Как выжить в глубоком космосе

Влияние высокоэнергетических заряженных частиц, проникающих через обшивку космического аппарата за пределами атмосферы, может привести к целому ряду сбоев в функционировании центральной нервной системы человека, причем эти сбои будут сохраняться долгое время после полета. К такому выводу пришла команда исследователей под руководством профессора Чарльза Лимоли из Калифорнийского университета в Ирвине (Charles Limoli, University of California, Irvine).

«Это далеко не радостная новость для астронавтов, собирающихся в путешествие на Марс и обратно длительностью в два-три года, — сообщил профессор Лимоли, возглавлявший эксперименты на грызунах, результаты которых опубликованы в журнале Scientific Reports. — Космическая среда является источником уникальных опасностей… Длительное облучение может к целому ряду потенциальных нарушений центральной нервной системы… таких, как разного рода уменьшения производительности, нарушения памяти, процесса принятия решений, тревоги, депрессии». Ученый отметил, что многие из этих крайне неблагоприятных последствий могут сохраняться длительное время после фактического завершения космического полета и даже прогрессировать в течение всей жизни.

В ходе исследований в специальной радиационной лаборатории NASA грызуны были подвергнуты облучению заряженными частицами — полностью ионизированными атомами кислорода и титана. Даже через шесть месяцев после облучения Лимоли с коллегами все еще регистрировали значительные уровни воспаления мозга и повреждения нейронов.

Снимки мозга подопытных животных с высокой разрешающей способностью показали, что нейронная сеть пострадала за счет сокращения дендритов и шипов на части нейронов, что привело к нарушению процессов передачи сигналов между нервными клетками. Это, в свою очередь, имело следствием понижение производительности в оценочных тестах обучаемости и памяти.

Кроме того, исследователи обнаружили, что облучение влияет на механизм «исчезновения страха» — активного процесса, при котором мозг угнетает предыдущие неприятные и стрессовые ассоциации (благодаря этому, например, едва не утонувшие люди со временем могут снова зайти в воду и даже наслаждаться купанием). Отсутствие этого явления может стать причиной возникновения у человека склонности к необоснованной тревожности, которая наверняка окажется проблемным фактором в длительном космическом путешествии.

Данные результаты были получены в 2017 г. в ходе изучения поведенческих навыков и их эволюции у облученных грызунов. Кроме того, подобные типы когнитивной дисфункции наблюдаются практически у всех пациентов с раком мозга, получивших большие дозы облучения.

Проведенные исследования являются частью проекта Human Research Program, развернутого под эгидой NASA. Оценка влияния космического излучения на астронавтов, а также поиск методов минимизации его негативных последствий имеют решающее значение для дальнейшего освоения человеком космического пространства, поэтому при планировании грядущих полетов на Марс и другие планеты крайне необходимо учитывать эти риски.

В то же время, уточняет профессор Лимоли, участники длительных экспедиций на МКС почти не подвергаются бомбардировке галактическими космическими лучами, поскольку они постоянно находятся на низкой околоземной орбите «под защитой» магнитосферы Земли. Для межпланетных путешествий эта задача может быть решена созданием отдельных защищенных зон, в которых экипаж будет проводить основное время полета. «Тем не менее, — добавил ученый, — высокоэнергетические частицы в любом случае будут проникать внутрь корабля, и полностью избежать их воздействия не удастся».