Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Методология науки
Избранное
Публичные лекции
Лекции для школьников
Библиотека «Династии»
Интервью
Опубликовано полностью
В популярных журналах
«В мире науки»
«Знание — сила»
«Квант»
«Квантик»
«Кот Шрёдингера»
«Наука и жизнь»
«Наука из первых рук»
«Популярная механика»
«Потенциал»: Химия. Биология. Медицина
«Потенциал»: Математика. Физика. Информатика
«Природа»
«Троицкий вариант»
«Химия и жизнь»
«Что нового...»
«Экология и жизнь»
Из Книжного клуба
Статьи наших друзей
Статьи лауреатов «Династии»
Выставка
Происхождение жизни
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Новости науки

 
20.02
Экстракт из старых сородичей ускоряет старение

16.02
Открыт бензольный дикатион — пирамида с шестикоординационным углеродом

15.02
Детектор ATLAS увидел рассеяние света на свете

14.02
Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

13.02
Эволюционные последствия генных дупликаций удалось оценить количественно






Главная / Библиотека / В популярных журналах / «Популярная механика» версия для печати

Спасти рядового Алекса

Ася Казанцева
«Популярная механика» №9, 2016

Космическая медицина: 56 000 000 км до больницы («Популярная механика» №9, 2016)

Для того чтобы покинуть околоземную орбиту и начать бороздить просторы Вселенной, недостаточно построить более совершенные корабли. Необходима также более совершенная медицина, позволяющая надеяться, что экипаж останется живым в течение всего полета.

Допустим, вы летите на Марс. Половина пути уже пройдена, еще три месяца — и вы у цели. Ваш корабль неплохо экранирован от солнечной радиации, и члены экипажа чувствуют себя нормально. Все, кроме одного вашего коллеги, Алекса, который уже несколько недель страдает от боли в животе. У вас нет возможности обследовать его так же хорошо, как это сделали бы врачи на Земле, но вы по крайней мере можете сделать ему УЗИ, и то, что вы видите на экране, вам очень не нравится. Похоже, у него опухоль прямой кишки, и похоже, она уже начала давать метастазы.

Вы понимаете, что земные врачи наверняка спасли бы Алекса — не говоря уже о том, что на Земле этот молодой лось в принципе бы не заболел. А еще вы понимаете, что, если бы даже вы могли развернуть корабль и погубить миссию, которую США, Россия, Европа и Канада готовили последние 15 лет, Алекса это вряд ли спасло бы — ионизирующее излучение, по-видимому, привело к возникновению опухоли, которая развивается очень быстро. Алекс тоже прекрасно все это понимает и мрачно шутит о том, как именно вам предстоит избавляться от его трупа.

Выдыхайте. Сейчас 2016 год, а не 2035-й. Еще никто никуда не летит. Точнее, наоборот, все летают на МКС, и там проводится множество биологических и медицинских экспериментов. Еще больше экспериментов проходит на Земле — с расчетом на то, что их результаты пригодятся для дальних космических полетов. Например, именно на Земле Камаль Датта и его коллеги подвергали мышей воздействию ионизирующего излучения, чтобы затем исследовать те молекулярные поломки, которые, как выяснилось, в первую очередь повышают вероятность именно рака прямой кишки.

Почему покидать Землю опасно?

Ключевых проблем две: радиация и невесомость. При этом на МКС, которая летает в пределах воздействия магнитного поля Земли, космонавты подвержены облучению меньше, чем если бы они летали на Луну или на Марс, но зато они месяцами живут в условиях микрогравитации. В далеких полетах, возможно, будет применяться искусственная сила тяжести, но вот радиация будет воздействовать на космонавтов гораздо сильнее.

