Гибернация защитит космонавтов от радиации и снизит затраты на длительные миссии

Использование гибернации позволит уменьшить массу космического корабля и сократить количество расходных материалов.

Иллюстрация J. Bradford/NASA.

Эскиз модуля с гибернационными капсулами.

Иллюстрация ESA.

Эскиз жилого модуля.

Иллюстрация ESA.

Эскиз стандартного жилого модуля для экипажа (слева) и гибернационного (справа).

Иллюстрация ESA.

Термин "гибернация" используется в биологии для обозначения зимней спячки, а компьютерщики называют так энергосберегающий режим операционной системы. Но многим это слово знакомо по научно-фантастическим фильмам: в гибернацию на космических кораблях часто погружаются путешественники к далёким мирам.

Пожалуй, в данном случае сложно было бы подобрать более точный термин. Режим гибернации космонавтов действительно напоминает длительную спячку с замедлением большинства процессов в организме (своего рода анабиоз). По крайней мере, по версии голливудских режиссёров.

Для учёных, планирующих длительные космические экспедиции, идея погружения космонавтов в спячку выглядит более чем привлекательной – с точки зрения и экономии ресурсов, и заботы о физическом и психологическом состоянии экипажа.

Хотя способы введения людей в такое состояние пока находятся на ранних стадиях разработки, специалисты из Европейского космического агентства решили выяснить, как сама возможность гибернации может повлиять на конструкции космических кораблей и на организацию миссий в целом.

Исследование проводилось на примере миссии, в рамках которой планируется отправка экипажа из шести членов на Марс и их доставка обратно на Землю. Предполагается, что срок этой экспедиции составит пять лет.

"Мы работали над корректировкой архитектуры космического корабля, логистики, защиты от радиации, энергопотребления и общего дизайна миссии, – уточнил в пресс-релизе соавтор работы Робин Бисбрук (Robin Biesbroek) из проекта Concurrent Design Facility. – Мы рассматриваем вопрос о том, как лучше всего погрузить команду в режим спячки, что делать в случае чрезвычайных ситуаций, как управлять безопасностью и какое влияние окажет гибернация на психологию команды".

Специалисты пришли к выводу, что перед началом миссии членам экипажа потребовалось бы набрать вес (как медведям осенью). Каждый пассажир должен быть помещён в отдельную спальную капсулу. Участники миссии будут получать некий препарат, который введёт их в состояние оцепенения, схожее с настоящей зимней спячкой млекопитающих. Организм будет потреблять питательные вещества, накопленные ранее.

Капсулы с мягкой оболочкой будут поддерживать темноту и прохладу в течение 180-дневного полёта на Марс, а затем и обратно на Землю. Сразу за гибернацией последует 21-дневная фаза восстановления.

Эскиз модуля с гибернационными капсулами.

Исходя из знаний о зимней спячке животных, учёные полагают, что команду вряд ли ожидает потеря костной или мышечной массы.

Вероятно, главную опасность для экипажа будет представлять радиация. Поэтому гибернационные отсеки должны быть защищены системой экранирования (она может состоять из резервуаров с водой или специальных материалов). К тому же предыдущие исследования показывают, что гибернация сама по себе в какой-то мере защищает организм от радиации.

Поскольку весь экипаж будет "выведен из строя" на долгий срок, управлять всеми системами корабля, обнаруживать неисправности и обеспечивать техподдержку придётся искусственному интеллекту. Это означает, что при планировании подобных миссий следует уделить особое внимание автономному режиму выполнения всех операций, которые могут потребоваться.

После пробуждения экипаж будет располагаться в жилом модуле со всем необходимым.

Эскиз жилого модуля.

По расчётам исследователей, использование гибернации позволит уменьшить массу космического корабля на треть и примерно на столько же сократить количество расходных материалов. (Напомним, это расчёты для пятилетней миссии с экипажем в шесть человек).

Эскиз стандартного жилого модуля для экипажа (слева) и гибернационного (справа).

"Если бы нам удалось снизить базовую скорость метаболизма у космонавта на 75% – подобно тому, что мы наблюдаем в природе у крупных животных, впадающих в спячку, – мы могли бы существенную сэкономить на массе [корабля] и ресурсах. Это сделает долгосрочные миссии более реальными, – считает руководитель научной группы Дженнифер Нго-Ань (Jennifer Ngo-Anh).

Основная идея перевода астронавтов в длительную гибернацию на самом деле не так уж и безумна: схожий метод применяется в течение более чем двух десятилетий в качестве терапии пациентов с критическими травмами и перенёсших серьёзные операции. В большинстве крупных медицинских центров есть протоколы для индукции гипотермии, чтобы уменьшить метаболизм пациентов и выиграть время, поддерживая их в лучшей форме, чем они были бы в противном случае".

Эти методики специалисты намерены использовать в будущих работах, чтобы выяснить, какие нейронные связи в мозге животных и людей активируются или блокируются с началом гибернации.

Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о необычном способе защиты космонавтов от радиации, о шансах забеременеть в космосе и о том, что поможет покорителям Марса быстро адаптироваться к непривычным условиям.