ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису

    Вище неба – начитав Дорж Бату

    00:00
    00:00
    Космос — 10.04.19
    ТЕКСТ: Ярослава Куцай
    Ілюстрації: Сергій Майдуков
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Вище неба

    Яких випробувань може зазнати ваше тіло за межами Землі, та до чого тут оригамі, песто й Чорнобиль? Читайте у статті з україномовного журналу про космос Space, the Universe and Everything!

    Час, як запевняв Альберт Айнштайн, відносний і спливає повільніше для того, хто перебуває ближче до поверхні Землі, де більша сила тяжіння. Міжнародна космічна станція (МКС) перебуває за 408 км від нашої планети. Але оскільки вона не стоїть на місці, а курсує зі швидкістю близько 8 км/с, ті, хто потрапляє всередину, старіють трішечки з запізненням порівняно зі своїми рідними, які чекають на них удома. Це називається релятивістським уповільненням часу, і що швидше рухатиметься об’єкт – то помітнішим буде ефект. «Я й так з’явився на світ на шість хвилин пізніше за Марка, але повернувся на шість хвилин і 13 мілісекунд молодшим після року в космосі», – пригадує Скотт Келлі. Він і його брат Марк – єдині на сьогодні близнюки, які обидва побували в довготривалих космічних місіях. У 2015 році вони взяли участь в унікальному дослідженні NASA: Скотт майже рік провів на МКС, а Марк тим часом проходив перевірку показників життєдіяльності на Землі. Учені зі здивуванням виявили, що Скоттові теломери – ділянки на кінцях хромосом, що захищають ДНК і зазвичай вкорочуються через вік і стрес, – були довшими за Маркові. Про причини цих розбіжностей поки зарано говорити, але науковці неабияк збентежені: можливо, попри мікрогравітацію та космічну радіацію, які шкодять нашому тілу, життя у космосі не таке вже й страшне?

     

    Вивчення космосу певною мірою є й дослідженням того, що означає бути людиною. На орбіті наше тіло починає працювати інакше. Перш ніж серйозно замислитися про широко анонсовані подорожі за межі нашої планети й космічний туризм, нам варто розібратися, які випробування чекають на нас там.

     

    Тисяча журавликів

    Типове «відрядження» за межі Землі сьогодні триває від шести місяців до року. Наукового ступеня у галузі науки, технологій, інженерії чи математики (STEM) і бездоганної фізичної підготовки недостатньо. Серед основних вимог до астронавтів NASA – вміння пристосовуватися до обставин, навички роботи в команді й бажання вчитися. Але подекуди й цього замало.

     

    Агентство аерокосмічних досліджень Японії (JAXA) для відбору учасників місії застосовує оригамі-тест: кандидатам дають стос різнокольорового паперу і просять зробити з нього тисячу журавликів, яких потрібно нанизати на одну довгу нитку. Потім спеціальна комісія аналізує «гірлянди» на предмет того, наскільки виготовлені кандидатами журавлики схожі на тих, які є в інструкції, і між собою. Здавалося би, навіщо? Річ у тім, що 90% типової роботи на МКС присвячено складанню деталей, ремонту й підтримці космічного апарата. Значну частину цієї механічної праці виконують у герметичному костюмі з обмеженим доступом кисню.

     

    Попри технічний прогрес, сучасні скафандри все ще доволі незручні. Навіть одягти їх самотужки не так вже й просто. Саме через них робота астронавтів стає доволі виснажливою і нерідко травматичною. У Массачусетському технологічному інституті намагаються створити зручну альтернативу наявним громіздким костюмам за допомогою лазерного сканування й 3D-моделювання. Серед їхнього доробку – модель нового скафандра BioSuit. Однією з його величезних переваг є можливість натягнути його на себе всього за кілька хвилин і без сторонньої допомоги. За словами інженерки та дизайнерки Дави Ньюман, причина криється у силовому каркасі з нікель-титанових ниток із ефектом пам’яті й застібки-блискавки. BioSuit, основу якого складають два шари металізованого еластану, щільно охоплює тіло і здійснює терморегуляцію завдяки шару поропластового або гелевого термоізолятора. Саме через це BioSuit увійшов до списку ста найвагоміших винаходів людства за версією журналу Time.

     

    Хай там як, у космосі неможливо рухатися так, як ми звикли на Землі. Там значно складніше за щось схопитися, позаяк вертикальна вісь тіла більше не домінує. М’язи рухаються інакше й посилають у мозок нові сигнали, які він ще не знає як інтерпретувати. На адаптацію центральної нервової системи до нових умов може знадобитися кілька місяців. Наукова журналістка Мері Роуч у своїй книжці Packing for Mars (укр. «Збираємося на Марс») описує це відчуття як тасування карт у рукавичках для духової шафи: щоб тривалий час працювати в такому режимі, знадобиться неабияке терпіння. Тож зробімо кілька паперових журавликів, щоб оцінити свої шанси потрапити на борт космічного корабля.

