Поскольку человечество готовится к возвращению на Луну в 2025 году в рамках программы «Артемида», ученые рассматривают вопрос о том, как обеспечить длительное присутствие человека на нашем спутнике. В связи с этим японская команда разработала концепцию лунной базы, оснащенной искусственной гравитацией. Названая «Лунным стеклом», эта структура использует центробежную силу для воспроизведения гравитации, подобной земной.
Известно, что длительное пребывание в космосе оказывает значительное влияние на организм человека. Программа НАСА, программа исследований человека, посвящена изучению влияния космоса на организм. Это воздействие является как психологическим, так и физическим; быть изолированным и ограниченным горсткой людей может быть трудновыносимо. Среди последствий микрогравитации — потеря минеральной плотности костной ткани и потеря мышечной массы. Кроме того, жидкости в организме перемещаются к голове, что повышает глазное давление и может вызвать проблемы со зрением.
Несмотря на собранные за последние годы данные — в том числе от космонавтов на Международной космической станции — влияние низкой гравитации на организм до сих пор остается неясным. Однако если мы рассматриваем возможность заселения Луны или даже Марса, гравитация которых составляет 1,62 м/с2 и 3,72 м/с2 соответственно, стоит позволить поселенцам жить в среде с гравитацией, эквивалентной земной, чтобы минимизировать риски.
Минимизация рисков, связанных с низкой гравитацией
Именно поэтому исследователи из Киотского университета в сотрудничестве со специалистами по строительству из корпорации Kajima спроектировали станцию с искусственной гравитацией. Для людей это единственное условие, которое действительно позволит им процветать в космосе. «1G — это идентичность человечества«, — подчеркивают разработчики проекта в пресс-релизе.
Ученые отмечают, что человек, выросший в условиях нулевой или низкой гравитации, может не иметь возможности нормально стоять или двигаться. «Без гравитации млекопитающие не могут размножаться, а их дети могут плохо развиваться«, — говорится в релизе команды, отмечая, что исследования НАСА по этому вопросу были сосредоточены в основном на взрослых особях. Поэтому мы не имеем представления о том, как могли бы развиваться дети при другой гравитации.
Они представили свой проект на прошлой неделе на пресс-конференции. Конструкция напоминает огромный вертикальный вращающийся конус со стеклянными стенами. На нем изображены вода, растительность (парки, деревья), дома и живущие в них люди, как будто они находятся на Земле. В видеопрезентации даже показаны лодки, плывущие по воде!
Этот конус, прозванный Лунным стеклом, имеет высоту почти 400 метров и полностью вращается вокруг оси каждые 20 секунд: центробежная сила позволяет достичь привычной для человека гравитации. Конструкция была специально разработана для того, чтобы выдерживать атмосферные условия Луны и Марса. Параллельно исследователи планируют разработать межпланетную транспортную систему: эта «Система космических путей Гексагона» будет поддерживать нормальную гравитацию во время путешествий между Землей, Луной и Марсом.
В 2017 году Томас Ланг, эксперт в области радиологии и биомедицинской визуализации в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, отметил, что технологии не являются реальным ограничивающим фактором в освоении космоса. На самом деле, реальным ограничивающим фактором является физиология человека. Многие изменения, которые исследователи наблюдали в результате космических полетов, похожи на те, которые наблюдаются при старении — за исключением того, что они происходят гораздо быстрее.
Проблемы с костями и мышцами начали проявляться во время первых космических полетов миссий «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах. С тех пор космонавты, проводящие длительные периоды времени на МКС, должны регулярно заниматься физическими тренировками для поддержания силы мышц и костей. Но даже сегодня многие космонавты страдают от болей в спине в течение многих лет после возвращения на Землю.
Исследователи обнаружили, что отсутствие гравитации останавливает естественный цикл функционирования костной ткани: из-за снижения давления на кость остеокласты продолжают рассасывать поврежденную кость, но остеобласты не восстанавливают ее. Ланг подсчитал, что космонавты, находившиеся на МКС в течение шести месяцев, потеряли 6-9% общей плотности костной ткани в бедрах!
Низкая гравитация космоса также оказывает влияние на сосудистую систему, особенно на эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Это приводит к нарушениям кровообращения и повышенному риску аритмии и сердечного приступа. Одно из исследований указывает на риск образования камней в почках, присущий длительным космическим полетам — риск, связанный с обезвоживанием космонавтов и повышенным выделением кальция из их костей.
Одним словом, необходимо обеспечить людям, которые будут находиться на Луне — и, возможно, на Марсе — в течение длительного времени, условия, которые не будут подвергать их риску. Проект, предложенный этой японской командой, кажется наилучшим способом удовлетворить эту потребность. Команда планирует построить первый прототип на поверхности Луны к 2050 году.