В рамках следующего этапа лунной программы NASA, запуск которой намечен на следующий год, экипаж миссии «Артемида-2» совершит облет Луны. На борту корабля «Орион» будут проводиться эксперименты, направленные на изучение состояния здоровья человека, в частности, предполагается использование образцов тканей, полученных от самих астронавтов. Эти образцы будут размещены на специальных микрочипах, которые столкнутся с теми же опасностями космического полета, что и члены экипажа. В случае успешного проведения этого пробного запуска, как рассчитывают ученые, в будущем подобные «астронавты-на-чипе» смогут использоваться для разведывательных миссий с целью оценки рисков для здоровья до отправки в космос живых людей.
Проект AVATAR способен оказать существенное воздействие как на способы обеспечения безопасности людей, отправляющихся в космические путешествия, так и на методы лечения пациентов на Земле. Известно, что человеческий организм не предназначен для существования в условиях космоса. За пределами защитного влияния нашей планеты, вдали от оперативной медицинской помощи и без поддержки гравитации, здоровье человека испытывает серьезнейшие нагрузки. По словам главного научного сотрудника Программы исследований человека NASA Стива Платтса, ведомство выявило пять ключевых рисков, связанных с космическими полетами: космическое излучение, изоляция, удаленность от ресурсов, гравитация (или ее отсутствие) и пребывание в замкнутом, зачастую неблагоприятном пространстве. За более чем полвека исследований космоса стало ясно, что любые краткосрочные выгоды от отсутствия земной гравитации быстро компенсируются нарастающим перечнем проблем, начиная от потери костной массы и изменений зрения и заканчивая ослаблением 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 прогнозирует, что будущие миссии программы «Артемида» будут оснащены целыми комплектами подобных чипов для проведения автономных исследований. Это позволит безопасно оценить границы человеческой биологии. Задача состоит в создании персонализированных цифровых двойников, отправке их в космос для изучения воздействия космической среды на астронавтов и разработке мер по смягчению этих воздействий. Если мы действительно планируем отправлять людей для постоянного пребывания на Луне или на Марсе, крайне важно заранее понимать и оценивать все потенциальные риски, и этот проект поможет нам не только выжить, но и успешно адаптироваться к условиям космоса. При этом любые знания, полученные в рамках программы AVATAR, скорее всего, найдут применение и за пределами космической индустрии. Технология «орган-на-чипе» должна произвести революцию в персонализированной медицине для людей на Земле. Возможность выращивать и поддерживать функциональные образцы тканей в изолированных условиях предоставит специалистам новые инструменты для разработки индивидуальных методов лечения различных заболеваний. По словам Карнелл, это, в конечном счете, изменит облик медицины, и она представляет будущее, в котором у каждого человека будет свой собственный AVATAR для медицинских исследований, даже если он не покинет Землю. Этот проект создается не только для NASA, а для всего человечества.