    Більше соусу

    На орбіті прекрасне безборонне перед найбанальнішим. На одному з фрагментів записів, зроблених на космічному кораблі NASA Gemini VII у 1965 році, астронавт Джим Ловелл повідомляє Центру управління польотами, що зробив «красивий знімок повного Місяця на тлі пітьми й хмар над Землею, яку видно знизу». За якусь мить на зв’язок виходить його напарник Френк Борман: «Борман випускає сечу. Сеча приблизно за хвилину». Ловелл (далі про краєвиди): «Оце так видовище!».

     

    Щоденні «ритуали», про які багато хто соромиться привселюдно говорити, але без яких наше життя неможливе, не видаються нам на Землі чимось особливим. Але за її межами це ціла операція, успішність виконання якої – привід зітхнути з полегшенням. Перші астронавти носили підгузники. Їх використовують і зараз, але лише при виході у відкритий космос і під час зльоту та приземлення. Сучасний космічний унітаз діє за принципом пилососа. Розріджений потік повітря засмоктує відходи, при цьому вони потрапляють у пакет. Заповнені пакетами контейнери відправляють у відкритий космос, де вони згорають.

    А що як астронавта нудить?

    Астронавтам і космонавтам потрібно приблизно стільки ж калорій, скільки й на Землі, але на орбіті суворо контролюють кількість спожитого заліза, щоб запобігти серцево-судинним захворюванням, а також натрію – для запобігання руйнуванню кісток. Втрата кісткової маси – одна з основних проблем, із якою мають справу космонавти. Довго перебуваючи на орбіті, деякі люди втрачають її до 20%. Навантаження на кістки зводиться до нуля – і вони тоншають. Коли активність зменшується, збільшується вивільнення кальцію, і процеси руйнування кісток починають переважати над процесами формування. Це призводить спершу до втрати кісткової тканини, потім – до переломів і тріщин. У космосі проблема не дається взнаки, але після повернення на Землю тіло робиться вразливішим. Майже те саме відбувається і з м’язами. Через зменшення навантажень – як для підтримки тіла, так і пересування – вони скорочуються все рідше й поступово атрофуються. Зменшується м’язова маса. Людина слабшає і млявішає. На те, щоб організм відновився після повернення на Землю, потрібно від трьох до чотирьох років.

     

    JAXA разом із NASA влаштували космічний біомедичний експеримент. Перебуваючи у космосі, члени їхніх місій раз на тиждень приймали бісфосфонати – лікарський засіб, який застосовують при остеопорозі – захворюванні, що супроводжується підвищеною крихкістю кісток та, як результат, високим ризиком тріщин і переломів. Остеопорозом, що виникає з віком, уражені майже 8,7% населення Японії. Дослідження показали, що в астронавтів більше шансів зберегти кісткову масу, якщо вони приймають незначну дозу бісфосфонатів, а також отримують достатню кількість кальцію і вітаміну D у комплексі зі спеціальними вправами (щонайменше 2,5 години на добу), щоб бодай частково компенсувати відсутність гравітації. Саме гравітація забезпечує навантаження на наші кістки та м’язи, що врешті тренує тіло витримувати свою вагу.

     

    Що ж стосується процесу травлення, то на орбіті він не зазнає суттєвих змін: м’язи шлунково-кишкового тракту постійно скорочуються і розслабляються. Астронавтам пропонують понад 200 варіантів їжі та напоїв, із яких вони можуть сформувати раціон на вісім днів. Їм також дають набір їстівної «психологічної підтримки» від друзів та родичів із чимось особливим, що нагадує про дім. Приготування їжі, яке вимагає води, енергії та часу – ресурсів, яких тут обмаль, – видається неможливим. Та тільки не для італійців. У травні 2015 року астронавтка Саманта Крістофоретті за допомогою експериментальної еспресо-машини зварила собі перше на МКС горнятко кави. Хоча радше не горнятко, а герметичний мішечок. У працівників космічної станції страви й посуд, з якого їх споживають, значно відрізняються від тих, якими ми користуємося на Землі. Деякі страви зневоднюють, щоб зменшити їхній об’єм. Фрукти, овочі, рибу та м’ясо термостабілізують і опромінюють – щоб знищити мікроорганізми, бактерії та віруси. Через високий ступінь обробки та пастеризацію ці харчі мають дивний присмак. Але вони сприймаються так ще й через зміну циркуляції рідин в організмі.

