Дети гравитации

В мире начата новая гонка — колонизационного освоения Солнечной системы. Правительства, космические агентства и бизнес соревнуются за то, чтобы первыми объявить об удачном полете и о спуске на поверхность какой-либо планеты целой группы космонавтов. А масс-медиа рисуют грандиозные планы построения колоний на Луне или Марсе. И все это в недалеком будущем — уже через 5–10 лет. Споры ведутся о том, кто успеет первым, тогда как стоило бы оценить саму возможность такого полета. И не с точки зрения техники, а с точки зрения медицины.

Сергей Морозов, экономист, экс-советник генсека Евразийского экономического сообщества, бывший вице-президент Общества финансовых аналитиков и прогнозистов при ИМЭМО РАН, кандидат медицинских наук

Земля недаром называется колыбелью человечества: зарождению на ней жизни способствовало два главных фактора — вода и сила тяжести. Скелетообразующая роль гравитации впервые была сформулирована Галилео Галилеем. Современная наука лишь подтвердила, что скелет возник у млекопитающих, покинувших воды океана для того, чтобы заселить сушу. Но в отсутствие гравитации скелет истончается. Критическая масса его потери — 15 процентов, а при 20 процентах скелет уже становится малопригодным к работе в условиях земного тяготения. В космосе у человека постепенно развивается остеопения (болезнь костной ткани организма, предшествующая остеопорозу,— риск перелома в самых простых жизненных ситуациях.— «О»), ведь костная ткань содержит 98 процентов всех минеральных веществ организма, из которых 99 процентов приходится на долю кальция, а последний в условиях невесомости активно вымывается из организма. И никакая адаптация скелета к невесомости (физические нагрузки при занятиях на тренажерах, лекарства и биодобавки) не в состоянии решить проблему. Разве что затормозить процесс, но рано или поздно невесомость разрушит скелет.

Накопленные за более чем полвека данные позволяют говорить о том, что потеря кальция в невесомости происходит неравномерно: нижние конечности и кости таза теряют его больше, а в костях черепа кальций в невесомости может даже откладываться. Самое неприятное, что больше всего кальций вымывается из участков, которые формируют суставы. И это при том что процесс ремоделирования (обновления) костной ткани в невесомости существенно замедляется.

Конечно, у каждого человека индивидуальные возможности организма: исследования на станции «Мир», например, показали, что потери массы губчатой кости в дистальном отделе голени могут составлять от 2 до 24 процентов. Но полностью избавиться от потери кальция космонавты не в состоянии: скелет истончается, нередко удлиняется, вызывая даже проблемы с ложементом, который до полета подгоняется по фигуре и росту каждого космонавта (люлька, которая должна обезопасить космонавта при посадке.— «О»). А на восстановление первоначального минерального состава скелета космонавту на Земле потребуется в 2–3 раза больше времени, чем длился его космический полет. При условии, конечно, что полет не превысил максимально допустимых сроков нахождения человека в невесомости.

Братья по крови

Этот срок связан прежде всего с таким показателем, как синтез красных кровяных клеток — эритроцитов и гемоглобина. Кстати, 45 процентов массы скелета приходятся на его кроветворную составляющую: сила тяжести еще на заре эволюции потребовала больших энергетических затрат вышедшего на сушу организма и, стало быть, больше гемоглобина и кислорода. И чем активнее оказывалось наземное животное, тем больше у него было костного мозга и тем прочнее скелет, чтобы сберегать эту ценную субстанцию. Так что величина гравитационной нагрузки служит не только стимулом для укрепления скелета, но и мощнейшим фактором стимуляции его кроветворной функции.

Главную роль при отправлении последней играют эритроциты — красные кровяные тельца, которые содержат гемоглобин. Главная функция эритроцитов — перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа в обратном направлении. Формирование эритроцитов происходит в костном мозге черепа, ребер и позвоночника, а у детей еще и в окончаниях кистей рук и ног. Эритроциты — самая многочисленная группа клеток в любом организме: каждая четвертая клетка является эритроцитом. Но человеку постоянно требуется приток свежей крови (срок жизни эритроцитов 100–120 дней). Поэтому замедление производства клеток крови, а то и его приостановление в прямом смысле слова смерти подобно. А именно это и происходит в невесомости!

Анализы показывали снижение массы циркулирующих эритроцитов после космических полетов. По данным В.И. Легенькова (автора книги «Гематология космических полетов».— «О») даже после кратковременного полета (до 8 суток) у космонавтов уменьшалось количество ретикулоцитов (молодых эритроцитов) в среднем на 29,8 процента. После длительных полетов от 16 до 175 суток содержание ретикулоцитов снижалось уже на 33 процента. Это испытал на себе врач-космонавт Валерий Поляков. Он экспериментально достиг критического уровня подавления кроветворной функции красного костного мозга в условиях невесомости, пробыв в космосе 437 суток. А пилотируемый полет на Марс, по всем расчетам, должен занять около 990 суток.

