Премия Рунета-2020
Россия
Москва
+5°
Boom metrics
Наука2 февраля 2022 4:02

Суслики откроют людям дорогу в дальний космос

Секрет зимней спячки животных поможет ученым решить проблему многолетних космических путешествий [видео]
Суслики помогут человечеству освоить дальний космос.

Суслики помогут человечеству освоить дальний космос.

Фото: Shutterstock

Что нам стоит Марс отстроить…

Самым слабым звеном в организации дальних космических путешествий оказался человек. С технической стороной экспедиции на Марс, которую NASA планирует в 2030 годы все более ли менее ясно. Илон Маск регулярно отчитывается о прогрессе в создании межпланетного корабля Starship. Осенью прошлого года американское космическое агентство представило концепцию марсианской базы.

Конкурс выиграл совместный проект инженеров Eckersley O'Callaghan и архитектурной компании Hassel Studio. Они предложили очень интересную идею: первыми марсианскими строителями станут роботы. Интеллектуальные машины отправятся на Красную планету за несколько лет до прибытия астронавтов и займутся строительством внешней оболочки, которая чем-то отдаленно напоминает панцирь черепахи.

Прочный внешний контур должен защищать жилые и технические модули от радиации, пыльных бурь и небольших метеоритов. Его построят с помощью технологий 3D-печати, а в качестве строительного материала будет использован марсианский грунт. Когда прибудут астронавты, они просто развернут под этой крышей привезенные с собой надувные модули. В итоге получится небольшая марсианская деревня, в которой с комфортом можно будет провести немало лет. Ведь марсианские колонисты еще долго не смогут вернуться на Землю.

Глубокий космос хуже Чернобыля

Однако ученые до сих пор не решили главный вопрос, каким образом безопасно доставить людей на Марс? Во-первых, экипажу угрожает радиация. За 9 месяцев полета космонавты нахватают примерно 300 миллизивертов (мЗв) в основном за счет галактического космического излучения. Для сравнения, если ликвидаторы Чернобыльской АЭС набирали дозу в 250 мЗв, их больше не допускали до опасной работы и отправляли из зоны бедствия. По расчетам ученых влияние радиации во время полета на Марс и обратно сократит среднюю продолжительность жизни космического путешественника на 2,5 года. Можно увеличить толщину защитной оболочки корабля, но тогда придется кардинальным образом увеличить массу звездолета. Но тогда он станет неподъемным. И так массы корабля составит горючее и окислитель.

Другая серьезная проблема заключается в том, что во время полетов у космонавтов катастрофическими темпами происходит атрофия мышц. Причина в невесомости, которая подавляет синтез мышечного белка. Чтобы, хотя бы отчасти компенсировать этот эффект, космонавты на МКС несколько часов в день занимаются на тренажерах. Но несмотря на это, космонавтов заново учат ходить после длительных полетов - посмотрите на этом видео.

Чтобы марсианские колонисты держали себя в форме корабль опять же должен быть большим, чтобы хватило пространства для устройства спортивного зала.

Еще фантасты высказывали заманчивую идею о том, что было бы здорово отправлять космонавтов в дальние путешествия в состоянии анабиоза. Подсчитано, что такой вариант позволил бы в 5 раз сократить объемы герметичного отсека марсианского корабля и взять на борт в 3 раза меньше груза (включая еду и воду). А кроме того, можно было бы надежно защитить экранами спальные капсулы.

Проблема только в том, что люди не медведи, чтобы впадать в зимнюю спячку.

Однако решение этой непростой задачи ученым подсказали… суслики. Эти грызуны были бы идеальными космонавтами.

А после спячки у них по графику брачные игры…

Когда суслики впадают в спячку, обмен веществ у них снижается до 1 процента по сравнению с летним периодом, а температура тела падает практически до точки замерзания. За счет замедления жизненных процессов животные-гибернаторы экономят кучу энергии. Суслики в этом отношении самые настоящие рекордсмены, потому что, например, у медведей степень замедления метаболизма гораздо меньше - у них температура тела падает с 37 лишь до 31 градуса.

- С точки зрения физиологии это загадка - как после 6-9 месяцев бездействия (все это время зверьки лишены поступления белка в организм) суслики выходят из спячки полными физических сил, - объясняет один из авторов исследования Мэттью Риган, доктор биологических наук из Университета Монреаля. - Ведь единственный в году брачный сезон у сусликов наступает весной сразу же после выхода из спячки. Это время интенсивной физической активности, от которой зависит репродуктивный успех и грызуны демонстрируют потрясающую спортивную форму.

Чтобы разгадать тайну феноменальных способностей доктор Риган и его коллега провели интересный эксперимент. Ученые решили посмотреть, что происходит с продуктами обмена веществ - метаболитами, и пометили их изотопом углерода-13 и изотопа азота-15. Обычно метаболиты выводятся из организма. Однако у сусликов организм работал по принципу безотходного производства: особые микробы в кишечнике расщепляли продукты жизнедеятельности и возвращали их обратно в организм в качестве материала для строительства новых клеток.

Все на биохакинг, товарищи!

Как этот метаболический трюк собираются использовать в космосе? Специальные таблетки доставят в пищеварительную систему космонавтов кишечные микробы, которые помогут организму работать в режиме “зимней спячки”. Это позволит эффективно бороться с синдромом атрофии мышц космонавтов при невесомости во время длительных путешествий. Сейчас обитатели МКС уменьшают деградацию мышечной ткани за счет интенсивных физических упражнений. Но, как мы уже говорили, корабли для путешествий в глубокий космос, в отличии от МКС, слишком малы, чтобы разместить на борту большой объем спортивного оборудования.

Этой работой заинтересовалось Канадское космическое агентство, которое выделило грант на продолжение исследований. Да и сам Мэттью Риган в прошлом году занял в Агентстве должность специалиста по физиологии животных в Департаменте биологических наук.

Впрочем, исследователи полагают, что это открытие можно использовать не только в космосе, но и на Земле. Ведь сегодня в мире от недоедания страдают 850 миллионов человек. И препараты для оптимизации микробиома кишечника могут помочь им пережить голод, так же как помогают животным пережить зимнюю спячку. Однако Мэттью Риган подчеркивает, что сейчас открыта только теоретическая возможность такого биохакинга (“взлома” организма и оптимизация его работы). Предстоит немало исследований прежде чем механизм, естественный для животных впадающих в спячку, заработает у людей.