Стоит ли астронавтам беспокоиться о марсианской пыли
Каждый марсианский год (который длится 686,98 земных суток) на Красной планете происходят региональные пылевые бури, которые совпадают с летом в южном полушарии. Каждые три марсианских года (пять с половиной земных лет) эти бури становятся настолько сильными, что охватывают всю планету и видны с Земли.
Эти штормы представляют серьезную опасность для роботизированных миссий, вызывая электростатические бури, которые могут нарушить работу электроники и привести к скоплению пыли на солнечных панелях. В 2018 и 2022 годах марсоход Opportunity и посадочный модуль InSight были потеряны из-за того, что пыльные бури не позволяли им получать достаточно энергии для поддержания работоспособности.
Но как насчет полетов с экипажем? В ближайшие десятилетия НАСА и Китайское пилотируемое космическое агентство (CMS) планируют отправить астронавтов и тайконавтов на Марс. Эти миссии будут включать в себя многомесячные наземные работы и, как ожидается, завершатся созданием долговременных местообитаний на поверхности.
Согласно новому исследованию, проведенному медицинской школой Кека при Университете Южной Калифорнии (USC), марсианские пылевые бури потенциально могут вызывать проблемы с дыханием и повышенный риск заболеваний, что делает их еще одной опасностью для здоровья, к которой космическим агентствам необходимо подготовиться.
Исследованием руководил Джастин Л. Ванг, доктор медицины из Университета Южной Калифорнии, а также несколько его коллег из медицинской школы Кека. К ним присоединились исследователи из Центра космической медицины Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, факультета аэрокосмической инженерии Энн и Х.Дж. Смид, лаборатории физики атмосферы и космоса Калифорнийского университета в Боулдере, а также Отдела сбора и хранения астроматериалов Космического центра имени Джонсона НАСА.
Статья с подробным описанием их выводов была опубликована 12 февраля в журнале GeoHealth.
Отправка миссий с экипажами на Марс сопряжена со многими трудностями, включая логистику и опасность для здоровья. За последние 20 лет кратчайшее расстояние между Землей и Марсом составляло 55 миллионов километров (34 миллиона миль), что примерно в 142 раза больше расстояния между Землей и Луной. Это было в 2003 году, и это было самое близкое сближение двух планет за последние 50 000 лет. При использовании обычных методов перелет в один конец занял бы от шести до девяти месяцев, и за это время астронавты испытают физиологические изменения, вызванные длительным воздействием микрогравитации.
К ним относятся атрофия мышц, потеря плотности костной ткани, ослабление сердечно-сосудистой системы и т.д. Кроме того, полет на Луну может продлиться до трех лет, в течение которых астронавты проведут не менее года, живя и работая в условиях марсианской гравитации (36,5% от земной). Существует также риск повышенного радиационного облучения, которому астронавты будут подвергаться во время транзитных полетов и во время работы на поверхности Марса. Однако существует также потенциальное воздействие марсианского реголита на здоровье. Как рассказал Ванг в интервью Universe Today по электронной почте:
"Существует множество потенциально токсичных элементов, с которыми астронавты могут столкнуться на Марсе. Что наиболее важно, помимо железной пыли из базальта и нанофазного железа, здесь присутствует большое количество кремнеземной пыли, которые оказывают химическое воздействие на легкие и могут вызывать респираторные заболевания. Что делает пыль на Марсе более опасной, так это то, что средний размер частиц пыли на Марсе намного меньше минимального размера, который способна выделять слизь из наших легких, поэтому они с большей вероятностью могут вызывать заболевания".
В эпоху "Аполлона" астронавты "Аполлона" сообщали о том, что лунный реголит прилипает к их скафандрам и ко всем поверхностям внутри их космического корабля. По возвращении на Землю они также сообщали о таких физических симптомах, как кашель, раздражение горла, слезотечение и помутнение зрения. В исследовании НАСА, проведенном в 2005 году, были изучены отчеты шести астронавтов "Аполлона" для оценки общего воздействия лунной пыли на системы EVA, в результате которого был сделан вывод, что наиболее значимые риски для здоровья включают "помутнение зрения" и "вдыхание и раздражение".