Астронавты, братья-близнецы Скотт Келли и Майкл Келли («Популярная механика» №9, 2016)

Эксперимент с близнецами
На фото два астронавта — Скотт Келли и Майкл Келли. А еще они — братья-близнецы. В прошлом году Скотт отправился в долговременную экспедицию на МКС, а брат остался на Земле. Смысл эксперимента, который завершился с возвращением Скотта после 12 месяцев на орбите, состоит в том, чтобы тщательно отследить все изменения, возникшие в организме Скотта в ходе полета, сравнив их с процессами, протекавшими в то же время в генетически идентичном организме брата

Мы эволюционировали в условиях земного притяжения, и его исчезновение сразу отражается на самочувствии человека — это называется синдромом космической адаптации. Нарушается работа вестибулярного аппарата. Человек может испытывать тошноту. Возникают нарушения зрения или даже галлюцинации. Кровь приливает к верхней части тела, что заметно даже на фотографиях — лица космонавтов становятся припухлыми. В долгосрочной перспективе отсутствие силы тяжести вызывает физиологические перестройки, которые впоследствии помешают хорошо чувствовать себя на Земле. Прежде всего происходит атрофия мышц. Работа физиологов из Университета Болл в Индиане, включавшая биопсию икроножных и камбаловидных мышц девяти космонавтов МКС с последующим микроскопическим исследованием фибрилл, показала, что, несмотря на интенсивные физические упражнения во время полета, толщина мышечных волокон снижается в среднем на 20%, а сила сокращения — вплоть до 55%.

Эта проблема начинает выглядеть особенно угрожающей, если мы вспомним, что сердце — это тоже мышца, и от него тоже требуется меньше усилий, чтобы перекачивать кровь в невесомости. В самом деле, и эксперименты на животных, и наблюдения за людьми показывают, что отсутствие силы тяжести приводит к снижению частоты сердечных сокращений, снижению диастолического давления, к аритмии. Кроме того, длительное пребывание в невесомости снижает плотность костей, а значит — вместе с необходимостью заново учиться управлять движениями! — повышает риск возникновения переломов после возвращения на Землю.

Здоровье, пол и космос

Схема «Здоровье, пол и космос» («Популярная механика» №9, 2016)
Говоря о факторах, влияющих на состояние здоровья человека на борту космического аппарата, мы порой забываем, что человек бывает двух разных полов, а мужчины и женщины имеют между собой значительные психофизиологические различия. Многие из этих различий проявляются в обычной земной обстановке, другие выявляются после пребывания на орбите. Схема описывает некоторые из них.

Пребывание в космосе влияет на организм и на клеточном уровне. Например, эксперименты на животных позволили установить, что нарушаются процессы миграции клеток при заживлении ран. Также установлено, что снижается количество Т-лимфоцитов в иммунной системе — впрочем, это скорее результат не отсутствия силы тяжести, а воздействия космического излучения.

По оценке NASA, за шесть месяцев на МКС астронавт получает дозу облучения, эквивалентную 160 миллизивертам — в 66 раз больше, чем среднестатистический землянин в течение года. За трехлетний полет на Марс и обратно астронавт получит по крайней мере 1200 миллизивертов — несмотря на все меры по экранированию корабля и только в том случае, если экипаж будет своевременно узнавать о всплесках солнечной активности и отсиживаться в специально защищенном убежище.

Врач-радиолог Френсис Кукинотта в 2006 году писал в журнале Lancet Oncology, что во время полета на Марс протоны, электроны и высокоэнергетические ионы тяжелых элементов будут бомбардировать корабль с такой интенсивностью, что ядро каждой клетки тела космонавта будет сталкиваться с протоном или электроном раз в несколько дней, а с ионом тяжелого элемента — по крайней мере раз в месяц. Эти события ведут к повреждению ДНК и многократно увеличивают риск злокачественного перерождения клеток. Лейкемия, рак груди, щитовидной железы, легких и кишечника будут настолько обыденным событием на космических кораблях, что, по оценке автора, риск смерти от рака в ходе полета к Марсу будет составлять порядка 5%.

56 000 000 километров до ближайшей больницы

Пять лет назад человечество бурно отмечало юбилей полета Юрия Гагарина. Не остались в стороне и канадские специалисты по космической медицине Дэвид Уильямс и Мэтью Тюрнок. Они опубликовали обзорную статью с амбициозным названием «Исследование космоса человеком в следующие 50 лет», посвященную именно вопросу о том, в какой степени мы можем надеяться летать в космос сами, а не только отправлять туда роботов, несмотря на нашу хрупкую и ненадежную биологическую природу.

