Гибернация в дальних космических перелетах


Почти любой фантастический фильм, который повествует о дальних космических путешествиях, содержит сцены, в которых люди укладываются в специальные капсулы и засыпают. И этот сон может продолжаться десятилетиями. Такое состояние живого организма называется гибернация или анабиоз. Пробуждение после глубокого длительного сна в кино выглядит обычно довольно неприятно. Но что делать, если лететь нужно пару десятков или даже сотен лет…

Давайте порассуждаем, сможет ли подобный тип принудительного сна использоваться для длительных космических путешествий на самом деле? Станет ли реальностью подобная технология реальность в недалеком будущем?

Гибернация. Если долго лететь

Чем дальше находится цель космического путешествия, тем дольше придется лететь. По крайне мере с нашими современными технологиями. Полет до Марса займет от 5 месяцев. И до 10 лет потребуется, чтобы добраться до внешних планет. Представьте, сколько времени нужно будет потратить, чтобы достичь даже ближайших звезд!

Ближайшая из них – это Проксима Центавра. Полет с использованием химических ракет к этому объекту займет около 80 000 лет. Даже если бы мы могли путешествовать со скоростью света, нам понадобилось бы 4 года, чтобы достичь Проксимы Центавра. Роботизированные космические зонды, наверное, справились бы с подобной задачей. Но когда речь заходит о людях – тут начинаются сложности.

Долгое пребывание людей в космосе, в отрыве от родной планеты, несет множество проблем. Начиная от необходимости большого запаса ресурсов, до банальной скуки и психологических неурядиц. Ведь человек постоянно будет находиться в тесных помещениях маленького космического корабля. Очень долго. Гораздо больший срок, чем некоторые люди получает за совершение серьезного преступления.

Но если бы мы нашли способ вводить людей в какую-то форму гибернации, это решило бы многие из перечисленных проблем. Если космонавты будут спать большую часть пути, сами космические места обитания также могут быть меньше и легче. Поэтому потребуется меньше двигателей и топлива к ним. Это также позволило бы обеспечить лучшую защиту от космического излучения. Что, вероятно, является самой большой проблемой для длительных космических полетов.

Даже миссия до Марса, в случае если гибернация человеческого организма будет изобретена, может существенно изменить конфигурацию корабля.

Мы так не умеем

Однако реальность такова, что мы не являемся видом, который умеет впадать в спячку. И у нас нет механизмов биологической адаптации, которые позволяют войти в такое состояние и оставаться в нем какое-то время без посторонней помощи.

Самое близкое к спячке состояние, которое мы может достичь на данный момент – это терапевтическая гипотермия. Эта технология хорошо известна. Она используется при некоторых медицинских и травматологических процедурах. Однако это совсем не то же самое, что спячка.

Есть и другие методы ввести организм млекопитающего в оцепенение. Например, вдыхание сероводорода. Это способ испытывался на мышах. Подобная технология позволяет снизить потребность клеток в кислороде и замедлить биохимические реакции.

Мы, люди, а также многие другие млекопитающие, эволюционировали таким образом, что имеем постоянную температуру тела. Независимую от условий окружающей среды. Это дает нам некоторые эволюционные преимущества. Млекопитающие имеют хорошую подвижность. Но вместе с тем у нас высокая скорость метаболизма. Нам нужно намного больше пищи. И мы производим гораздо больше отходов, чем животные, находящиеся в спячке.

Именно замедление скорости метаболизма является ключевой целью разработки технологии, известной как гибернация. Но при этом все должно быть сделано без ущерба для организма.

Две разные спячки

Известно, что есть два типа спячки, которые животные используют, чтобы выжить в суровых условиях.

Эти два состояния – это собственно спячка и оцепенение. Истинная спячка – это преднамеренное состояние, к которому животное готовится. Оно накапливает жировые запасы, а затем переходит в состояние глубокого сна. В этом состоянии температура тела, частота сердечных сокращений, дыхание и скорость обмена веществ резко замедляются.

Например, бурундук во время зимней спячки может снизить частоту сердечных сокращений с 350 до 4 ударов в минуту. А многие другие животные могут потерять до половины своего веса за время нахождения в этом состоянии.

Оцепенение, или торпор – это состояние очень глубокого сна в сочетании с низкой температурой тела, частотой сердечных сокращений, дыханием и скоростью метаболизма. Однако длиться такое состояние может всего лишь одну ночь или день. Или нескольких месяцев. В зависимости от вида. И из него можно быстро выйти.

Из этих двух вариантов оцепенение было бы наиболее полезным для нас. Из-за того, что оно позволяет просыпаться в какой-то чрезвычайной ситуации или по расписанию. Но мы до сих пор толком не знаем, как именно работают клеточный и молекулярный механизм, при котором возникает естественная гибернация. Максимум, чего добились ученые – это двухнедельное пребывание человека в контролируемом гипотермическом состоянии. Однако выяснилось, что есть проблемы. Возникают серьезные побочные эффекты. Такие, как сгущение крови, кровотечения, инфекции и даже повреждения печени. К тому же возникает необходимость регулярно подпитывать организм питательными веществами и жидкостями. Иначе человеческое тело перестает нормально работать.

И поскольку у нас нет естественных приспособлений, которые есть у зимующих животных, это становится большой проблемой…

Работы идут

Ученые в настоящее время работают над разработкой технологий оцепенения. Они изучают места обитания, в которых человек успокаивается, а затем охлаждается. При этом он переводится в легкое гипотермическое состояние.

Чтобы обеспечить организм человека питательными веществами и жидкостями их вводят внутривенно. Подобная процедура добавляет питательные вещества непосредственно в кровоток. Эта технология регулярно используется для поддержания жизнедеятельности людей, которых нельзя кормить естественным образом. Процесс обходит пищеварительный тракт и неактивные желудочно-кишечные отделы.

Пациентам, которые в настоящее время подвергаются терапевтической гипотермии, часто требуются дни, чтобы восстановить свои силы и сознание. Но для космонавтов это не подходит. Они должны быть полностью готовы к полноценной деятельности всего через несколько часов. В общем проблем, которые может вызвать длительная гибернация, очень и очень много.

Может быть к тому времени, когда эта технология станет широко доступной, мы уже сумеем разработать более быстрые способы передвижения в космосе…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Комментарии:

Оставьте комментарий

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: