Немецкий учёный заведует кафедрой радиационной биологии Института аэрокосмической медицины (Германия). В преддверии I Научно-инвестиционного конгресса Асгардии, на котором доктор Хеллвег выступит с докладом, мы побеседовали с ней о главных темах Конгресса, прежде всего о разработках в сфере защиты от космического излучения.
– Космическая радиация остаётся одним из основных факторов, ограничивающих срок пребывания человека в космосе, что в свою очередь влияет на планы по освоению Марса. Элизабет, Ваши исследования посвящены воздействию космической радиации на человека. Какие методы радиационной защиты могут появиться в ближайшие 10 лет? Что думаете об идее Илона Маска использовать ёмкости с водой для системы защиты космического корабля?
– Во время предстоящего испытательного полёта к Луне – Exploration Mission-1 (EM-1) – пройдут испытания жилета, позволяющего уменьшить радиационное воздействие, особенно во время солнечно-протонных штормов. Жилет будет протестирован на женском манекене, к которому подключат специальные датчики.
Кроме того, при потенциально опасных проявлениях солнечной активности экипаж космического корабля «Орион», который отправится в испытательный полёт к Луне, сможет использовать специальные материалы для радиационного укрытия. Сейчас НАСА также проводит испытания системы предупреждения о солнечно-протонных штормах.
Для защиты от космического излучения предпочтительны материалы, состоящие из элементов с низким атомным весом, такие как водород и вода. Использование воды в качестве защитной экранной оболочки позволяет сэкономить на общем весе корабля.
AstroRad – это жилет радиационной защиты, разработанный StemRad, начинающей компанией, спонсируемой Израильским космическим агентством для исследовательской миссии НАСА-1. Изготовлен из полиэтилена для лучшего блокирования вредных протонов. Учёные стремятся понять, как лучше защитить будущие космические экипажи
Подразумевается, что именно весовые ограничения противоречат эффективному экранированию космических аппаратов. Именно поэтому в настоящее время радиационное облучение может быть эффективно снижено только за счёт сокращения продолжительности полёта. Между тем поселение или рабочая база для людей на поверхности Луны или другой планеты возможны только при наличии достаточной противорадиационной защиты.
AstroRad – это антирадиационный жилет, разработанный стартап-компанией StemRad для испытательной лунной миссии НАСА. AstroRad изготовлен из полиэтилена, чтобы лучше блокировать излучение, и покрывает верхнюю часть тела (испытания будут проводиться на женском манекене).
– В одном из своих исследований Вы изучали влияние грибов Aspergillus и Penicillium на техническое состояние Международной космической станции, а также на системы жизнеобеспечения космонавтов. Насколько опасны грибы и бактерии для МКС и экипажа, а также для будущих лунных и марсианских баз, где проветривать помещение или делать влажную уборку для дезинфекции невозможно?
– Небольшое замкнутое пространство МКС вмещает экипажи из нескольких человек, которые постоянно сменяются. Экипажи работают в тяжёлых условиях, включающих высокое давление, особое питание, ограниченные возможности гигиены, невесомость и излучение. Все эти факторы влияют на иммунную систему астронавтов, что повышает восприимчивость к инфекциям.
Для того чтобы поддерживать здоровье людей на станции, космические агентства принимают серьёзные меры по предотвращению микробных заражений на самой станции и космических кораблях. Популяции микробов в этих антропогенных средах в основном исходят от членов экипажа (кожа, верхние дыхательные пути, рот и желудочно-кишечный тракт), а также из окружающей среды. Эти популяции мутируют благодаря уникальному сочетанию факторов космической среды.
Хотя большинство микроорганизмов не представляют серьёзной опасности для здоровья людей, ослабленная иммунная система астронавтов в сочетании с ограниченными возможностями лечения, изоляцией и отсутствием возможности немедленного возвращения на Землю усиливает требования по строгому контролю за микробными заражениями.
