В фильмах и книгах космонавтов вводят в гиперсон, чтобы пересечь просторы космоса. Недавно ЕКА провела исследование того, как реальный спящий режим экипажа повлияет на космическую миссию к Марсу.
Европейское космическое агентство (ESA) заявило 18 ноября 2019 года, что учёные недавно исследовали процесс перевода космонавтов в спящий режим (анабиоз) для пересечения огромных пространств. Эти учёные встретились, чтобы оценить преимущества гибернации человека для поездки на соседнюю планету, такую как Марс. В качестве эталона они взяли существующее исследование, в котором описывалось отправка шести человек на Марс и обратно в пятилетний период времени. Они привели некоторые факты преимущества гибернации человека для космических путешествий, например, то, что можно использовать космическую капсулу меньшего размера, если экипаж спит, а не бодрствует в течение нескольких месяцев долгого путешествия на Марс.
Гибернация человека — это замедление жизненных процессов внешними средствами без прерывания. В этом состоянии дыхание, сердцебиение и другие непроизвольные функции всё ещё могут возникать, но их можно обнаружить только искусственными средствами.
Почему вообще нужно переводить космонавтов в спячку? Причина в том, что пространство огромно. Например, представьте, что миссия «Новые горизонты» к Плутону, запущенной в 2006 году, потребовалось девять лет, чтобы добраться до него.
Если учёным удалось бы снизить базовую скорость метаболизма космонавта на 75% – подобно тому, что мы можем наблюдать в природе у крупных зимующих животных, таких как медведи, – мы могли бы получить существенную экономию массы и затрат на путешествие.
Учёные рассмотрели вопрос о том, как лучше всего задействовать команду космонавтов в спящем режиме, что делать в случае чрезвычайных ситуаций, как управлять безопасностью человека и даже какое влияние окажет спящий режим на психологию команды.
А также поработали над архитектурой космического корабля, его защитой от радиации, энергопотребления и общего дизайна миссии. Как результат создали первоначальный эскиз архитектуры среды обитания.
Учёные обнаружили, что масса космического корабля для гибернации человека может быть уменьшена на треть. Два цилиндрических модуля для экипажа, один намного больше, а другой меньше. Это сравнение показывает размер модуля для миссии на Марсе с экипажем и его эквивалент на основе гибернации.
Среда обитания в путешествии
В целом, среда обитания делится на две зоны обитаемых объёмов:
- Помещения для экипажа (отдыха и сна), которые используются в течение всей продолжительности миссии.
- Зоны уборной и рабочей станции, приготовления и приёма пищи, сбора отходов и гигиены, физических упражнений, медицинского операционного и технического обслуживания, которые используются только в то время, когда экипаж не спит и активен.
Схема части космического корабля, предназначенного для экипажа во время бодрствования
Если экипаж находился в спящем режиме (анабиозе), нам не понадобятся обширные помещения для экипажа или столько места для хранения расходных материалов (как еда и вода).
Функциональные области модуля без гибернации: (1) частные помещения для экипажа, (2) помещение для физических упражнений, (3) помещение гигиены и отходов, (4) столовая и гардеробная, (5) рабочая станция, (6) камбуз и еда, (7) предметы медицинского назначения, (8) системы жизнеобеспечения и укладки, (9) эксплуатационные и ремонтные материалы.
Схема части космического корабля, предназначенного для спящего режима экипажа
ESA говорит, что спящий режим будет происходить в небольших индивидуальных бочках, которые будут удваиваться как каюты, пока экипаж не спит.
Поперечное сечение модуля гибернации, показывающее отдельные кварталы, которые будут дублировать отсеки гибернации на этапе круиза. Капсулы с мягкой оболочкой будут иметь индивидуальные терморегуляторы и гибкую изоляцию с вентилятором для циркуляции воздуха и контроля влажности, чтобы предотвратить конденсацию при понижении температуры во время спячки. Помещения также будут хорошо защищены от радиации. (1) частные помещения экипажа, (8) система жизнеобеспечения и укладки, (10) пространство для циркуляции.
Гиперсон в космосе как это будет
Предполагается, что для гибернации космонавтам будет вводиться лекарство, чтобы вызвать «оцепенение» — термин для состояния гибернации. Как и зимующие животные, от космонавтов можно ожидать накопления дополнительного жира перед наступлением оцепенения. Их отсеки с мягкой оболочкой будут затемнены, и их температура значительно снизится, чтобы охладить их обитателей во время их запланированного 180-дневного круиза Земля-Марс.
ЕКА заявила, что фаза зимнего круиза завершится 21-дневным периодом восстановления. Это сказало, что — основываясь на опыте зимней спячки животных — команда, вероятно, не испытала бы потерю костной и мышечной массы.
Радиационное облучение от высокоэнергетических частиц является ключевой опасностью в дальнем космическом путешествии, но поскольку команда спящего будет проводить так много времени в своих гибернационных отсеках, тогда вокруг них может быть сосредоточено экранирование, контейнеры с водой.
Основная идея перевода космонавтов в длительную зимнюю спячку на самом деле не так уж и безумна: широко сопоставимый метод был опробован и применён в качестве терапии у пациентов с травмой в критических состояниях и тех, кто перенёс серьёзные операции в течение более двух десятилетий. В большинстве крупных медицинских центров есть протоколы для индукции гипотермии у пациентов, чтобы уменьшить их метаболизм и выиграть время, поддерживая пациентов в лучшей форме, чем они были до гиперсна.
Учёные будут развивать это направление, для начала исследуют мозговые пути, которые активируются или блокируются во время начала гибернации, и начнут с животных.
ЕКА не единственные кто занимается этим вопросом. NASA также заключило контракты на изучение гибернации человека в космосе. И возможно в скором будущем космонавты будут преодолевать огромные расстояния в космическом пространстве в спящем режиме гиперсна, а первая планета, которую мы посетим будет Марс.