Гибернация — не научная фантастика? ESA исследует возможности для полётов к Марсу и в дальний космос⁠⁠

Гибернация может стать лучшим решением для повышения безопасности и снижения стоимости продолжительных миссий в дальний космос. Она позволит снизить запасы пищи, воды, воздуха и расходных материалов, в результате — уменьшить размеры космического аппарата на треть. Состояние пониженного метаболизма поможет сохранить физическое и психологическое здоровье экипажа. По крайней мере так утверждают авторы исследования ESA.

В исследовании предлагаются практические инженерные решения для разработки специальных мягких капсул для астронавтов. В них должен быть приглушённый свет и тишина, температура до 10°C и высокая влажность. Этого будет достаточно для понижения метаболизма астронавтов до 25% от нормальной уровня. Специальные костюмы помогут избежать перегрева, в них члены экипажа будут стеснены в движениях, но не полностью ограничены. Для защиты от радиации каждую капсулу планируется окружить контейнерами с водой.

«Пилотируемая экспедиция к Марсу займёт два года, инженеры исходят из расчёта потребления 30 кг на человека в день (пища, вода, кислород и другие расходные материалы), плюс необходимая защита от радиации. Состояние оцепенения (torpor) при гибернации поможет не только радикально снизить массу требуемых для жизнеобеспечения грузов, но и свести к минимуму уровень скуки, одиночества, агрессии, связанные с длительным пребыванием в космическом корабле», — рассказывает Дженнифер Нго-Ань, одна из авторов исследования ESA.

Во время гибернации экипажа, вахту будет нести бортовой компьютер. Он же будет вести мониторинг базовых жизненных показателей астронавтов.

Бурые медведи, обладая сходной с человеком массой, рассматриваются в исследовании наиболее близкой ролевой моделью. Как и медведи перед зимней спячкой астронавты должны будут налечь на еду перед полётом, сильно прибавив в телесном жире (медведи после зимней спячки теряют 25—40% в весе). По задумке учёных, гибернация предотвратит атрофию мышц и костей, защитив от повреждения тканей. При этом, женщины могут стать предпочтительными кандидатами — более низкий уровень тестостерона, по-видимому, способствуют длительной спячке у млекопитающих. В этом уверен Александр Шукер, профессор медицины Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене.

Наработки США и России

Аналогичное исследование в 2014 году провело NASA в рамках программы передовых инновационных исследований (за наводку — отдельное спасибо нашему читателю Алексею Нистратову). В нём содержится более проработанная концепция гибернации экипажа при полёте к Марсу. Там же — несколько примеров гибернации людей вследствие несчастных случаев и практика терапевтической гипотермии длительностью до 14 дней (введение в бессознательное состояние пациентов с понижением температуры тела на 5—10 градусов). Основной вывод исследования NASA — у человечества есть все необходимые технологии для осуществимости гибернации. Для подстраховки предлагалось организовать посменное пробуждение членов экипажа для дежурства в течение 200-дневного перелёта к Марсу и обратно.

Интересно, что само понятие гипобиоза (hypo – пониженная, biosis – жизнь) было впервые введено в нашей стране. По поручению Сергея Королёва в 1961 г. разработку средств спасения космонавтов при длительных космических полетах в рамках программы создания тяжёлых марсианских кораблей (ТМК) возглавил д.м.н. Николай Тимофеев, специалист в области авиационной и космической медицины. За счёт введения в гипобиоз предполагалось спасение экипажа в случае отказа стационарных систем жизнеобеспечения. Задача изучалась более 30 лет в ГНИИИ АиКМ, а позднее в ИМБП РАН и Институтах физиологии и фармакологии РАМН.

Было выяснено, что все разновидности естественной спячки у животных проходят через поверхностный (нормотермический) гипобиоз при условии иммобилизации или создания гипоксическо-гиперкапнической газовой среды (недостаток О2/избыток СО2). Глубокий гипобиоз требует лишь создания и поддержания необходимого уровня температуры среды. Для человека температурный диапазон глубокого гипоза находится в пределах от 30 до 27°С. При этом общий уровень метаболизма снижается на 70—80% от нормы.

Переходим к практике

Тем не менее, возможность погружения человека в гипобиоз/гибернацию остаётся пока теоретической, и до практического использования требует решения ещё множества научных задач. Пробуждение с сохранением когнитивных функций и реабилитация, защита в бессознательном состоянии от различных поражающих факторов во время длительного космического полёта (прежде всего, от радиации) — лишь одни из них. Поэтому говорить о начале практического этапа пока рано — за первым исследованием ESA последуют долгие годы научных экспериментов. Но сама идея «выключения» экипажа на время длительных перелётов перестала быть теорией — к поиску практических путей её реализации начинают подключаться конструкторы.

Per aspera ad astra.