Підготовка до пілотованих місій на Марс, запланованих NASA на наступне десятиліття, вимагає розв’язання низки фундаментальних біологічних завдань. Окрім тривалого впливу радіації та мікрогравітації під час перельоту, критичним фактором є умови на самій поверхні Червоної планети, де сила тяжіння становить лише 38% від земної. Нове дослідження міжнародної групи вчених проливає світло на те, як такий рівень гравітації впливає на скелетну мускулатуру — тканину, що є визначальною для виживання та функціонування людини в космосі. 1 2
Скелетні м’язи складають понад 40% загальної маси тіла людини. Це не лише інструмент для пересування, а й ключовий компонент метаболічного здоров’я. Ця тканина вирізняється високою пластичністю та чутливістю до механічних навантажень. В умовах зниженої гравітації відсутність звичного опору призводить до стрімкої втрати м’язової сили, об’єму та працездатності.
Центрифуга на орбіті
Для вивчення впливу різних рівнів гравітації на живому організмі вчені використали японський експериментальний модуль Kibo на борту Міжнародної космічної станції (МКС). Ключовим інструментом стала система MARS (Multiple Artificial-gravity Research System) — спеціально розроблена JAXA центрифуга, здатна створювати штучне тяжіння в умовах орбітального польоту.
У межах 28-денного експерименту 24 миші були розділені на групи, кожна з яких перебувала під впливом різного рівня гравітації: мікрогравітації, 0,33 g, 0,67 g та 1 g. Використання дискретних рівнів тяжіння дозволило дослідникам побудувати точну модель залежності біологічної реакції від інтенсивності навантаження. Зокрема, група, що перебувала під впливом 0,33 g, слугувала прямим аналогом умов марсіанського середовища.
Аналіз стану піддослідних тварин продемонстрував чітку кореляцію між рівнем гравітації та збереженням м’язових функцій. Дослідження сили хвату передніх кінцівок показало, що гравітація на рівні 0,33 g лише частково пом’якшує атрофію м’язів, але не запобігає їй повністю.
Критичним порогом виявився показник 0,67 g. Саме за такого рівня штучного тяжіння спостерігалося повне запобігання атрофії та збереження м’язової продуктивності. Це відкриття вказує на те, що марсіанської гравітації (0,38 g) може бути недостатньо для підтримки здоров’я опорно-рухового апарату протягом тривалого часу без додаткових заходів.
Окрім фізичних показників, вчені дослідили плазму крові мишей і виявили 11 специфічних метаболітів, концентрація яких змінювалася залежно від рівня тяжіння. Ці речовини можуть стати потенційними біомаркерами — інструментами, що дозволять лікарям у реальному часі відстежувати фізіологічну адаптацію астронавтів до гравітаційних змін.
Перспективи для міжпланетних експедицій
Результати дослідження мають безпосереднє прикладне значення для проєктування космічних кораблів майбутнього. Оскільки марсіанська гравітація не є достатньою для підтримки повної м’язової цілісності, майбутні місії можуть потребувати технічних рішень для створення штучного тяжіння під час тривалих перельотів.
Зокрема, отримані дані підкріплюють концепції використання секцій корабля, що обертаються навколо своєї осі. Подібні елементи, як-от у проєкті NASA NAUTILUS-X, зможуть забезпечувати необхідний рівень механічного навантаження, що дозволить астронавтам зберігати мобільність та силу не лише під час роботи на поверхні Марса, а й після повернення в умови земного тяжіння. Таким чином, розуміння гравітаційного континууму стає фундаментом для успішного перетворення людини на міжпланетний вид.
Все найцікавіше за тиждень?
Щопʼятниці отримуйте найцікавіші статті за тиждень на ваш імейл.
Хоче сповіщення ЩОДНЯ? Тоді вам на ТГ-канал DAY TODAY (цікаве 🌍)
