Перед первыми пилотируемыми полетами в космос многие медики опасались, что в условиях невесомости у космонавта могут возникнуть разные болезни: язвы и камни в почках, резкая потеря веса, размягчение костей, снижение мышечного тонуса, развитие морской болезни, нарушение системы ориентации и прочие напасти. Но в действительности оказалось, что космонавты в целом более или менее способны адаптироваться к условиям невесомости и не испытывать при этом серьезного дискомфорта, особенно в условиях полета, продолжительность которого не превышает 6—10 месяцев. Для того чтобы свести вредные последствия к минимуму, космонавты, находясь на орбите, выполняют физические упражнения, соблюдают диету и т. п.<1>
Но о том, как повлияет на организм человека долгосрочный космический полет, продолжительностью несколько лет, физиологи собрали еще недостаточное количество данных.
В свете активных разговоров и разных сообщений о будущем пилотируемом полете человека на Марс, к которым можно отнести эксперимент «Марс-500» и недавние заявления президента США Барака Обамы, эта информация весьма необходима.
В попытках внести ясность в данный вопрос на момент текущего развития космической медицины в журнале The Journal of Physiology опубликована интересная работа, которая ставит крест на осуществлении полета человека к Красной планете в ближайшие несколько десятков лет. <2>Ее авторы, группа американских ученых во главе с Робертом Фиттсом из Университета Маркетта (Милуоки, штат Висконсин), изучили последствия длительного космического полета (около 180 дней) на структуру и функционирование быстрых (красных) и медленных (белых) мышечных волокон, классификация которых, как известно, основана на скорости сокращения мышцы.
Это первое подобное исследование на клеточном уровне, проведенное на примере действующих космонавтов.
Для выполнения поставленной задачи ученые брали на биопсию клетки мышц у девяти астронавтов и космонавтов, работавших на МКС в течение примерно 180 дней. В частности, были исследованы икроножная (отвечает за сгибание голени и вращение стопы) и камбаловидная (отвечает за движение стопы) мышцы. Образцы были взяты за 45 дней до полета в космос и в день возвращения на Землю.<3>
Несмотря на то что космонавты регулярно выполняли предписанные им физические упражнения, пребывание на орбите отрицательно сказалось на мышцах.
Ученые зафиксировали сокращение объема мышечных волокон икроножной и камбаловидной мышц примерно на 20%, а потеря работоспособности мышц достигала 55%. Причем космонавты и астронавты, которые отправлялись в лучшем физическом состоянии по сравнению с остальными участниками исследования, по итогам полета не получили никакого преимущества. Более того, как подмечают авторы статьи в The Journal of Physiology, по иронии судьбы, именно у таких участников полета на МКС наблюдалось наибольшее сокращение мышечного объема.
Пилотируемая экспедиция на Марс, по расчетам специалистов NASA, которые использовали в своей работе Фиттс и коллеги, составляет около трех лет. По оценкам физиологов, за это время мышцы как минимум потеряют в своем объеме до 40—50%. Соответственно, их мышечная сила будет аналогичной той, которой обладают престарелые люди.<4>
Это не позволит участникам экспедиции ни нормально работать на поверхности Марса, ни быстро эвакуироваться в случае аварийной посадки на поверхность Земли.
Впрочем, Роберт Фиттс призывает ни в коем случае не отказываться от идеи долгосрочного космического полета. «Пилотируемый полет на Марс представляет собой следующий рубеж в исследованиях человечества, каким сотни лет назад было освоение Западного полушария, — говорит ученый. — Без таких исследований мы попадем в режим стагнации и провалим все попытки лучше понять Вселенную, в которой мы живем».
Фиттс предлагает в полной мере использовать МКС для изучения и разработки более совершенных по сравнению с нынешними методов по защите мышц и костей людей, работающих на орбите. Для этого ученый рекомендовал NASA и ESA взамен шаттлов, полеты которых в 2011 году будут прекращены, в самое ближайшее время разработать и построить новое транспортное средство, которое позволило бы регулярно доставлять на МКС как минимум шесть членов экипажа на срок 6—9 месяцев. Видимо, ученый имеет в виду, что доставки космонавтов на орбиту одними «Союзами» для подобных исследований будет недостаточно.