Космическое излучение и конфликты: чего боятся астронавты перед миссией на Марс

Колонизация Марса

В феврале 2019 года директор NASA Джим Брайденстайн сказал, что пилотируемая экспедиция может отправиться на Марс уже в середине 2030-х. И хотя научная ценность такой миссии все еще вызывает сомнения, в качестве политического шага она была бы грандиозной.

Путешествие людей на Марс — пугающая перспектива. Астронавтам понадобится не менее 9 месяцев, чтобы туда добраться, год они проведут на самой планете, а затем потратят еще 9 месяцев на дорогу домой. В течение этого времени они будут подвергаться как высокому уровню излучения, так раздражающим привычкам своих коллег. Трудно сказать, какой из этих факторов может быстрее привести к большим проблемам. Поэтому американское космическое агентство NASA изучает способы сохранения как физического, так и психического здоровья будущих марсианских путешественников. На собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS), состоявшемся в Вашингтоне, ученые рассказали о своей работе в этих направлениях.

Одним из таких проектов является известное исследование близнецов NASA Twin Study, полные результаты которого будут опубликованы в ближайшие несколько месяцев. В исследовании задействованы астронавты-близнецы Марк и Скотт Келли. Скотт был доставлен на Международную космическую станцию (МКС) в 2015 году, и прожил на орбите 12 месяцев. Марк оставался на Земле в течение того же периода. Оба мужчины регулярно сдавали образцы крови и мочи для научного анализа. Оба также провели ряд физических и умственных испытаний. Не зная точно, что может измениться в теле Скотта, 10 исследовательских групп по всей Америке изучали образцы, отслеживая как можно больше молекулярных, когнитивных и физических изменений.

Близнецы-астронавты Марк и Скотт Келли,

участники исследования NASA Twin Study

Как рассказал Крис Мейсон из медицинского кампуса Коренллского университета, эти команды нашли много сюрпризов. Например, теломеры Скотта стали длиннее во время его пребывания в космосе. Теломеры — это участки ДНК, которые «закрывают» конец хромосом в ядре клетки и становятся короче по мере ее старения.

Затем доктор Мейсон сравнил работу генов Скотта с генами его брата Марка на Земле. Он обнаружил, что гены в организме Скотта, связанные с иммунной системой, стали очень активными. Это также относится к клеточному механизму, связанному с восстановлением ДНК. 

«Это почти как если бы тело находилось в состоянии повышенной готовности, — сказал он. — Что неудивительно, учитывая стресс от космического полета». 

Еще одним удивительным наблюдением было присутствие множества фрагментов митохондрий в крови Скотта. Митохондрии представляют собой крошечные структуры внутри клетки, которые высвобождают энергию из сахара. Они имеют тенденцию попадать в кровоток только тогда, когда клетки повреждены или умирают от стресса.

Хорошая для Скотта Келли новость заключается в том, что почти все тысячи изменений, произошедших в его теле, вернулись в норму вскоре после возвращения на Землю. Это говорит о том, что здоровое человеческое тело, по большей части, хорошо восстанавливается после стресса долгого космического полета. Но каким бы детальным ни было исследование близнецов, размер выборки в два все еще очень ограничен.

В ближайшие годы NASA планирует провести десятки долгосрочных испытаний на людях, в том числе на астронавтах, направляющихся на Луну в рамках подготовки к будущим полетам на Марс.

Астронавт NASA Скотт Келли провел на МКС 12 месяцев

Профилактика конфликтов

Когда Скотт Келли вернулся с МКС, он сказал, что для успешной миссии в космосе слаженная командная работа является приоритетной. Действительно, критически важным во время экспедиции на Марс будет предотвращение социальных проблем среди астронавтов, ведь такая миссия будет включать около 6 человек, возможно, из разных культур. Они соберутся вместе на три года в пространстве, размеры которого не превышают небольшой дом. Не будет у них и возможности для побега в случае непредвиденных обстоятельств.

Одной из попыток смоделировать эти условия было исследование Ношира Контрактора, профессора поведенческих наук в Северо-западном университете Иллинойса. Он изучал группы людей, длительное время находившихся в изоляции в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне (Техас). Здесь добровольцев запирают на срок до 45 дней, имитируя космические полеты. Они находятся в состоянии физиологического и психологического стресса и контролируются днем и ночью.

