Гибернация, криосон, анабиоз: как и зачем погружать астронавтов в спячку
По расчетам NASA, погружение космонавтов в спячку позволит уменьшить объем шаттла в 6 раз, а вес – на 52–68%. Разбираемся, как ученые пытаются ввести людей в гибернацию с помощью инертных газов и стимуляции зон мозга.
Гибернацию, криосон и анабиоз часто считают синонимами: во всех трех случаях физиологические процессы замедляются или полностью останавливаются. Различие состоит в том, как организм погружается в то или иное состояние и как выходит из него.
Криосон – охлаждение организма до экстремально низких температур с помощью жидкого азота. Чтобы кровь при этом не кристаллизовалась и не разрушила сосуды, ее заменяют на незамерзающие растворы. Сейчас таким способом хранят стволовые клетки и донорскую кровь. Живые организмы не подвергают криоконсервации, так как после нее не восстанавливаются физиологические процессы.
Некоторые организмы впадают в анабиоз – состояние, при котором процессы жизнедеятельности полностью останавливаются. Например, так делают бактерии и грибы, чтобы выжить при экстремально низких температурах. Млекопитающие не впадают в анабиоз – у них жизненные процессы замедляются, но не останавливаются.
Гибернация, или гипобиоз, – состояние замедления физиологических процессов, когда снижаются температура тела, частота дыхания и сердцебиения, активность метаболизма. Это происходит с животными, впадающими в сезонную спячку, например, медведями, сурками, летучими мышами. После пробуждения функции их организма восстанавливаются. Для полетов в космосе ученые пытаются погрузить человека именно в гибернацию.
Зачем космонавтам спать в полете
В гибернации космонавтам не потребуется питание в привычном виде – необходимые организму вещества будут поставляться через систему жизнеобеспечения. За счет сокращения запасов пищи и воды на борту вес шаттла уменьшится, и для полета понадобится меньше топлива.
Космические корабли станут компактнее, так как астронавты будут лежать в капсулах сна, не передвигаясь по салону. Агентство NASA рассчитало, что для экипажа из 4–6 человек объем жилого модуля сократится в шесть раз, а суммарная масса снаряжения, продуктов питания и личных вещей – на 52–68%.
В состоянии гибернации организм лучше защищен от радиации, чем при бодрствовании. Это выяснили ученые из Болонского университета: они искусственно ввели крыс в спячку и подвергли их рентгеновскому излучению. Анализ тканей органов показал, что для животных в гибернации радиация была менее опасной по сравнению с крысами, которых облучали в состоянии активности.
Гибернация будет полезна и для сохранения психического здоровья экипажа.
Как ученые пытаются вызвать искусственную гибернацию
«Технологии искусственного гипобиоза» – совместный проект Фонда перспективных исследований и Института биофизики клетки РАН. Целью исследований было создать препарат, который погружал бы человека в искусственную спячку.
Проект завершился в 2018 году: ученые разработали сложную фармацевтическую композицию, включающую также инертный газ ксенон. Препарат тестировали на кроликах и крысах, у которых после укола на 7°C понижалась температура и на 70% замедлялся метаболизм. Через 10–15 часов животные возвращались к нормальному состоянию.
После того как препарат пройдет доклинические испытания на токсичность, начнется разработка технологии для людей.
В спячке температура тела животных снижается, поэтому возможно, что так же получится вызвать гибернацию у человека. Краткосрочную искусственную гипотермию (снижение температуры) уже сейчас применяют в медицине, например, во время реанимации при остановке сердца.
Через катетер в вену вводят охлаждающий раствор, который циркулирует в организме и замедляет метаболизм. Это позволяет отложить наступление необратимых повреждений мозга, вызванных нехваткой кислорода. У врачей появляется больше времени на реанимацию. Главная проблема при гипотермии – купировать нарушение функций различных органов, вызванное избыточным переохлаждением.
Технические аспекты
Ученые из университета в Мюнхене, Европейское космическое агентство (ESA) и аэрокосмическая инженерная компания SpaceWorks независимо друг от друга представили проекты того, как будет выглядеть полет в космос, если погрузить космонавтов в гибернацию. В концептах описывается устройство капсулы для сна, системы жизнеобеспечения и другие технические аспекты.
Капсула для сна. Ученые из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана предлагают разработать специальные контейнеры, в которых космонавты будут находиться во время гибернации. В капсулах с мягкой оболочкой будут поддерживаться оптимальные условия для спячки: приглушенное освещение, температура ниже 10°C, высокая влажность. Для контроля за состоянием здоровья каждого космонавта понадобятся датчики. Аналогичный проект с одиночными капсулами разработало Европейское космическое агентство.
Концепт капсул для гибернации от Европейского космического агентства. SpaceWorks предлагает другой подход: вместо одиночных капсул поместить членов экипажа в общую цилиндрическую камеру. Она должна будет вращаться, создавая искусственную гравитацию для поддержания тонуса опорно-двигательного аппарата и сосудов.
Система жизнеобеспечения. SpaceWorks предлагает разработать систему капельниц, которая будет поставлять астронавтам питательные вещества внутривенно. Европейское космическое агентство, наоборот, считает, что в гибернации люди смогут выживать, как животные, впадающие в естественную спячку, – получать углеводы и белки из накопленной жировой ткани.
Согласно всем трем концептам, каждый космонавт будет проводить в гибернации не больше определенного промежутка времени за один раз. Пробуждения понадобятся главным образом для того, чтобы проверить здоровье и по необходимости подлечиться. Во время бодрствования члены экипажа также смогут разнообразить питание, при наличии связи пообщаться с близкими.
Возможно, космонавты будут просыпаться по очереди, чтобы всегда бодрствовали 1–2 человека. Они наблюдали бы за состоянием остальных, проверяли точность маршрута и состояние корабля, вели отчеты и связывались с Землей. Но допускается, что эту роль сможет выполнять искусственный интеллект.
При этом некоторые ученые считают, что погрузить человека в состояние, похожее на спячку, получится только на короткое время – например, для операции. Нейробиолог Крейг Хеллер из Стэнфордского университета утверждает, что длительная гибернация космонавтов невозможна. Во время полета астронавты активно занимаются спортом, но их мышцы все равно теряют массу – по словам ученого, несколько месяцев во сне без движения просто разрушат организм.
trends.rbc.ru
Вверх▲
Отзывы читателей (0)
Написать отзыв▼
Архив рубрики / Другие статьи этого номера 11 (1430) от 15 марта 2022 года
чтобы помнили
дикая природа
проблема на транспортеКуряне жалуются на двойное списание средств при оплате проезда картой
городская среда
чтобы помнили
нужны свидетели
будь осторожен!
скандал
происшествия
происшествия
происшествия
происшествия
происшествия
большой баскетбол
удар, еще удар!
пьедестал почета
у канатов ринга
техобслуживание
контрольная закупка
юридическая консультация
уфссп разъясняет
вопрос прокурору
не пропустите! • реклама
профилактика • реклама
осторожно!
огород на подоконнике
залог будущего урожая
лицо номера
