Заспивайте десетилетия: човек и хибернация

На екрана има списък: „Биолог“, „Пилот“, „Капитан“ - линиите вървят нагоре, а в близките лични капсули, подобни на кристални ковчези от приказка, е включено отоплението. Електродите започват да стимулират мускулите, роботизираните спринцовки правят инжекции, температурата на астронавта започва да се връща в норма. Няколко дни по-късно експедицията се събужда от сън, продължил няколко десетилетия, докато умен кораб превозва хората до нова звезда ...

Сега това звучи като началото на научнофантастичен роман - и наистина идеята за „хибернация“ за първи път беше озвучена от писатели на научна фантастика. В техните творби изкуственото забавяне на метаболизма с възможността да се рестартират всички биологични процеси в точното време се превърна в една от ключовите технологии за продължителни експедиции в дълбок космос. Във измислената вселена на „Пришълеца“ периодът на появата му се нарича точно - 20 май 2028 година. Тази дата изглежда доста вероятно за нашия реален свят: работата вече е в ход.

През зимата и в космоса

Дори ако бактериалните спори и семената на растенията не се вземат предвид, суспендираната анимация е широко разпространена в природата. Много бозайници и птици са в състояние да понижат телесната температура и да забавят метаболизма, изпадайки в състояние на изпор. По правило това им позволява да преживеят неблагоприятните периоди, било то дневна топлина, нощна тъмнина или зимен студ. Дребни гризачи и почти сто вида птици, от колибри и бързи птици до доста големи коокабарски крадци, „изключват“ за 4–16 часа на ден, най-често през нощта.

По-големите животни, вариращи от таралежи до мечки, се потопят в хибернация за един или няколко месеца зима (зимен сън) или лято (естивация). Обикновено това се дължи на липса на хранителни ресурси, обаче някои видове попадат в торпор за други цели. И така, някои прилепи се чифтосват на есен и след това замръзват в замаяност в студена пещера. Само през пролетта, когато започва овулацията при женските, сперматозоидите, преминали зимата, ги оплождат и се раждат бебета. Хибернацията е най-известният тип спрена анимация и, очевидно, затова научната фантастика го нарече „космическа анимация“.

В действителност доскоро се смяташе, че приматите, включително хората, са неспособни на такава хибернация. Едва през 2004 г. бе открито, че мадагаскарските лемури могат да останат в анимация до седем месеца в годината. Това (както и фактът, че такива големи животни като мечки са усвоили зимен сън) предполага, че хората също могат да бъдат въвеждани в сътресение. За щастие историята на медицината познава няколко такива случая. Най-впечатляващият пример е историята на Мицутаки Утикоши, който, докато прекарваше време с приятели в планината, изоставаше от компанията.

Лошото бързо се изгуби, спечели фрактура на таза и се прекъсна от непоносима болка. Едва след 24 дни алпинистът откри своето все още несъзнавано тяло: температурата спадна до 22 ° C, пулсът почти не се проследи, метаболизмът беше практически на нула. Утикоши обаче оцелява и впоследствие напълно се възстановява. Този инцидент предизвика бурна дискусия сред експерти, която също беше внимателно наблюдавана от основателя на американското стартиращо предприятие SpaceWorks Enterprises Джон Брадфорд.


Джон Брадфорд

Образование: Технологичен институт в Джорджия

Работа: SpaceWorks Enterprises, Inc., президент и изпълнителен директор

„Аз съм голям почитател на научната фантастика и винаги се интересувам от перспективата да я превърна в реалност. На първо място, аз съм космически инженер, зает с проблема с полетите с пилотиран полет до Марс и други тела на Слънчевата система. И от двете гледни точки хибернацията на екипажа е подходящ вариант. "

Занимавайки се с технологии на пилотирани космически полети до други планети и тела на Слънчевата система, разработчикът е бил наясно, че продължителността на подобни експедиции остава един от най-сериозните проблеми. Сондата Касини достигна Сатурн седем години, Новите хоризонти достигнаха Плутон през 9.5. Ако трябваше да снабдяваме екипажа с вода, кислород и храна за целия този период, подобни полети едва ли биха се осъществили изобщо. И ако наистина ще изпращаме хора на други планети, трудно можем да направим без хибернация.

