NASA вибрало проєкт глибокого сну для космічних подорожей

У найближчі п’ятнадцять років NASA, Китайські космічні агенції та SpaceX зроблять новий крок у дослідженні космосу — відправлення перших космічних місій на Марс з екіпажем. Однак цей план стикається з безліччю викликів, у тому числі з відстанню, яка відокремлює нас від «Червоної планети». Навіть під час протистояння, коли Марс та Земля найбільш наближені один до одного, відстань становить близько 55 мільйонів кілометрів. В результаті використання звичайних тягових систем, якими є хімічні ракети, подорож на Марс може зайняти від шести до дев’яти місяців, що призводить до того, що час місії, включаючи операції на поверхні планети, становить близько трьох років.

Такий тривалий час перебування в умовах мікрогравітації є рядом проблем для людського організму, включаючи вплив сонячного та космічного випромінювань. Для розв’язання цього питання НАСА вже зараз вивчає можливості скорочення часу переходу та розробки технологій глибокого сну, що дозволяють екіпажу проспати більшу частину подорожі. Програма NIAC НАСА представила проєкт Studying Torpor in Animals for Space-health in Humans (STASH), який є методом глибокого сну, розробленим фахівцями з каліфорнійської біотехнологічної фірми Fauna Bio Inc.

Існують галузі біотехнології, які вивчають особливості ссавців з метою розробки нових ліків для людського здоров’я. Одним із таких напрямків є вивчення фенотипів зимуючих ссавців та їх застосування в галузі космічного дослідження, щоб пом’якшити ризики для здоров’я екіпажу. Тривале перебування в космосі представляє особливі проблеми та дослідження на МКС, включаючи дослідження близнюків NASA, дозволяють оцінити вплив мікрогравітації на організм людини. Серед наслідків: атрофія м’язів, ослаблення кісткової тканини, негативний вплив на органи, зір, серцево-судинну та нервову систему. Крім того, постачання космічних експедицій займе кілька місяців.

Вирішенням цих проблем може стати використання глибокого сну для екіпажів під час космічних подорожей. Такий підхід зможе гарантувати, що до моменту прибуття на Марс екіпаж перебуватиме у здоровому стані та готовий до проведення місії на поверхні планети. Проєкт STASH, що розробляється спільно з BioServe Space Technologies університету Колорадо Боулдер, є лабораторією з глибокого сну, яка буде використовуватися на МКС. Експеримент включає дві камери, де будуть гризуни, а температура навколишнього середовища буде знижена до 4 °C для індукції глибокого сну.

Система також буде оснащена приладами, які в режимі реального часу вимірюють обмін речовин у тварин, контролюючи їх споживання кисню, температуру тіла та серцевий ритм. Однією з короткострокових цілей проекту STASH є вивчення наукових аспектів глибокого сну в умовах мікрогравітації, включаючи оцінку його здатності захищати від втрати м’язової та кісткової маси.

Середньотермінові завдання включають тестування біоактивних молекул, які можуть допомогти екіпажу космічних місій зберігати здоров’я у тривалих подорожах. У перспективі система глибокого сну може стати ключовим інструментом для майбутніх космічних місій з екіпажем. Система буде оснащена передовими приладами, здатними моніторити обмін речовин, споживання кисню, температуру тіла та серцевий ритм тварин у режимі реального часу. Її розробники, дослідники у сфері глибокого сну, ставлять собі кілька цілей.

Спочатку, це дослідження наукових основ глибокого сну в умовах мікрогравітації для того, щоб визначити, наскільки ефективно воно захищає організм від втрати кісткової та м’язової маси. Більш тривалою перспективою є перевірка біоактивних молекул, здатних імітувати генетичні прояви глибокого сну, і оцінка методів виклику штучної глибокого сну. У загальному підсумку, команда вчених планує розробити технологію глибокого сну, яка може бути застосована в глибокому космосі.

Як зазначають лідер проекту Харків Спренгер та його колеги, розуміння глибокого сну і його потенціалу для космічних польотів є неповним. В цей час не існує інфраструктури, здатної провести дослідження глибокого сну в космічному середовищі, а глибокого сну в умовах мікрогравітації поки що не була детально досліджена. Проект STASH стане першим кроком на цьому шляху, який дозволить закласти основу для майбутніх досліджень та розробки систем глибокого сну для довгих космічних місій.

Отримавши фінансування розробки першої фази проекту, команда вчених готується до подолання перших перешкод. Як відзначають учасники проекту, дослідження, які проводяться за допомогою системи глибокого сну STASH, стануть важливим першим кроком до отримання фундаментальних знань про потенціал глибокого сну для захисту здоров’я астронавтів у космосі. Ці знання будуть корисними для розробки лікарських препаратів та майбутньої інфраструктури, здатної забезпечувати підтримку астронавтів, здатних до глибокого сну у довгострокових міжпланетних місіях.