     

    Серце розташоване високо стосовно решти органів. Це необхідно для того, щоб в умовах земної гравітації ефективніше забезпечувати кров’ю верхню частину тіла і, перш за все, мозок (при цьому на Землі сюди надходить менше крові, ніж у нижню частину). В умовах невагомості рідини розподіляються по всьому тілу рівномірно. Через це шия та голова набрякають. Спантеличений мозок отримує сигнали про надлишок рідини у верхній частині тіла, нирки починають активно виводити її з організму, і людина не відчуває спраги, що може призвести до зневоднення, якщо вона не примушуватиме себе пити. Їжа видається не такою апетитною, як на Землі. Астронавти борються з цим, додаючи соуси (і одна із найпопулярніших опцій – песто).

    Приготування їжі, яке вимагає води, енергії та часу — ресурсів, яких обмаль на орбіті, — на орбіті видається неможливим, але чого тільки не зробиш, щоб відчути себе як вдома? У травні 2015 італійська астронавтка Саманта Крістофоретті за допомогою експериментальної еспресо-машини зварила собі перше на МКС горнятко кави.

    Безмежжя, самотність і невиправдані очікування

    Робота космонавтів та астронавтів, як і майже будь-яка земна робота, сповнена стресів – перевантажень, тривоги, конфліктів у колективі. А ще недосипання. На орбіті немає дня й ночі. Космонавтам доводиться бачити світанок або захід сонця кожні 45 хвилин, і тому їм нема на що орієнтуватися, крім власних встановлених правил, щоб зрозуміти, коли потрібно спати, а коли ні. Як наслідок, у них порушуються циркадні ритми – циклічні коливання інтенсивності біологічних процесів, пов’язані зі зміною дня і ночі. Це може призвести до постійного відчуття втоми й дискомфорту.

     

    Додайте до цього ще й замкненість середовища й неспроможність утекти. Відчуття самотності та емоції, які нікуди не зникають навіть у порожнечі, можуть спонукати до найнерозсудливіших вчинків. Космічні агентства США, Канади, Росії та Європи витратили 15 мільйонів на комплексний психологічний експеримент, щоб зрозуміти, як запобігти появі агресії та депресії. У 1999 році шістьох людей помістили у камеру, яка симулювала політ на Марс. Не обійшлося без наполегливих залицянь і звинувачень у сексизмі. Капітан-росіянин намагався силоміць поцілувати 32-річну напарницю-канадку – єдину серед них жінку – після чого зчинилася бійка між ним та іншими чотирма чоловіками. Це змусило японця, теж запрошеного до участі в експерименті, попросити випустити його. Висновок: у ізоляції складно уникнути конфліктів, а їхні наслідки можуть бути жахливими, бо там, на борту космічного корабля, ніхто не зможе вийти з гри, як це зробив японець.

     

    Одне із запитань, які ставили наприкінці програми Apollo: «Що робити, якщо колега-астронавт помирає під час виходу у відкритий космос?». Одна з відповідей була безжальною з точки зору землянина: «Облишити його». Проте ця відповідь вважалася правильною, адже спроба порятунку могла б поставити під загрозу життя інших членів екіпажу. У космосі діють інші закони: один за всіх і сам за себе.

     

    Подорож може виявитися геть не такою, як ви собі уявляєте. «Найчастіше я страждав від нудьги», – зізнався історичному журналу Quest перший американський космонавт Норман Таґард, який побував на орбітальній станції «Мир». «А найцікавіше з того, що трапилося по дорозі на Місяць, – це те, що нічого такого не трапилося, – зазначив у своїх спогадах Джин Сернан – останній, хто ступив на його поверхню 14 грудня 1972 року. – Треба було взяти із собою якісь кросворди».

     

    Але чи не найтяжче випробування – усвідомлювати свою відсутність там, на Землі, де найближчі тобі люди й де стільки всього відбувається, поки ти незграбно справляєш нужду й відчайдушно намагаєшся бодай чимось себе зайняти. Ветеран NASA Том Джонс, який побував у чотирьох космічних місіях з 1994 по 2001 рік, розмірковуючи, чи полетить він знову, дійшов висновку: «Якщо я хочу залишитися одруженим, то ні». Така тривала розлука – не на користь стосункам.

    При цьому сечу даремно не марнують:
    80-85% того, що надзюрили працівники МКС, переробляють на питну воду

    На Марс через зону відчуження

    Магнітне поле Землі формує захисний шар – магнітосферу. Вона є своєрідним щитом, що захищає від небезпечного космічного випромінювання. За межами рідної планети людина опиняється під його впливом, радіація потрапляє в організм майже зі швидкістю світла й може руйнувати ДНК, виводити з ладу серцево-судинну систему, а також, серед іншого, перешкоджати утворенню нових клітин мозку.

