В последний десяток лет государственные космические агентства много рассказывали о том, что космическая радиация при полете к Марсу убьет или инвалидизирует путешественников. Проблемой оказалось то, что эксперименты на животных с галактическим уровнем радиации показали обратное. Американские ученые придумали способ, как решить вопрос: они стали облучать подопытных дозами, для получения которых им пришлось бы провести в космосе несколько жизней.
В конце 2010-х на Земле началась разработка ракеты и корабля, способных доставить людей на Марс уже в 2030-х. Почти сразу после начала разработки NASA изменило свои радиационные стандарты, ссылаясь, с одной стороны, на принципы гендерной толерантности, с другой — на то, что в прошлом угроза космической радиации могла быть недооценена. Это сделало актуальными все новые и новые работы, изучающие влияние этой радиации на людей в длительных полетах. Российские исследователи в 2020-х подвергли лабораторных животных с болезнью Альцгеймера облучению, близкому к тому, что можно получить при реальном космическом полете. Результат вышел неожиданный. Мыши излечились от этой болезни, на данный момент не поддающейся лечению никакими иными методами.
Авторы новой работы, которую опубликовали в PLOS One, использовали иной подход к такому эксперименту. Они взяли крыс и облучили их галактическими лучами с общей дозой в 1,5 и 0,75 грея. Часть облученных крыс помещали в специальную сбрую, разгружающую их задние конечности. Это должно было имитировать условия невесомости и гарантировать, что воздействие на них было именно от радиации. Затем они изучили сердечные ткани крыс.
Итоги эксперимента довольно интересны. У облученных крыс обнаружили фиброз тканей сердца — то есть замещение нормальных клеток сердечной ткани соединительной тканью. Подобные процессы бывают у людей после инфарктов и некоторых других неблагоприятных событий. Фиброз сопровождается существенным снижением функций сердца. Хотя это не повлияло на жизнь лабораторных крыс существенным образом, для человека-астронавта на Марсе, имеющего повышенные физические нагрузки, это могло бы создать проблемы.
А вот эмулированная невесомость на сердце никак особенно не сказалась, хотя и вызвала уменьшение иммунных возможностей организма, в том числе — снижение количества образуемых организмом цитокинов, белков, регулирующих работу иммунитета. Выводы авторов однозначны: галактическая радиация вредит сердцу крыс даже без невесомости. Это делает ее довольно серьезной угрозой. Причем исследователи ассоциируют угрозу с полетом на Марс: сходную дозу, по их словам, человек может получить при полете туда.
Слева показаны ткани сердца крыс, которых не облучали галактическими лучами. Слева тех, что облучали. Фиброзные изменения со временем достаточно заметны
Источник изображения: Marek Lenarczyk
Формально это утверждение близко к истине. Если не 0,75 грей, то 0,66 грей человек может получить в полугодовом перелете к четвертой планете. Правда, половина из этих грей будет приходиться не на галактические лучи, исследованные в работе, а на частицы солнечного ветра, проникающая способность которых на фоне галактических лучей очень мала. Это ставит под сомнение размер влияния такого излучения на ткани сердца, экранированные поверхностными тканями тела. Если бы исследователи пытались получить такие дозы галактической радиации на реальных крысах, им бы пришлось увеличить продолжительность их жизни в разы. Виртуальное удлинение жизни грызунов в этой работе произошло, но его научная корректность не очевидна.
Еще более важная деталь: работа подвергла крыс дозам в 0,75 и 1,5 грея за считанные минуты на земной установке. В реальном же космическом полете такие дозы крысы могли бы получить лишь за семь и 14 месяцев соответственно. Учитывая, что тестировали взрослых животных возрастом в 8-9 месяцев, часть просто не дожила бы до конца эксперимента.
Научная ценность облучения с такой скоростью получения дозы вызывает вопросы. Если взять человека, который проводит на улице полчаса в сутки (то днем, то ночью), и облучить его видимым светом в той дозе, которую он получает за семь и 14 месяцев соответственно, то приходящаяся на поверхность его тела энергия составит не менее семи и 14 киловатт-часов соответственно.
Если применить такой сценарий к живому организму, то у него не удастся найти следов фиброза, как это было в работе в PLOS One — потому что он погибнет еще до завершения процедуры от перегрева. Нагрев при этом превысил бы аналогичный в микроволновке, работающей на полной мощности.
Сходным образом, попытка употребить за час то же число воды, что человек потребляет за три дня, неизбежно приведет его к гибели. Это показывает, почему подвергать организм воздействию какого-то фактора за минуты — значит, создавать условия, не имеющие ничего общего с теми, в которых живое существо окажется при воздействии того же фактора за много месяцев. В этом смысле гораздо более рациональным выглядит подход к анализу галактических лучей от российских ученых, работу которых мы упомянули выше.
