Почему медиков интересует влияние космоса на женский организм, как преодолеть две ночи без сна, легко ли водить лунный ровер и как управлять роботом при низкой гравитации. Об этом «Известиям» рассказал научный сотрудник проекта SIRIUS, врач по авиационной и космической медицине Института медико-биологических проблем РАН Арслан Ниязов. Беседа прошла накануне завершения проекта SIRIUS-23, начавшегося 14 ноября 2023 года, в котором шесть испытателей провели год в условиях изоляции в закрытом модуле.
«Всего было реализовано более 50 научных программ»
— Арслан Рамилевич, расскажите сценарий космической миссии, которую воспроизвели в земных условиях в ходе эксперимента?
— По легенде, тяжелый корабль снаряжен для полета на Луну. В его экипаж включены четыре женщины и двое мужчин. После выведения на орбиту Земли к кораблю пристыковывается модуль с дополнительными запасами. Вместе они отправляются к спутнику.
Перелет занимает четыре дня. Затем в течение года корабль вращается на орбите Луны. За это время испытатели четырежды совершают экспедиции на поверхность небесного тела, используя посадочный модуль. При этом двое членов команды остаются на орбите, а четверо спускаются вниз. На Луне испытатели выходят на поверхность, отбирают образцы, тестируют технику — ровер (платформу для передвижения) и робота-андроида. Его конструкция напоминает кентавра: в нижней части это тележка, а в верхней похожа на туловище человека.
Периодически на орбиту спутника прибывает корабль снабжения с запасами продуктов, документов, расходников и материалов для научных работ. Выполнив миссию, лунный модуль вместе с испытателями возвращается на Землю.
— Сколько исследований провели ученые в ходе проекта SIRIUS? Какие из них наиболее значимые?
Всего было реализовано более 50 научных программ. Их отбирали и рассматривали на программном и этическом комитетах. Поэтому незначимых среди них нет. Например, проблема нехватки витамина D в условиях дефицита света приводит к вымыванию кальция из костей, камням в почках и желчном пузыре. В длительном полете эти угрозы могут стать фатальными, и нужно уметь их парировать.
Мы отработали пул технологий для реальных космических полетов. Из пионерских исследований выделю изучение влияния слабого магнитного поля за пределами магнитосферы Земли на организм человека. Для этих работ была изготовлена установка, в которой воссозданы соответствующие условия. Это своеобразная клетка, которая экранирует внешние электромагнитные поля.
— Почему был сформирован состав — двое мужчин и четыре женщины?
— Исторически в космос чаще летали мужчины, но сейчас количество женских полетов увеличивается, и вопросы межгендерного взаимодействия и влияния факторов космического полета на женский организм требуют дополнительных исследований.
Между тем люди стремятся стать мультипланетным видом. В этом процессе они рано или поздно столкнутся с фактами беременности и деторождения в космосе. Поэтому в итоговом эксперименте приняли решение уделить больше внимания женскому организму и изучить, как на нем сказываются условия длительной изоляции, выявить негативные факторы.
«Самым «живодерским» заданием было не спать, лежа с закрытыми глазами»
— Какие эксперименты проводили на поверхности «Луны»?
— Например, изучали способы передвижения. Опыт американцев показал, что ввиду слабой гравитации привычные механизмы работы органов движения не работают. Поэтому астронавтам на Луне приходилось прыгать, но это не физиологично и утомительно.
Поэтому в ходе проекта SIRIUS-23 ученые пристально исследовали реакции опорно-двигательного аппарата испытателей и нервной системы на слабую гравитацию. В том числе при управлении ровером, когда руки и пальцы ведут себя совершенно иначе, чем на Земле.
Кроме того, изучали, как в условиях слабой гравитации управлять роботом, который повторяет движения оператора внутри посадочного модуля. То есть отрабатывали пул технологий, которые скоро будут применять в космосе. Чтобы исследовать эти явления, создан комплекс установок, которые позволяют компенсировать вес тела с помощью подвесов.
— Какие еще технические средства прошли испытания в ходе проекта SIRIUS-23?
