Академик Олег Орлов рассказал о возобновлении лунной программы России...
Бортинженер "лунного" экипажа американка Эшли Ковальски управляет роботом с помощью экзоскелета. Фото: Пресс-служба ГНЦ РФ-ИМБР РАН
Ученые в ожидании запуска с космодрома Восточный нашей первой за последние 46 лет автоматической станции "Луна‑25". Этим стартом Россия возобновляет свою лунную программу. Сначала полетят "машины". Но ученые уже думают, как готовить к миссиям до Луны и дальше человека. Зачем нужна центрифуга на орбите? Рождение в космосе: фантастика или реальность? Как практики буддийских монахов могут помочь космонавтам? Об этом корреспондент "РГ" беседует с директором Института медико-биологических проблем РАН академиком Олегом Орловым.
Олег Игоревич, несмотря на санкции, в ИМБП успешно продолжается 240-суточный международный эксперимент по имитации полета на Луну. В экипаже помимо россиян два американца и участник из ОАЭ. Какая обстановка на борту "лунника"?
Олег Орлов: В эксперименте уже позади половина пути. "На Землю" экипаж вернется в июле. Идет напряженная научная работа. Как написала в своем дневнике врач экипажа Виктория Кириченко: "Ну и ритм!". Экипаж "долетел" до Луны, работает "на орбите", уже несколько раз "прилунивался" и выходил на "поверхность". Все жестко по программе. Моделируются разные ситуации, в том числе аварийные. Было несколько деприваций сна - когда "космонавтам" сутками не дают спать. Это очень непросто. Проверка организма на прочность.
Экипаж находится не только в изоляции, но и в замкнутом пространстве. В пандемию многие лично испытали, насколько сложно все время в четырех стенах. Возникают конфликты?
Олег Орлов: Психологи выделяют несколько этапов в развитии межличностного взаимодействия внутри таких экипажей. От поверхностного общения, отстаивания каждым своих прав, поиска единомышленников до объединения вокруг общей цели и превращения просто рабочей группы в единую суперкоманду. Это мы наблюдаем и в эксперименте SIRIUS‑21. Все ожидаемо и прогнозируемо.
Ученые всегда идут на шаг вперед. Вы занимаетесь созданием бортовой центрифуги короткого радиуса для космической станции. Ищете универсальное средство от невесомости для дальних полетов?
Олег Орлов: Ищем. Это крутая тема. Если решим, то сможем нивелировать все негативные эффекты невесомости в космическом полете. В чем смысл? Искусственную гравитацию можно создать двумя путями. Первый: закрутить корабль или заставить вращаться его часть. Внутри этого вращающегося объекта за счет центробежных сил создается гравитация.
Ищем универсальное средство от невесомости. Задача ученых - создать искусственную гравитацию на космическом корабле
Но есть и нюанс: наш вестибулярный аппарат обязательно ответит на постоянное длительное вращение. И его реакция может быть такой, что о работоспособности космонавта впору забыть.
В свое время в институте был экспериментальный стенд - "вращающаяся комната". Испытатели по много дней и жили в ней, и работали. Так что мы знаем примерно параметры вращения, которые человек может вынести. Однако создание вращающихся космических систем - техническая задача далекого будущего.
Другая возможность более прагматична - центрифуга короткого радиуса на борту станции. Космонавт помещается в нее лишь на какое-то время для восстановления кровообращения и функций других физиологических систем. В момент вращения, за счет все тех же центробежных сил, происходит перераспределение крови в направлении ног.
Возникает "тяжесть" - эффект гравитации?
Олег Орлов: Да. Такая центрифуга может стать очень серьезным элементом комплексной системы профилактики в межпланетных полетах. Сейчас этим активно занимаются во многих космических центрах. Серьезная задача - создание стенда на орбите. Так, подготовительные расчеты обоснования такой конструкции раньше предпринимались для МКС кооперацией участников американского сегмента. Однако были приостановлены из-за высоких рисков динамического воздействия стенда на всю станцию.