Некоторые микроорганизмы могут представлять угрозу целостности космического корабля. Эти так называемые технофильные микроорганизмы, в частности грибы, способны разъедать сплавы и полимеры. Технофильные микроорганизмы в своё время привели к серьёзным проблемам на космической станции МИР – к повреждению некоторых систем и оборудования. В частности, нитчатые грибы видов Penicillium и Aspergillus стали причиной постепенного разрушения крышки люка на станции «Мир», а плесень на соединителях проводки приводила к отключению электричества.
Последние исследования микробиома МКС показали, что микробные сообщества станции очень похожи на своих земных собратьев, но подвержены особым изменениям, при том что основной земной микробиом сохраняется неизменным.
Поскольку полная инактивация микроорганизмов и ингибирование образования микробной биоплёнки практически недостижимы, необходимо проводить определённые процедуры стерилизации для уменьшения микробного загрязнения.
Антимикробные металлы, такие как серебро, медь и их сплавы, являются предметом исследований для изучения возможности их применения в области здравоохранения, в пищевой и косметической промышленности, в качестве противообрастающих поверхностей в морской среде и так далее. Эти материалы могут стать оптимальным вариантом для предотвращения микробного загрязнения на ограниченно доступных исследовательских станциях, таких как МКС. Они сами по себе обладают антимикробными свойствами, и так как эффект долгосрочен, дополнительные меры защиты не нужны.
Дальнейшие исследования необходимы для расширения временного диапазона мониторинга, чтобы лучше понять динамику и процесс адаптации микробиома, а также возможные пути передачи от человека к человеку в той уникальной среде, в которой они находятся.
– Для поддержания на должном уровне физического здоровья космонавтов в дальних полётах космический аппарат должен быть оснащён искусственным гравитационным устройством. Какие исследования, связанные с искусственной гравитацией, сегодня ведутся в Институте аэрокосмической медицины?
– Изменения в регуляции функций иммунной системы, потеря мышечной и костной массы, а также ухудшение зрения – обычные последствия длительного пребывания в состоянии невесомости. До сих пор нет чёткого понимания, каковы основополагающие механизмы этого процесса. Одной из причин может быть недостаток гравитации.
Наши исследования нацелены на выявление последствий периодических гравитационных воздействий с использованием центрифуги. В рамках исследований мы изучаем возможности использования искусственной гравитации в качестве средства предотвращения негативных воздействий невесомости на человеческий организм. Для длительного пребывания человека на Луне или на Марсе необходимо разработать эффективные меры по борьбе с атрофией мышц и костей.
Сейчас запланирован эксперимент, в котором примут участие 24 добровольца. 60 дней они будут круглосуточно соблюдать постельный режим: все тестирования, досуг и приём пищи проводятся в постели. Две трети участников этого эксперимента будут ежедневно вращаться в короткоствольной центрифуге DLR в центре аэрокосмических медицинских исследований.
Добровольцев ограничат в движении, что снизит нагрузку на мышцы, сухожилия и скелетную систему. Кровати будут наклонены под углом 6 градусов, чтобы смоделировать перемещение жидкостей в организме так, как оно происходит в условиях невесомости.
Кстати, исследования физиологии человека под воздействием невесомости важны не только для поддержания здоровья и работоспособности астронавтов в космосе, но и для людей на Земле. Технологии космической медицины применяются в профилактике и лечении самых разных заболеваний.
– Какие условия должны быть созданы, чтобы обеспечить рождение человека в космосе?
– Предел дозы облучения для нерождённого ребёнка составляет 1 мкЗв (то есть максимально допустимая доза облучения матки до конца беременности – 1 мкЗв). В реальности в течение 6-месячного пребывания на МКС доза накопленного облучения составляет порядка 100 мкЗв.
При длительной миссии к дальней планете облучение, накопленное за девять месяцев, может составить 500 мкЗв. В идеале эту цифру необходимо сократить в 500 раз! Помимо этого, необходимо также справиться с последствиями микрогравитационных эффектов.
– На Ваш взгляд, как Асгардия может поспособствовать человечеству в исследовании космоса?
– Я думаю, что Космическое Государство сможет собрать заинтересованных учёных со всего мира, распространять и популяризировать космические исследования.
Фото: asgardia.space