     

    Сьогодні один із пріоритетів світового космічного співтовариства – ступити на Марс. Ще кілька десятиліть тому ця ідея була радше зі сфери наукової фантастики. Але провідний інженер аерокосмічної галузі Роберт Зубрін взявся за неї як за проект. Ще у своїй книжці «The Case for Mars» (укр. «Аргумент на користь Марса») 1996 року він одним із перших висловив переконання, що каньйони й полярні шапки червоної планети містять багато корисних для нас ресурсів і що, на відміну від Місяця, ми могли б її заселити. Зубрін пропонує посіяти на Марсі бактерії, що перетворюють воду, азот і вуглець на аміак і метан, використовувати орбітальні дзеркала для нагріву поверхні Марса. Словом, це там, а не на Землі, людству слід влаштувати глобальне потепління.

     

    Утім, подорож на Марс, про яку мріють такі ентузіасти, як Зубрін, передбачала б щоденне отримання доз радіації, які можна порівняти з томографією раз на 5–6 днів (10 мЗв). За підрахунками NASA, дорога в один бік триватиме близько півроку. Середньостатистичний землянин щорічно отримує дозу в 1 мЗв. Працівник МКС – 0,5–0,7 мЗв щодня, а за рік – стільки ж, скільки ліквідатор на ЧАЕС, який зазнав максимального допустимого рівня випромінювання – близько 200 мЗв. Як людині пристосуватися до таких умов? Учені поки сперечаються, але останнім часом із новим інтересом спостерігають за Чорнобилем, адже тут у них є змога вивчати довготерміновий ефект радіаційного впливу на живі організми і, можливо, навіть знайти спосіб краще захиститися від нього.

     

    Значна територія довкола колишньої АЕС, де у 1986 році сталася аварія, лишатиметься забрудненою ізотопами Стронцію, Урану та Плутонію впродовж століть, а то й тисячоліть. Це відрізняє Чорнобильську аварію від аварії на Фукусімі у 2011 році, де відбувся витік Цезію, радіонукліди якого мають досить короткий період напіврозпаду, тож тут процес очищення триватиме у рази швидше. Попри невтішний вирок, деякі види тварин та рослин у зоні відчуження демонструють стійкість до випромінювання. І розуміння біологічних процесів, які стоять за цим, може допомогти людству втілити найграндіозніші на сьогодні амбіції. «Секрет потенційного успіху міжзоряних подорожей – у дослідженні тварин, рослин та мікроорганізмів на Землі, на які раніше зазнали впливу радіації, та їхньої здатності або толерувати, або повністю уникати її впливу», – розповів професор біологічних наук Університету Південної Кароліни Тімоті Муссо, який вивчає чорнобильську флору та фауну з 2000 року. Він помітив, що хоч деякі види й зазнають мутації, є чимало таких, які залишаються неушкодженими. Розуміння різниці між ними теоретично може надати пояснення, як захиститися від випромінювання. Муссо вірить, що у геномі криється таємниця біологічних механізмів протистояння радіації, тож залишається тільки з’ясувати, що ж це за механізми, щоб потім увімкнути їх чи якось поліпшити.

     

    «Цілком можливо, що радіація стане причиною втрати пам’яті у космонавта, викличе ненормальні поведінкові реакції, агресію. І дуже ймовірно, що ці ефекти не будуть прив’язані до конкретної дози, – наголошує завідувач відділу радіаційної безпеки Інституту медико-біологічних проблем Російської академії наук В’ячеслав Шуршаков. – Доки ми не маємо достатньої кількості даних про існування живих організмів за межами магнітного поля Землі, відряджати людей у тривалі космічні експедиції дуже ризиковано».

     

    Стівен Гокінґ запевняв, що запорукою виживання нашого біологічного виду є колонізація інших планет. Скотт Келлі нагадує, що навіть попри зміну клімату та забруднення навколишнього середовища, блакитна красуня досі залишається значно придатнішою для життя Homo sapiens, ніж інші планети: «Щоб із нашими технологіями вирушити до найближчого подібного до Землі місця за межами Сонячної системи, знадобиться близько 80 тисяч років. Хто б не потрапив на борт цього космічного корабля, їхні нащадки, швидше за все, будуть іншим видом».

    Матеріал створений у межах спецпроекту Куншт для компанії EOS.

    ТЕКСТ: Ярослава Куцай
    Ілюстрації: Сергій Майдуков
    Статті
    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Космос
    Що таке сонячні плями і чи впливають вони на людей

    Чи можуть спалахи на Сонці та магнітні бурі провокувати погане самопочуття в людей?

    Ідеї
    Пропаганда у російському кіно

    Як кіно стало частиною пропагандистської та політичної ідеології росії та чи можна якось дати цьому раду?