Олег Орлов: Многие наши разработки применяются и на Земле. Фото: Олег Волошин
Мы вместе с коллегами из РКК "Энергия" подготовили обоснование создания бортовой центрифуги в составе перспективного модуля Российской орбитальной служебной станции. Это предложение утверждено. Вообще эффективность искусственной гравитации была доказана в ИМБП еще в 70-х годах - в наземных модельных исследованиях, в полетах по программе "Бион". Полученные еще в те годы данные легли в основу нового метода лечения - гравитационной терапии.
Искусственная гравитация, защита от радиации и гипомагнитной среды… Решим эти проблемы и можем спокойно лететь на Луну, Марс?
Олег Орлов: Есть еще одна архиважная проблема - создание системы жизнеобеспечения. Пока в космической практике она строится на принципе регулярных грузовых поставок с Земли. Для межпланетной экспедиции это исключено. Конечно, можно сколько-то запасов взять с собой. Можно предварительно выслать на орбиту Марса, например, те же грузовые корабли. Но очевидно, что нужны, как мы говорим, "самовоспроизводящиеся" биологические системы жизнеобеспечения. Источники белковой пищи, которая просто необходима человеку для продуктивной работы в экстремальных условиях.
Насколько я знаю, на станции "Мир" уже проводились эксперименты с перепелами?..
Олег Орлов: Да. На орбиту отправляли уже оплодотворенные яйца. Ученые получили поразительный результат - впервые в истории живые существа родились в космосе. Теперь есть все возможности продолжить уникальные исследования. Нас интересует размножение животных в космосе, которое включает в себя не только оплодотворение, вынашивание или выведение потомства, но и их развитие до "половозрелого" состояния.
Космическая мини-ферма?
Олег Орлов: Ну, до этого далеко. На сегодня можно говорить об успешности такого полного цикла только для низших животных, например, для плодовой мушки дрозофилы. Тем не менее исследования на дрозофилах позволяют анализировать фундаментальные механизмы адаптации половых клеток и, в целом, репродуктивных органов к факторам космического полета. Получаемые данные дают основания для осторожного оптимизма в отношении поддержания популяции более высокоразвитых организмов. В частности, тех же японских перепелов.
Многие ученые говорят, что одно из возможных решений многочисленных проблем, связанных с пилотируемыми межпланетными полетами, - искусственная гибернация. А проще - состояние, близкое ко сну. Неужели это реально?
Олег Орлов: Идея впервые была озвучена фантастами, а обоснована еще Сергеем Павловичем Королевым для полета на Марс. Академик Василий Васильевич Парин, возглавлявший наш институт вскоре после создания, обозначал ее термином "искусственный гипобиоз". В самом общем виде суть такая: чтобы экипаж корабля на этапе длительного космическом перелета находился в искусственно созданном "сноподобном" состоянии. Как показал ряд исследований, оно должно позволить снизить метаболизм и повысить защитный барьер организма к воздействиям космической радиации, гипомагнитного фактора, гипокинезии, перераспределения крови, психологическим проблемам… Экспедиция к Марсу может оказаться намного проще, чем полное обеспечение всем необходимым экипажа на протяжении полутора лет, необходимых для полета туда и обратно.
Большой интерес представляют практики управления энергообменом организма, используемые в ряде психотехник, в том числе в буддизме. В данный момент эти исследования проводятся в Индии группой специалистов под руководством сотрудника нашего института академика Святослава Всеволодовича Медведева.
А почему в эксперименте по сухой иммерсии, который скоро стартует в вашем институте, будут участвовать только женщины?
Олег Орлов: Как ни странно, особенности влияния факторов космического полета на женский организм изучены крайне мало. Хотя отличия их физиологической адаптации на орбите налицо. Например, у женщин отмечаются более выраженные признаки болезни движения. И наоборот, во время возвращения на Землю они испытывают симптомы укачивания реже, чем коллеги-мужчины.
