли разогнать корабль до 0,8 от скорости света, в дело вступило бы замедление времени. Путь занял бы пять лет по Земным часам, но всего лишь несколько месяцев по часам корабля. И чем ближе скорость к скорости света, тем короче будет путь для команды. Космонавтам будущего понадобятся всего несколько месяцев полёта».