Исследования показали, что у новорожденных в космосе никогда не сформируется нормальный скелет. Они, родившись вне Земли, никогда не смогут жить на ее поверхности, то есть вернуться назад, потому что вместо позвоночника у них будут хрящевые скелеты «рыб космоса» (тотальный рахит с резким замедлением активности точек окостенения). Откуда такая уверенность? На орбитальных станциях проводились эксперименты, например с крысами, которые показали, что риск неправильного формирования костной ткани в условиях микрогравитации составляет 13–17 процентов. Медики уже рассчитали критическую границу для возможности восстановления потери красной костной ткани — не более 15–20 месяцев (450–600 суток) нахождения в невесомости.

Лучи смерти

Исчезновение гравитации, кстати, приводит к неполадкам зрения и сердечно-сосудистой системы. Невесомость способствует уменьшению объемов крови, мягкости вен и тромбозу. Опаснее всего быстрое развитие атрофии сердечной мышцы и общая анемия кроветворной системы. До полета человека в космос медики даже и не подозревали, что постоянство состава и объема жидкости в теле связано с гравитацией.

Смертность участников программы «Аполлон» от инфарктов и сосудистых заболеваний оказалась в 4–5 раз выше, чем у других сотрудников НАСА, не летавших в космос. Американский ученый Майкл Делп из Университета Флориды утверждает, что более 43 процентов участников проекта, облетевших Луну или высаживавшихся на ее поверхность, умерло от сердечно-сосудистых заболеваний.

Удар по костной и кровеносной системам космонавта наносит не только невесомость, но и радиация. Сегодня МКС имеет корпус, сделанный из сплава алюминия, толщиной примерно 2 мм. Этот алюминиевый корпус никак не защищает тело человека от потока радиации в космосе. С одной стороны, радиация также нарушает процесс генерации эритроцитов и синтеза гемоглобина и оба они идут ускоренными темпами, а с другой — способствует снижению иммунитета, замедлению синтеза лейкоцитов и тромбоцитов, плазменных клеток, ухудшению работы лимфоузлов, лимфоидной ткани, селезенки и коры надпочечников. Тут же проявляются вирусы, находящиеся в организме, так же как и аллергические реакции.

Процесс продолжается некоторое время и после возвращения космонавтов на Землю. Мне с трудом удалось собрать сведения о причинах смерти среди космонавтов США и России за все годы пилотируемых полетов. Получился внушительный мартиролог в 217 имен. И вот что интересно: у 55 из них причина смерти отсутствует вовсе! Что само по себе наводит на мысль, что есть что скрывать. А в ситуациях, где причина смерти имеется, все говорит о негативных последствиях воздействия на человеческий организм космического излучения.

Ничего удивительного: за 180 суток полета (средняя продолжительность командировки в космос) космонавт набирает от 50 до 150 мЗв (на Земле можно получить столько же, если делать рентген 1–2 раза в сутки каждый день на протяжении полугода). Сегодня допустимый норматив годовой дозы облучения для космонавтов — 500 мЗв, а общего лимита, накопленного за все полеты,— 1000 мЗв. Для сравнения: в атомной промышленности доля максимального годового разрешенного облучения для сотрудников составляет 20 мЗв. Неудивительно, что такая доза облучения, которую получают космонавты, в 2 раза увеличивает риск развития онкологических заболеваний, особенно когда речь идет о женщинах-космонавтах (женский организм более чувствителен к радиации).

Бывает, что онкологические заболевания стремительно развиваются уже на борту станции, как это было с космонавтом Владимиром Васютиным, из-за чего пришлось прерывать полет на 64-е сутки вместо расчетных 282 суток. Есть документы, подтверждающие этот случай, и хранятся они в архиве генконструктора академика В.П. Глушко (арх. № 266, л. 17–20).

Всего за 60 лет космонавтики от прямых онкологических заболеваний в мире скончались 44 космонавта и кандидата на полет в космос и 43 человека с сердечно-сосудистыми заболеваниями, а это 40 процентов от общего списка. Для сравнения: в среднем по России этот процент составляет 16,6, при этом власти уже говорят о необходимости бороться с небывалым ростом онкологических заболеваний в стране.

Думаю, всего сказанного достаточно, чтобы понять: на нынешнем этапе развития космических технологий думать о колонизации Марса или Луны человечеству рано. Люди вообще не способны заселять чужие планеты, пока условия жизни на них не будут подобны земным — с такой же (или примерно такой же) гравитацией и атмосферой. До этого момента человек сможет неограниченно долго находиться в космосе только на борту специальных кораблей-станций, на которых будет создана искусственная земная гравитация и которые будут обладать абсолютной защитой от космического облучения. О таких «гомеостатических ковчегах» писал еще Циолковский. И не человек и его физиология будут адаптированы к условиям космоса, а, напротив, космос будет «адаптирован» для комфортного проживания людей.