Врач экипажа - хирург ИМБП Виктория Кириченко во время виртуального выхода на "поверхность Луны". Фото: Пресс-служба ГНЦ РФ-ИМБР РАН
Что такое - "сухая" иммерсия? Испытателя на специальной водонепроницаемой ткани погружают в бассейн с водой. Он словно зависает в воде. Никакой опоры, как в невесомости. Такие эксперименты у нас проводились от нескольких дней до полутора с лишним месяцев. Самый длительный - 56 суток. И всегда участвовали только добровольцы-мужчины. Но два года назад мы рискнули и провели первый в мире иммерсионный эксперимент с участием женщин. Сказать, что результаты очень интересные, не сказать ничего. Поэтому продолжим. Стендовая база "сухая иммерсия" входит в состав медико-технического комплекса ИМБП для отработки инновационных технологий космической биомедицины, имеющего статус уникальной научной установки.
Поиск и оценка биомаркеров стресса - одна из главных задач медицинского контроля в космическом полете
Насколько я понимаю, все подобные эксперименты нацелены на поиск маркеров стресса?
Олег Орлов: Да. Поиск и оценка биомаркеров возможных изменений состояния здоровья экипажа - одна из главных задач медицинского контроля в условиях космического полета. Для психологов, например, таким маркером становятся отклонения в речевом взаимодействии членов экипажа. Для физиологов - тонкие вещи на уровне протеомных исследований. Одним из сложных маркеров стресса является вариабельность сердечного ритма. Или, например, изучение выдыхаемого человеком воздуха: изменения, которые происходят в организме, оставляют здесь "след". Сегодня даже хеликобактер диагностируют по таким изменениям - это уже клиническая практика.
Многие наши разработки находят применение и в земной медицине. Два года назад был создан НЦМУ (Научный центр мирового уровня) "Павловский центр "Интегративная физиология - персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости". В его состав вместе с тремя другими известными научными институтами вошел и ИМБП. В нашем институте был создан Центр изучения и профилактики эффектов долговременной изоляции. Его задача - комплексное изучение процессов адаптации организма человека к стрессу, вызванному длительной изоляцией в гермообъекте. Разработка и оценка эффективности применения средств профилактики.
Для чего создается лаборатория "Возврат-МКА"?
Олег Орлов: Это лаборатория для полетов на высокоэллиптические орбиты с параметрами 500 км х 200 тысяч км. То есть аппарат пойдет далеко за пределы низкой околоземной орбиты, через радиационные пояса и выше. И 80 процентов времени проведет вне магнитосферы Земли. Мы ожидаем в этих условиях снижение магнитного поля в 100-1000 раз и вклад галактического космического излучения в общую дозу радиационной нагрузки на "экипаж" более 80 процентов. Модель пусть и кратковременного - 30 суток, но уже практически межпланетного полета.
Вернувшийся недавно с МКС космонавт Петр Дубров провел на орбите 355 суток. Почти год. Какие новые данные ожидают получить ученые?
Олег Орлов: Один из предметов спора в вопросе комплектования экипажей исследовательских миссий за пределами низкой околоземной орбиты - наличие или отсутствие космического опыта. Для Петра Дуброва это был первый полет в космос. И сразу на такой срок. Сразу скажу: он здесь не первый. Так, сразу ровно год в 1987-1988 годах в составе экипажа станции "Мир" провел "новичок" Муса Манаров.
Мы знаем: среди ключевых медицинских рисков для столь длительных полетов - изменение структуры костной ткани. Наши специалисты изучают изменение минерального обмена. Не буду говорить о всех деталях, но, поверьте, это и сложно, и очень интересно.
Дуброву повезло. На его миссию пришлись съемки фильма с участием Юлии Пересильд и Клима Шипенко, прибытие экипажа с двумя японскими туристами, пополнение российского сегмента сразу двумя новыми модулями "Наука" и "Причал". Представляете нагрузку?
Рабочее напряжение, эмоции, наверное, зашкаливали?
Олег Орлов: Можно смело сказать, что этот полет был своеобразным моделированием строительства межпланетного корабля или напланетной базы. Кстати, одна из главных целей в нашей работе - это обеспечение космонавта возможностью в кратчайшие сроки приступить к активной работе на поверхности планеты после длительного пребывания в невесомости. А основное ограничение здесь - скорость реадаптации сенсомоторной системы человека к гравитационному воздействию. Тоже изучаем...