— В частности, на борту есть 3D-принтер, чтобы «печатать» недостающие запчасти и инструменты. Оказалось, что в условиях изоляции он очень упрощает жизнь экипажу.
Также прошла апробацию отечественная система по составлению циклограммы. Она позволяет Центру управления полетом (ЦУП) отслеживать выполнение заданий, планировать действия испытателей, оценивать их работоспособность.
Впервые на борту модуля появилась стиральная машина. Аналогичное устройство разрабатывают на одном из российских предприятий. Оно позволяет сохранять форму космонавтов свежей в длительных перелетах. Сейчас, например, на МКС члены экипажа раз в три дня поношенную одежду выкидывают в мусорный контейнер.
— Какие эксперименты самые тяжелые для экипажа?
— Наверное, опыты по депривации сна. В этих исследованиях членам экипажа запрещали спать в течение 36 часов. Это аналогично одному дню и двум ночам. Таким образом имитировали ситуации авральных работ. Например, при срочной разгрузке грузового корабля или быстрой постройке укреплений от радиации на поверхности Луны.
В экспериментах реализовывали разные сценарии — и с активным, и с пассивным времяпровождением. Первый режим, к примеру, опасен монотонией, когда однообразные действия усиливают желание сна и ухудшают общее состояние. Однако, по словам испытателей, самым «живодерским» заданием было не спать, лежа с закрытыми глазами.
«Едят они немного, хотя энергетические затраты большие»
— Какие психологические трудности возникали в ходе проекта?
— Клиническую депрессию во время эксперимента у членов экипажа не фиксировали, но регистрировали признаки выгорания, снижения памяти, внимания и других когнитивных функций. Также наблюдали снижение настроения и общее ослабление. Потенциально могли возникнуть конфликтные ситуации.
При этом были и противоположные эффекты, когда стрессовая ситуация мобилизует людей и улучшает их работоспособность.
— Как испытатели боролись с негативными явлениями?
— С одной стороны, многое зависело от их профессионализма, воли, мотивации. Испытатели проговаривали и разбирали друг с другом сложные ситуации. Также в целях разгрузки им доставляли фильмы, музыку, статьи. На борту модуля выращивали редис, свеклу и другие растения. Забота о них также благотворно влияет на психику.
Также при обеспечении безопасности испытателей помогали камеры. При необходимости любой член экипажа мог запросить психологическую консультацию. Она производилась в письменном виде. Также постоянно осуществлялся динамический медицинский контроль.
Помимо этого, в сценарий полета были заложены нештатные ситуации. Например, когда «случайно» отключались химические поглотители углекислого газа. При таких происшествиях экипаж экстренно принимал меры, а психологи ЦУПа делали пометки в своих анкетах.
— Ученые большое внимание уделяют микробиоте? Как она влияла на здоровье экипажа?
— Где есть человек, есть и его микробы. Существует «эффект казармы», когда при компактном проживании люди волей-неволей обмениваются бактериями и частота заболеваний возрастает. Однако потом происходит совместная адаптация. Участники проекта также прошли эти стадии.
Во время проекта ученые исследовали способы, которые позволяют контролировать состав микробиоты, проводили опыты с пробиотиками и пребиотиками. Например, хлебами с различными заквасками.
— Как условия изоляции влияют на аппетит членов экипажа?
— Как ни странно, в ходе эксперимента едят они немного, хотя энергетические затраты большие. В том числе экипаж проводит ежедневные физические тренировки. Много сил отнимают рутинные задачи. Возможно, эффект связан с тем, что энергия в «полете» расходуется целенаправленно, меньше тратится попусту.
— Какие планы по продолжению изоляционных экспериментов?
— Текущий этап — итоговый. Проект SIRIUS состоит из серии экспериментов. Они шли по нарастающей: 17 суток, четыре месяца, восемь месяцев, и сейчас — 12 месяцев. В следующем году будем подводить итоги, проведем конференцию. Затем, с учетом опыта и сделанных выводов, двинемся дальше.