RW Space

НАСА и Китайское национальное космическое агентство (CNSA) планируют отправить астронавтов на Марс уже в следующем десятилетии.

Естественно, эта амбициозная цель требует тщательного планирования, исследований, а также предварительного прогнозирования и подготовки ко всем потенциальным проблемам. Среди них здоровье и безопасность астронавтов имеют первостепенное значение.

Помимо опасностей, связанных с длительным временем полета (радиация и последствия длительных периодов микрогравитации), существует проблема самого Марса.

Помимо воздействия повышенных уровней радиации, марсианская гравитация составляет около 38 процентов от земной.

Это может привести к долгосрочным рискам для здоровья. Международная группа исследователей в настоящее время изучает, как марсианская гравитация повлияет на ключевой аспект здоровья человека: скелетные мышцы.

Эта мышца, являющаяся самой распространенной тканью в человеческом организме (составляющая более 40 процентов от общей массы тела), необходима для движения и метаболического здоровья.

Более того, эта ткань особенно чувствительна, и снижение силы тяжести потенциально может привести к существенной потере мышечной силы, размера и работоспособности. Поэтому важно определить, как эта мышечная ткань будет вести себя в марсианской среде.

Исследовательская группа состояла из ученых из Медицинского института Университета Цукуба, организации Tohoku Medical Megabank, Центра передовых исследований инноваций в медицине нового поколения (INGEM), Медицинского центра Бет Исраэль Диаконессы, Женской больницы имени Бригама, Центра использования космической среды Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и многих других специалистов. университетов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

В ходе эксперимента команда изучила, как пониженная гравитация влияет на ткани скелетных мышц у 24 мышей, отправленных в экспериментальный модуль Кибо JAXA.

Эти мыши были затем помещены в разработанное JAXA центрифужное устройство под названием Система исследования множественной искусственной гравитации (MARS), где их подвергли воздействию четыре различных уровня гравитации — микрогравитация, 0,33 г, 0,67 г и 1 г — в течение 28 дней.

Перед запуском мышей подвергли предполетному тестированию в Космическом центре Кеннеди НАСА, куда они были возвращены для послеполетного отбора проб.

Эти образцы затем были исследованы учеными из Лаборатории метаболизма и биологии мышц (MMBL) Департамента питания Университета Род-Айленда (URI). Как заявила профессор Мари Мортре, возглавляющая MMBL, в новостной статье Rhody Today:

«Хотя мы можем моделировать космический полет на Земле на людях, это чрезвычайно сложно и дорого. У нас есть центрифуги, которые можно использовать для временного воздействия на людей определенных уровней гравитации, но они не являются ни однородными, ни постоянными.

Мы использовали уровни гравитации, которые были одинаково разделены, чтобы получить лучшее представление о реакции дозы каждой системы на Гравитация экспериментальной группы, которая подверглась воздействию 0,33g, была чрезвычайно близка к марсианской гравитации (0,38g). Наши результаты для этой группы могут быть преобразованы в действия, позволяющие исследовать Марс».

Мортрё и ее команда проанализировали вес, силу и движение мышей, когда они были возвращены в Космический центр Кеннеди НАСА. Их анализ показал, что 0,33 г смягчает атрофию мышц, вызванную космическим полетом, с полной профилактикой при 0,67 г.

Они также измерили силу хвата передних конечностей мышей с помощью электроимпедансной миографии (ЭИМ), которая показала, что 0,67 г достаточно для поддержания работоспособности мышц.

Их результаты в совокупности продемонстрировали, что 0,67 г является критическим порогом для смягчения мышечной атрофии, вызванной длительным космическим полетом.

Кроме того, анализ плазмы крови мышей выявил 11 метаболитов, которые продемонстрировали гравитационно-зависимые изменения, что позволяет предположить, что они могут служить потенциальными биомаркерами для мониторинга физиологической адаптации астронавтов.

Эта работа основана на предыдущих исследованиях, которые Монтрё проводил с профессором Мэри Буксейн (соавтором исследования) в Гарвардской медицинской школе.

В то время как Буксейн разработал наземную модель частичной гравитации для мышей в начале 2010-х годов, Монтрё разработал крысиную модель частичной гравитации в Гарварде. Таким образом, эти двое хорошо знакомы с влиянием, которое различные уровни гравитации оказывают на скелетно-мышечные ткани.

«Поскольку эта миссия была направлена на оценку гравитации как континуума, мы были в идеальной позиции, чтобы увидеть, будут ли наши наземные результаты иметь аналогичные результаты при применении уменьшенной механической нагрузки на орбите», — сказал Монтрё.

«Работа с международной командой была сложной и захватывающей. Я думаю, что мой опыт работы в Италии, Франции и США Штаты подготовили меня к такому крупномасштабному сотрудничеству».

Один из выводов этого исследования заключается в том, что будущие миссии на Марс должны будут учитывать необходимость уменьшения потери скелетных мышц во время длительного перехода между Землей и Марсом.

Астронавты проводят регулярные научные операции и должны поддерживать подвижность и мышечную силу. То же самое относится и к их физическому здоровью после возвращения на Землю.

По теме: Космический полет может изменить положение человеческого мозга, показали исследования

Эти результаты показывают, что вращающиеся торы станут разумным дополнением к любым будущим планам космических полетов, а-ля НАСА Универсальный внеатмосферный транспорт, предназначенный для длительных исследований Соединенных Штатов (NAUTILUS-X) и подобные аспекты.

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.