До недавнего времени, пишут исследователи, самой важной задачей в космической медицине было предотвращение тяжелых ситуаций. На МКС отправляют только абсолютно здоровых людей, а в случае возникновения каких-либо серьезных проблем их можно оттуда эвакуировать. Тем не менее с увеличением численности экипажа МКС пропорционально вырастает и вероятность того, что кто-нибудь из космонавтов заболеет на орбите. Еще выше она становится благодаря появлению космических туристов — хотя они тоже проходят медицинское обследование, но все же в мире не так много людей, которые одновременно готовы и заплатить за свой отпуск $20 млн, и при этом безукоризненно здоровы. Но самое главное — возможность отправить заболевшего человека на Землю существует, пока мы говорим об орбитальных полетах, и начисто исчезает, как только речь заходит об экспедиции на Марс.

Что можно сделать, если космонавту требуется серьезное хирургическое вмешательство? Основные надежды исследователи возлагают на телемедицину, в том числе удаленное управление манипуляторами робота-хирурга. Этот подход уже положительно зарекомендовал себя на полярных станциях и потенциально позволяет провести любую операцию. К сожалению, не факт, что Алекс перенесет ее благополучно — просто из-за непреодолимых проблем со связью. При максимальном сближении Земли и Марса расстояние между ними составляет 56 млн километров. Электромагнитная волна способна преодолеть эту дистанцию примерно за три минуты, и столько же ей понадобится, чтобы вернуться обратно. Неплохо, чтобы получить консультацию от коллег, но слишком долго для выполнения операции в реальном времени.

Роботизированная хирургическая система

Роботизированная хирургическая система, предназначенная для операций на мозге («Популярная механика» №9, 2016)

Роботизированная хирургическая система, предназначенная для операций на мозге, — прямой наследник роботизированной руки, первоначально разработанной Канадским космическим агентством для перемещения грузов в космосе

Роботизированная хирургическая система

Получается, в команде должен быть невероятно высококвалифицированный хирург, способный манипулировать инструментами робота на месте, без серьезной помощи с Земли, независимо от того, какую именно операцию придется делать — на позвоночнике, на печени или на мозге. И да, желательно, чтобы это был не сам Алекс. Кроме того, стоит надеяться на то, что за предстоящие двадцать лет принципиально расширятся и возможности фармакологического лечения, и большинство болезней, требующих сегодня хирургического вмешательства, будет несложно остановить с помощью лекарств, в том числе созданных специально для Алекса прямо в корабельной лаборатории. Во всяком случае, выдуманная история его болезни показывает, что для покорения космоса требуются исследователи самых разных специальностей, и памятники за покорение Марса будут ставить не только физикам и астронавтам, но и — может быть, прежде всего — фармакологам и врачам, чья работа сделает дальнейшее освоение мира в принципе возможным.

Из космоса с любовью

Земные исследования помогают развивать медицину в космосе, но верно и обратное: исследования в космосе помогают развивать медицину и здравоохранение на Земле.
В космосе важен каждый грамм и каждый вольт, и поэтому за десятилетия полетов инженеры разработали множество высокоэффективных систем очистки воды на борту станций. Некоторые их принципы, например обеззараживание с помощью йодосодержащих смол, сегодня активно внедряются в засушливых регионах Африки.
Для мониторинга здоровья космонавтов был разработан компактный прибор, позволяющий оценивать содержание оксида азота в выдыхаемом воздухе (его повышение может сигнализировать о ранней стадии воспаления дыхательных путей). Такие измерения важны и на Земле — для контроля за состоянием легких у больных астмой.
У людей, переболевших ветряной оспой, в условиях снижения иммунитета возможна новая вспышка активности вируса — на этот раз в виде опоясывающего лишая. Заболевание сначала вызывает сильную боль по ходу пораженного нерва, и лишь через несколько дней проявляется в виде характерных кожных высыпаний. Именно для космонавтов был разработан простой тест, позволяющий определить активацию вируса по его присутствию в слюне, а значит, раньше поставить диагноз, начать лечение и серьезно сократить продолжительность болезни и вероятность осложнений.

Комментарии (2)


 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия