Человечество тысячелетиями смотрело на звёзды, приписывая космическим телам невероятные способности. С тех пор наука существенно расширила границы нашего мира, но даже сегодня вывести человека за пределы Земли – это крайне сложная задача. В ближайшее время NASA готовит пилотируемый полёт на Луну, ну а Илон Маск грезит путешествием на Марс. Учёные рассказывают о строительстве полноценных колоний, но в настоящее время все эти технологии существуют только на бумаге. Перед исследователями стоит проблема создания сверхпрочных и лёгких материалов, способных противостоять высоким температурам и радиации. Потребуется переосмыслить системы жизнеобеспечения, не говоря уже о социальной составляющей космонавтов. Но на первый план выходит скорость, ведь именно этот показатель определит, как быстро мы сможем добраться до планет Солнечной системы. Существующие разработки позволяют долететь до Марса за 2 года. В ходе масштабных тестов выяснилось, что организм человека так долго не выдержит, а виной всему целый ряд проблем, решение которых найти нам ещё только предстоит.
В рамках эксперимента учёные доказали, что долговременное присутствие млекопитающих в космосе приведёт к крайне опасным последствиям, а сегодня не существует технологий, способных обойти физические ограничения. Давно известно, что находящиеся на орбите космонавты со временем теряют плотность костной ткани. Микрогравитация кажется заманчивой передышкой для человеческого скелета, вынужденного всю жизнь выдерживать силу земного притяжения. Но на самом деле именно борьба с силой притяжение позволяет нам вести привычный образ жизни. Как выяснили учёные NASA, длительное пребывание в космосе серьёзно сказывается на плотности костной ткани, а со временем последствия становятся необратимыми. Недавнее исследование, проведённое с участием мышей на Международной космической станции (МКС), дало учёным новое понимание механизма этого процесса. Оказалось, что снижение плотности костей связано не с космической радиацией, отсутствием солнечного света или другими глобальными факторами. Эксперимент, в ходе которого грызуны провели 37 дней в условиях невесомости, показал, что больше всего страдают те кости, которые на Земле испытывают максимальную нагрузку.
Когда исследователи сравнили скелеты находившихся в космосе мышей с их земными собратьями, то обнаружилось любопытное явление: бедренные кости, особенно в местах соединения с суставами, оказались буквально изрешечены отверстиями. В то же время поясничный отдел позвоночника практически не изменился. Этот результат говорит о том, что кости, несущие нагрузку на Земле, в условиях микрогравитации разрушаются в первую очередь. Это можно сравнить с принципом «используй или потеряешь», известным в нейробиологии. Проще говоря, если кость не выполняет свою привычную функцию, она начинает очень быстро деградировать. Подтверждением этой гипотезы стали эксперименты на Земле: у мышей, ограниченных в движении, также наблюдалась потеря плотности в несущих костях, но не в такой степени, как у их космических «коллег». Если бы основным фактором потери костной массы была радиация, повреждения затронули бы всю костную систему. Вот только наблюдения показывают обратное: кости разрушаются не снаружи внутрь, а наоборот, ведь их повреждение начинается изнутри. Шейка бедренной кости, несмотря на плотный внешний слой, потеряла значительный объём внутренней структуры всего за 37 дней в космосе. Важно отметить, что радиационное воздействие, которому подвергались мыши на МКС, было в десятки раз ниже, чем в моделируемых экспериментах, где радиация вызывала аналогичные повреждения. Это доказывает, что именно отсутствие нагрузки, а не радиация, является ключевым фактором потери костной массы.
Учёные пишут, что для человека потеря костной массы во время космического полёта может обернуться серьёзными проблемами. Астронавты теряют в среднем 1% плотности костной ткани в месяц, что в 10 раз превышает темпы развития остеопороза на Земле. Более того, этот процесс может быть необратимым, а значит, после возвращения на Землю кости остаются ослабленными, увеличивая риск переломов. Особенно тревожными кажутся результаты эксперимента с молодыми мышами. Их бедренные кости, которые должны были продолжать расти, неожиданно быстро окостенели. Это может свидетельствовать о том, что микрогравитация не только разрушает уже сформировавшуюся костную ткань, но и вмешивается в процессы роста, что ставит под сомнение возможность долгосрочного пребывания человека в космосе. Это значит, что люди не могут годами лететь на Марс, ведь в этом случае способность прямохождения будет утеряна. Нужно ускорить полёт в десятки раз, и только в этом случае удастся добиться значимого результата. Но всё это без учёта радиации, полностью защититься от которой мы в космосе пока не способны.
Команда NASA намерена продолжить изучение этого вопроса, разрабатывая стратегии защиты космонавтов. Похоже, правильная диета не способна оказать заметного влияния на плотность костей. При этом физические нагрузки, такие как беговые дорожки с ремнями безопасности или тренажеры, имитирующие поднятие тяжестей, могут оказаться эффективными. Таким образом, будущее долгосрочных космических миссий зависит от того, смогут ли учёные найти способы поддержания здоровья скелета в условиях невесомости. Многие говорят о том, что отправившиеся на Марс люди получат билет в один конец. Чтобы этого не произошло, нужно как следует подготовиться, но пока нужных технологий у нас нет.
