NASA будет использовать цифровых двойников астронавтов для оценки влияния дальнего космоса на здоровье

Новости МирТесен

В рамках следующего этапа лунной программы NASA, старт которой намечен на следующий год, экипаж миссии «Артемида-2» совершит облет Луны. На борту корабля «Орион» будут проводиться исследования, направленные на изучение состояния здоровья человека, и одно из них предполагает использование образцов тканей, полученных у самих астронавтов. Эти образцы будут помещены на специальные микрочипы, которые столкнутся с теми же опасностями космического полета, что и члены экипажа. В случае успешного завершения этого экспериментального запуска, как рассчитывают ученые, в дальнейшем подобные «астронавты-на-чипе» смогут выполнять разведывательные миссии для оценки рисков для здоровья до того, как в космос отправятся живые люди.

Этот проект, получивший название AVATAR, может оказать существенное влияние не только на способы защиты здоровья людей, занимающихся освоением космического пространства, но и на методы лечения пациентов на Земле. Известно, что человеческий организм не адаптирован к длительному пребыванию в космосе. За пределами защитного влияния планеты, вдали от оперативной медицинской помощи и при отсутствии гравитации, здоровье человека подвергается серьезным испытаниям. Как пояснил главный научный сотрудник Программы исследований человека NASA Стив Платтс, агентство выделило пять основных угроз для здоровья во время космических полетов: воздействие космической радиации, изоляция, удаленность от поддержки, отсутствие гравитации и пребывание в замкнутой, потенциально враждебной среде. За полвека исследований космоса стало ясно, что любые краткосрочные преимущества отсутствия земного притяжения вскоре нивелируются растущим списком проблем, включая потерю костной массы и изменения зрения, а также ослабление сердечно-сосудистой системы.

Команда под руководством Платтса готовит будущие миссии, изучая возможные факторы, влияющие на здоровье, и разрабатывая методы решения проблем, о которых мы пока не осведомлены. Лунная программа «Артемида» предоставляет Исследовательской программе человека прекрасную возможность выявить ранее неизвестные риски для здоровья в космических полётах. Одним из экспериментов в рамках «Артемиды-2» станет проект AVATAR, аббревиатура, расшифровывающаяся как «Виртуальный аналог ткани астронавта». Это устройство, размером с обычную USB-флешку и являющееся «органом-на-чипе», призвано имитировать функции систем человеческого организма. Хотя применение тканей в качестве заменителей людей, участвующих в испытаниях в космосе, не является принципиально новым, одновременная отправка образцов органов вместе с их донорами в миссию в глубоком космосе – событие уникальное.

По словам Лизы Карнелл, директора отдела биологических и физических наук NASA, для миссии «Артемида-2» чип AVATAR будет являться моделью костного мозга, сформированной из клеток каждого из астронавтов. Это означает, что каждый член экипажа внесет свой вклад в создание собственного миниатюрного аватара. Образцы костного мозга, размещенные в специальном контейнере на борту корабля «Орион» рядом с астронавтами, предоставят исследователям NASA физиологические данные на молекулярном уровне, которые впоследствии можно будет сопоставить с иммунными реакциями самих членов экипажа. В будущем планируется расширение библиотеки тканей для AVATAR, а также увеличение числа астронавтов, предоставляющих образцы. Те, кто полетит на Луну, Марс или за их пределы, смогут заранее направить в тестовый полет образцы костного мозга, сердца, печени, мозга или множества других органов.

Карнелл предполагает, что в рамках будущих миссий программы «Артемида» будут доставляться целые комплекты подобных чипов для проведения автономных экспериментов. Это позволит безопасно изучить границы человеческой биологии. Задача состоит в создании персонализированных цифровых двойников, отправке их на разведку, чтобы оценить воздействие космической среды на астронавтов, и разработать способы защиты от этих воздействий. Если мы действительно намерены отправлять людей для постоянного проживания на Луне или на Марсе, крайне важно заранее понимать и учитывать все потенциальные риски, и этот проект поможет нам не только выживать, но и успешно развиваться в космосе. Любые знания, полученные в ходе программы AVATAR, скорее всего, найдут применение и за пределами космической индустрии. Технология «орган-на-чипе» должна произвести революционные изменения в сфере персонализированной медицины для людей на Земле. Возможность выращивать и поддерживать функциональные образцы тканей в изолированных условиях может предоставить специалистам новые инструменты для разработки индивидуальных методов лечения различных заболеваний. По словам Карнелл, в конечном итоге это приведет к перевороту в медицине, и она представляет будущее, в котором у каждого человека будет свой собственный AVATAR для медицинских исследований, даже если он не планирует космические путешествия. Этот проект создается не только для NASA, а для всего человечества.