В МАИ создают систему защиты космонавтов от разрушения костей в длительных полётах

Учёные Московского авиационного института разрабатывают системный подход к решению одной из ключевых проблем межпланетных перелётов, связанной со снижением плотности костной ткани и атрофией мышц у космонавтов. Работа ведётся на стыке медицины, биологии и системного анализа. Итогом станет аналитическая программа, помогающая специалистам сделать выбор в пользу того или иного решения по защите организма от разрушающего воздействия невесомости.

– Длительные космические миссии, например полёт на Марс, сопряжены с серьёзными рисками для здоровья человека. В условиях невесомости скелет перестаёт испытывать привычную нагрузку, теряет кальций и становится хрупким, а мышцы атрофируются. Такое явление называется остеопенией и миастенией невесомости. Без решения этой проблемы межпланетные перелёты невозможны, – подчеркнул участник проекта, студент третьего курса кафедры 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ Никита Николай Педраццини.

Так как в невесомости мышцы расслаблены, а кости не испытывают давления из-за отсутствия нагрузки, организм воспринимает это как сигнал к снижению «избыточной» прочности скелета и запускает процесс вымывания кальция из костей. В результате они становятся очень хрупкими, повышается риск переломов. Сильнее всего страдают участки, которые на Земле испытывают наибольшую нагрузку: бёдра, позвоночник, ноги. Исследования показывают, что космонавт может терять до 1–2% костной массы в месяц. С современными технологиями полёт до Марса займёт шесть-девять месяцев, а значит, за это время члены экипажа могут потерять более 10% костной массы.

Сегодня в мире существует множество разрозненных методов борьбы с этими явлениями: от тренажёров для МКС и лекарств до специальных костюмов и экспериментов с генной инженерией. Однако все они применяются изолированно. Команда МАИ под руководством кандидата экономических наук, доцента кафедры 614 Людмилы Метечко впервые собрала огромный мировой опыт в единую систему и выстроила иерархию решений по их эффективности. Исследование даёт чёткий ответ на вопрос: на какие меры для подготовки экспедиции на другие планеты нужно тратить ресурсы в первую очередь, а какие являются лишь «косметическими» решениями.

Новая программа будет работать по следующей схеме: сначала инженер или медик вводит в неё ключевые параметры будущей миссии, такие как длительность полёта, уровень гравитации на планете, массогабаритные ресурсы и состояние здоровья космонавта. После обработки данных он получит перечень методов профилактики — от самых эффективных до вспомогательных.

– На основе анализа научных публикаций, данных медицинских экспериментов на МКС и наземных моделей микрогравитации мы выделили три категории методов по прогнозируемой эффективности. К методам с максимальной эффективностью относится, например, создание искусственной гравитации — вращение всего корабля или использование центрифуги. Этот способ максимально имитирует земные условия. Установить первый экспериментальный модуль с такой искусственной гравитацией планируется на новой Российской орбитальной станции, – рассказал Никита Николай Педраццини.

Среднюю эффективность показывает комбинация физических упражнений на разных тренажёрах с современными лекарствами, замедляющими разрушение костной ткани. К методам с низкой эффективностью учёные МАИ отнесли специальные диеты, профилактические костюмы и подходы, которые пока находятся на стадии исследований.

Дальнейшая работа по проекту включит мониторинг новых экспериментов, дополнение классификации и внедрение системного анализа в практику.