Колело на мечтите

Инженерите на SpaceWorks Enterprises представиха техническия дизайн на „космическата система за поддръжка“ през 2014 г. За разлика от фантастичните космически кораби с прави редове от отделни капсули, концепцията използва една цилиндрична камера, предназначена да побере няколко члена на екипажа. Роботизираните манипулатори, разположени в центъра, автоматично ще извършват необходимите инжекции, ще инсталират катетри и дихателни тръби и ще следят състоянието на отделенията им. Предполага се, че камерата ще се върти, създавайки изкуствена гравитация, необходима за поддържане на тонуса на опорно-двигателния апарат, кръвоносните съдове и други телесни системи.

Въпреки това, през толкова дълги периоди дори действието на изкуственото привличане може да не е достатъчно. Следователно мускулите на астронавтите ще бъдат допълнително стимулирани от слабото електричество - тъй като такава терапия вече е разработена на Земята и се използва за предотвратяване на мускулна атрофия при парализирани пациенти. Освен това, когато трябва да премахнете екипажа от хибернация, можете да накарате мускулите да се свият с повишена активност, което улеснява загряването на тялото и събуждането.

Спи в бял модул

Но за начало ще трябва да се наложи суспендирана анимация и това може да стане по два начина: термичен и химичен. Терапевтичната хипотермия се използва в медицината, например, за спиране на сърдечната дейност: силното охлаждане и забавянето на метаболизма може до известна степен да предпази мозъка от бързи и необратими щети, причинени от липса на кислород.

Въвеждайки катетър в голямата бедрена артерия, кръвта се изпомпва през хладилника, като понижава телесната температура до 32–34 ° C за ден или дори няколко. При бъдещи полети подобна операция може да се извърши по-щадящ начин, като се използват гел-матрици за отстраняване на топлина и охлаждащ спрей, които могат да се доставят през дихателни тръби, подавани в назофаринкса. Но храненето, както при пациентите, ще трябва да се прилага интравенозно, заедно с лекарства, за да се предотврати естествения студен тремор.

Студ и инжекции

В такава среда медицинските рискове са най-неочаквани. Кажете, за да предотвратите образуването на кръвни съсиреци, астронавтите ще трябва да инжектират хепарин - но тогава всяка небрежна манипулация на катетри или игли може да доведе до опасно кървене. Освен това хипотермията допринася за развитието на инфекциозни заболявания, така че екипажът ще трябва да прилага антибиотици и антивирусни лекарства от време на време, а дългосрочното пълно парентерално (интравенозно) хранене може да доведе до чернодробна недостатъчност. Такива проблеми могат да се нарекат повече от дузина и засега няма решение за тях.

Въпреки това, химичните методи за предизвикване на суспендирана анимация са разработени дори по-лошо от термичните. Охлаждането позволява на експериментаторите да потапят големи животни като кучета и прасета в торпора - и без последствия да се върнат към живота. Използването на сероводородни пари и други химикали е ограничено до много по-дребни гризачи, мишки и гофри. Обаче никой никога не е пращал хора да спят месеци или години. Три плюс седмици, които Мицутака Утикоши прекара "на разстояние", остават рекорди. Дори в природата бозайниците остават в това състояние повече от 8–9 месеца и все още не е ясно дали е възможно да се разчитат на датите, необходими за полетите.

Препоръчано

От какво са направени обувки за бягане?
2019
Йодни таблетки ще бъдат разпределени на живеещите в близост до растението
2019
Слушалки Marshall Major II: тест драйв
2019