Астронавты в условиях микрогравитации испытывают значительные изменения в сердечно-лёгочной системе, следует из исследования учёных Австралийского национального университета (ANU). Группа экспертов по космической медицине разработала математическую модель, которая позволяет спрогнозировать угрозы безопасности астронавтов во время полёта и пребывания на Марсе.
Модель также позволяет оценить влияние краткосрочных и длительных миссий, в рамках полётов за пределы низкой околоземной орбиты и системы Земля-Луна.
Группу исследователей возглавил научный сотрудник Колледжа здоровья и медицины ANU доктор Лекс ван Лун. Он и его команда отмечают, что наибольшую опасность для людей во время длительных космических полётов представляют условия невесомости.
В сочетании с излучением Солнца и других источников микрогравитация вызывает фундаментальные изменения в организмах астронавтов. Многочисленные исследования на борту МКС показывают, что микрогравитация вызывает атрофию мышц, а также влияет на функции органов. В частности, на сердце и его способность перекачивать кровь через систему артерий и вен.
Ван Лун отмечает, что текущее исследование будет полезно для предполагаемых полётов на Марс и коммерческого космического сектора. Он пишет, что путешествие на Марс занимает от шести до семи месяцев, данного времени достаточно для вероятных изменений структуры кровеносных сосудов и функционирования сердца.
С появлением частных космических компаний, таких как SpaceX и Blue Origin, у состоятельных людей появилось больше возможностей для полётов в космос. При помощи математической модели получится узнать, позволит ли здоровье отдельных астронавтов долететь до Марса.
Длительное пребывание в невесомости способно привести к замедлению производительности сердца, заявила соавтор исследования астрофизик и регистратор неотложной медицины доктор Эмма Такер. Это обусловлено отсутствием необходимости работать в полную силу, чтобы перекачивать кровь по всему телу.
Такер пишет, что во время пребывания на Земле гравитация притягивает жидкость к нижней половине тела человека, следствием этого является опухание ног у некоторых людей к концу дня. В космосе данное притяжение отсутствует, в результате этого жидкость смещается в верхнюю половину тела. Это явление заставляет мозг думать, что содержание жидкости в организме повышено, приводя к частому мочеиспусканию. Астронавты не ощущают жажду и меньше пьют, что вызывает обезвоживание.
Именно по этим причинам вернувшиеся с МКС астронавты теряют сознание и часто нуждаются в транспортировке на инвалидных колясках, подчёркивает Такер. Чем дольше человек остаётся в космосе, тем выше вероятность того, что он будет испытывать истощение при возвращении на Землю и сложнее адаптироваться к гравитации.
Модель исследователей основана на алгоритме машинного обучения, который использует данные астронавтов, собранные в ходе предыдущих экспедиций на МКС и полётов «Аполлонов», для моделирования рисков, связанных с путешествиями на Марс.
Тестирование показало, что модель способна имитировать ключевые гемодинамические изменения сердечно-сосудистой системы после длительного полёта, а также в условиях различных гравитационных и жидкостных нагрузок. Результаты исследований демонстрируют, что астронавты способны функционировать после месяцев, проведённых в условиях микрогравитации. В перспективе учёные намерены расширить возможности модели путём включения в неё данных о коммерческих космических полётах.
Возможно, учёным удастся смоделировать последствия длительного воздействия микрогравитации на развитие детей и плода. Это исследование будет иметь решающее значение на случай отправки людей на Луну, Марс и другие тела, чтобы оставаться там в течение длительного срока.
Научная работа «Computational modeling of orthostatic intolerance for travel to Mars» опубликована 9 августа 2022 года в журнале npj Microgravity (DOI: 10.1038/s41526-022-00219-2).