"Диоксид кремния непосредственно вызывает силикоз, который обычно считается профессиональным заболеванием работников, подвергающихся воздействию диоксида кремния (например, в горнодобывающей промышленности и строительстве)", - сказал Ван. "Силикоз и воздействие токсичной железной пыли напоминают пневмокониоз угольщиков, который часто встречается у шахтеров и в просторечии известен как черная болезнь легких".
Марсианская пыль не только вызывает раздражение легких, проблемы с дыханием и зрением, но и известна своими токсичными компонентами. К ним относятся перхлораты, диоксид кремния, оксиды железа (ржавчина), гипс и незначительные количества токсичных металлов, таких как хром, бериллий, мышьяк и кадмий, обилие которых до конца не изучено. На Земле последствия воздействия этих металлов на здоровье были тщательно изучены, и Ванг и его команда использовали их для оценки риска, который они представляют для астронавтов, отправляющихся на Марс в ближайшие десятилетия:
"Лечить астронавтов на Марсе от болезней значительно сложнее, поскольку время полета значительно больше, чем в других предыдущих полетах на МКС и Луну. В этом случае мы должны быть готовы к широкому спектру проблем со здоровьем, которые могут возникнуть у астронавтов во время их длительных миссий.
"Кроме того, [микрогравитация и радиация] негативно влияют на организм человека, могут сделать астронавтов более восприимчивыми к болезням и усложнить лечение. В частности, радиационное облучение может вызвать заболевания легких, которые могут усугубить воздействие пыли на легкие астронавтов".
Помимо продуктов питания, воды и газообразного кислорода, расстояние между Землей и Марсом также затрудняет доставку важнейших медикаментов, и астронавты также не могут быть срочно доставлены на Землю для проведения жизненно необходимых процедур.
По словам Вана и его коллег, это означает, что миссии с экипажем должны быть настолько самодостаточными, насколько это возможно, и в том, что касается медицинского обслуживания. Как и в случае со всеми серьезными опасностями для здоровья, они подчеркивают необходимость профилактики в первую очередь, хотя также определяют некоторые возможные контрмеры для снижения рисков:
"Ограничение пылевого загрязнения мест обитания астронавтов и возможность отфильтровывать любую пыль, которая проникает внутрь, будут наиболее важными мерами противодействия. Конечно, некоторое количество пыли сможет проникнуть внутрь, особенно когда марсианские пыльные бури затрудняют поддержание чистоты окружающей среды. Мы обнаружили исследования, которые показывают, что витамин С может помочь предотвратить заболевания, вызванные воздействием хрома, а йод может помочь предотвратить заболевания щитовидной железы, вызванные перхлоратом".
Они также подчеркнули, что эти и другие возможные контрмеры необходимо принимать с осторожностью. Как отметил Ван, прием слишком большого количества витамина С может увеличить риск образования камней в почках, которому астронавты и так подвержены после длительного пребывания в условиях микрогравитации. Кроме того, избыток йода может способствовать развитию тех же заболеваний щитовидной железы, для лечения которых он и предназначен в первую очередь. В течение многих лет космические агентства активно разрабатывали технологии и стратегии для снижения рисков, связанных с лунным и марсианским реголитом.
Примеры включают специальные аэрозоли, электронные лучи и защитные покрытия, в то время как многочисленные исследования и эксперименты направлены на изучение реголита, чтобы узнать больше о механизмах его транспортировки и поведении. По мере развития программы Artemis и приближения миссий на Марс мы, вероятно, увидим достижения в области фармакологии и медицинских методов лечения, которые также будут направлены на устранение опасностей, связанных с освоением космоса.
