Первые сведения о возможных последствиях космических путешествий для человеческого организма были получены в Германии в 1940-х годах. Впоследствии США и Советский Союз проводили ракетные испытания с участием животных. В 1957 году Советский Союз отправил собаку Лайку на околоземную орбиту. А вскоре после этого Соединенные Штаты начали отправлять приматов в суборбитальные полеты. Эти первые эксперименты показали, что биологических угрозы возникали даже после короткого пребывания живого существа в космосе. И подтверждение этому было получено в ходе первого полета человека в космос. Он состоялся 12 апреля 1961 года. Советский космонавт Юрий Гагарин совершил в этот день первый в истории орбитальный полет.
Мышцы и кости
Синдром космической адаптации стал довольно распространенным, хотя и не серьезным побочным эффектом длительных миссий. Гораздо большую обеспокоенность ученых вызвали последствия, которые вызывала невесомость. Они стали очевидными в 1970-х и 80-х годах. В эти годы советские космонавты жили месяцами в условиях отсутствия гравитации на борту орбитальных станций. Негативными последствиями подобных условий стали потеря костного вещества и изменения в мышцах. Атрофия определенных мышц, особенно сердечных, была признана особенно опасной. Она влияла на функционирование всей сердечно-сосудистой системы.
Выяснилось, что во время длительного космического полета сердце становится меньше. И с каждым ударом качает меньше крови. Способами избежать подобных изменений были признаны регулярные упражнения на беговых дорожках или велосипедах. Но некоторые сердечно-сосудистые изменения являются неизбежными. Изменяется состав крови. Количество переносящих кислород клеток в условиях невесомости постепенно уменьшается. Насколько эти физиологические изменения обратимы, неясно до сих пор. Известно, что кости и мышцы большинства космических путешественников возвращаются в норму в течение нескольких недель после возвращения на Землю. Тем не менее были отмечены серьезные последствия долговременного пребывания в невесомости для нормальной сердечной деятельности у некоторых российских космонавтов. Они работали на орбите необычайно долгое время.
Страдает потомство
Отсутствие гравитационной нагрузки особенно вредно для биологического развития зародышей. Первое свидетельство существования этой проблемы было получено в ходе семидневной миссии «Спейс шаттл» в 1985 году. В ней участвовали 24 крысы и две обезьяны. Послеполетное обследование выявило не только ожидаемую потерю костной и мышечной силы. Но и уменьшение концентрации гормона роста. Более поздние результаты указывают на сильное влияние гравитации – или невесомость – на метаболизм клеток, развитие мозга и синтез ДНК.
Исследование 18 беременных мышей, запущенных в космос и несущих около 200 плодов мышей на разных стадиях развития, позволяет предположить, что нервным клеткам и, возможно, каждой клетке нашего тела, могут понадобиться гравитационные сигналы, чтобы расти и нормально функционировать.
Глубокие изменения были отмечены и при сравнении космических плодов с их аналогами, не летавшими в космос. Клеточная смерть, нормальный аспект развития организма, замедлялась в космосе, как и деление самих клеток. Крошечные структуры, которые должны перемещаться внутри клеток, и которые обычно движутся с высокой скоростью, сильно замедляли свое движение, когда действовала невесомость. В условиях отсутствия гравитации, которая могла бы направлять миграцию нервных клеток, формирующих внешний слой коры головного мозга, мозги, выращенные в космосе, оказывались меньше. И, хотя они казались нормальными, имели меньше нервных клеток, чем у нормальных мышей.
Какое значение этот эффект будет иметь для взрослого животного, еще предстоит выяснить. Но вполне вероятно, что мозг изо всех сил будет пытаться приспособиться.
Зачатые в космосе
Эти результаты показывают, что дети, рожденные или даже зачатые в космосе, могут подвергаться постоянному повреждению нервной системы, если не будут испытывать воздействие земного притяжения в ключевые моменты своего развития. Как минимум ребенок, который вырос в условиях невесомости или низкой гравитации (например, на Марсе), будет иметь проблемы с ходьбой на Земле. Поскольку его нервная система развивалась в других условиях.
Еще одна проблема, связанная с продолжительными космическими полетами, – это воздействие радиации. Короткие орбитальные полеты приводят к облучению, получаемому при одном медицинском рентгеновском снимке. Однако в ходе миссий по исследованию дальнего космоса, которые могут длиться много десятков месяцев и более, космонавты будут получать дозы радиации, превышающие максимумы, установленные действующими медицинскими стандартами.
Длинные космические миссии будут иметь не только физические последствия. Очень вероятно, что будут проявляться и различные психологические эффекты. Они будут возникать в результате тесного взаимодействия нескольких лиц в условиях ограниченной физической активности. Но на сегодняшний день не зафиксировано никаких серьезных проблем в этом отношении. Возможно потому, что большинство астронавтов и космонавтов проходят специальный отбор в плане эмоциональной стабильности и высокой мотивации. И еще потому, что они имеют достаточно много работы. И им просто некогда заниматься выяснением отношений. Несмотря на это, все же были отмечены некоторые признаки напряжения. Об этом написано, например, в дневнике космонавта Валентина Лебедева.