В этих экспериментах ученые узнали, что определенные личностные характеристики необходимы для того, чтобы группа космических путешественников хорошо взаимодействовала.

Хорошей группе нужен лидер, социальный секретарь, рассказчик, интроверты и экстраверты. Интересно, что, важнейшей ролью является рассказчик — своеобразный «клоун».

По словам Джеффри Джонсона, антрополога из Университета Флориды, который годами изучал отношения между людьми в антарктических командах, зимующих на Южном полюсе, «клоун» должен быть не только забавным, но и умным. Это позволит ему хорошо узнать каждого члена группы и разрядить напряженность, которая возникает в течение длительных периодов близкого контакта. Это скорее похоже на роль шута в королевском дворе. «Клоун» также действует как мост между различными группами людей — в Антарктиде такие люди связывали ученых с торговцами, работавшими там же. Доктор Джонсон обнаружил, что в группах, которые больше всего конфликтовали или теряли слаженность, «клоуна» обычно не было.

Пример плохого взаимодействия в команде астронавтов

показан в фильме Ридли Скотта "Чужой: Завет" (2017)

Тем не менее, даже если идеально сбалансированная группа астронавтов будет собрана для полета на Марс, все может пойти не так. Например, 28 декабря 1973 года три члена экипажа американской космической станции «Скайлэб» решили прервать связь с наземным управлением и отказались выполнять любую из поставленных задач. В то время газеты называли этот инцидент «первым страйком в космосе».

Группа доктора Контрактора хотела понять, что произошло на «Скайлэбе», и можно ли было предотвратить бунт экипажа. Они проанализировали стенограммы разговоров, которые велись на станции, и обнаружили, что причиной забастовки было то, что тесные связи команды друг с другом стали наносить ущерб их отношениям с командой на Земле.

Члены экипажа «Скайлэб» начали использовать много негативных слов о своих ежедневных задачах. Они горько жаловались друг другу на рабочую нагрузку, но никогда не делились этими мыслями с наземным управлением.

28 декабря 1973 года члены экипажа космической станции «Скайлэб» Джеральд Карр, Эдвард Гибсон и Уильям Поуг выключили радиосвязь с наземным пунктом управления NASA. Они отказались от коммуникаций с центром управления и не выполнили задачи миссии.

Сигнал о проблеме в разговорах команды был настолько явным, что команда доктора Контрактора распознала вероятность забастовки за неделю до того, как она произошла.

Поэтому в ходе будущей миссии на Марс наземному пункту управления было бы целесообразно анализировать стенограммы разговоров команды: кто с кем разговаривает, как быстро люди реагируют друг на друга и какое у этих разговоров настроение. Доктор Контрактор и его коллеги создают алгоритмы, которые могут сканировать эти данные и предсказывать, когда возникнут проблемы между членами экипажа (или между экипажем и Землей).

Прогнозирование проблем — только начало. Команды наземного управления, контролирующие полет, могут помочь экипажу решить конфликт вблизи Земли. Но в ходе миссии на Марс астронавты будут работать автономно, учитывая большие задержки связи. 

Поэтому инженеры NASA разрабатывают программное обеспечение, которое можно использовать для анализа данных о поведении экипажа в режиме реального времени. Такие программы будут предоставлять своего рода цифровое консультирование, помогая найти способы решения любых проблем.

«Хорошее психическое состояние в ходе миссии - это не отсутствие конфликтов, а то, как вы справляетесь с этим конфликтом», — сказал Томас Уильямс, специалист по человеческому фактору в Космическом центре Джонсона.

Исследователи надеются, что их работа пригодится не только в ходе длительных космических миссий. Поведенческие ученые уже пытаются применить такую аналитику для понимания настроений внутри компаний. Они определяют потенциал сотрудников и собирают «команды мечты» для выполнения важных задач.

По словам доктора Контрактора, создать идеальную команду для долгой миссии на Марс будет непросто, и многое еще предстоит узнать. Но если люди когда-либо будут путешествовать в другие части Солнечной системы, доскональное понимание их поведения значительно повысит вероятность успеха.