На экране список: «Биолог», «Пилот», «Капитан» – строки бегут вверх, а в выстроенных рядом персональных капсулах, похожих на хрустальные гробы из сказки, включается подогрев. Электроды начинают стимуляцию мышц, роботизированные шприцы делают инъекции, температура космонавтов начинает возвращаться к нормальной. Через несколько дней экспедиция очнется от сна, который длился несколько десятилетий, пока умный корабль уносил людей к новой звезде...
Сейчас это звучит как начало фантастического романа – и действительно, идея «гибернации» впервые была озвучена именно фантастами. В их работах искусственное замедление метаболизма с возможностью в нужный момент снова запустить все биологические процессы стало одной из ключевых технологий для долгих пилотируемых экспедиций в дальний космос. В вымышленной вселенной «Чужого» срок ее появления называется точно – 20 мая 2028 года. Эта дата выглядит вполне вероятной и для нашего реального мира: работа уже идет.
Зимой и в космосе
Даже если не брать в расчет бактериальные споры и семена растений, анабиоз распространен в природе довольно широко. Понижать температуру тела и замедлять метаболизм, впадая в состояние торпора, способны многие млекопитающие и птицы. Как правило, это позволяет им переживать неблагоприятные периоды, будь то дневная жара, ночная темнота или холода зимы. Небольшие грызуны и почти сотня видов птиц, от колибри и стрижей до довольно крупных зимородков-кукабар, «отключаются» на 4–16 ч. в сутки, чаще всего ночью.
Более крупные животные, начиная от ежей и заканчивая медведями, погружаются в спячку на один или несколько месяцев зимы (гибернация) или лета (эстивация). Обычно это связано с нехваткой пищевых ресурсов, однако отдельные виды впадают в торпор с другими целями. Так, некоторые летучие мыши спариваются осенью, после чего замирают в оцепенении в холодной пещере. Лишь весной, когда у самок начинается овуляция, переждавшие зиму сперматозоиды их оплодотворяют, и на свет появляются малыши. Гибернация – самый знаменитый вид анабиоза, и, видимо, поэтому именно так назвали свой «космический анабиоз» фантасты.
В реальности же до самого недавнего времени считалось, что приматы, включая и человека, к такой спячке неспособны. Лишь в 2004 году обнаружилось, что мадагаскарские толстохвостые лемуры могут оставаться в анабиозе до семи месяцев в году. Это (а также тот факт, что гибернацию освоили столь крупные животные, как медведи) наводит на мысль о том, что в торпор можно вводить и людей. Благо история медицины знает несколько таких случаев. Самый впечатляющий пример дает история Мицутаки Утикоси, который, проводя время с друзьями в горах, отстал от компании.
Бедняга быстро заблудился, заработал перелом таза и отключился от невыносимой боли. Лишь через 24 дня альпинист обнаружил его все еще бессознательное тело: температура упала до 22 °C, пульс почти не прослеживался, метаболизм был практически на нуле. Тем не менее Утикоси выжил и впоследствии полностью восстановился. Этот случай вызвал среди специалистов жаркое обсуждение, за которым внимательно следил и основатель американского стартапа SpaceWorks Enterprises Джон Брэдфорд.
Джон Брэдфорд
Образование: Технологический институт Джорджии
Работа: SpaceWorks Enterprises, Inc., президент и исполнительный директор
«Я большой поклонник научной фантастики, и мне всегда интересна перспектива превращения ее в реальность. Но прежде всего, я космический инженер, занятый проблемой пилотируемых полетов к Марсу и другим телам Солнечной системы. С обеих точек зрения гибернация экипажа – подходящий вариант».
Занимаясь технологиями пилотируемых космических полетов к другим планетам и телам Солнечной системы, разработчик прекрасно понимал, что длительность таких экспедиций остается одной из самых серьезных проблем. Зонд Cassini добирался до Сатурна семь лет, New Horizons достиг Плутона за 9,5. Если бы нам понадобилось снабжать экипаж водой, кислородом и пищей весь этот срок, вряд ли подобные полеты вообще бы состоялись. И если мы действительно собираемся отправлять людей к другим планетам, без гибернации нам вряд ли обойтись.
Колесо сновидений
Технический проект «космической системы торпора» инженеры SpaceWorks Enterprises представили в 2014 году. В отличие от фантастических звездолетов с ровными рядами индивидуальных капсул, концепт использует единую цилиндрическую камеру, рассчитанную на размещение нескольких членов экипажа. Расположенные по центру роботизированные манипуляторы будут автоматически проводить необходимые инъекции, устанавливать катетеры и дыхательные трубки, отслеживать состояние своих подопечных. Предполагается, что камера будет вращаться, создавая искусственную гравитацию, необходимую для поддержания тонуса опорно-двигательного аппарата, сосудов, да и других систем организма.
Впрочем, на протяжении столь длительных сроков даже действия искусственного притяжения может оказаться недостаточно. Поэтому мускулы космонавтов будут дополнительно стимулироваться слабым электричеством – благо такая терапия уже отработана на Земле и используется для предотвращения мышечной атрофии у парализованных пациентов. Кроме того, когда понадобится вывести экипаж из спячки, можно заставить мышцы сокращаться с повышенной активностью, облегчая разогрев организма и пробуждение.
Сон в белом модуле
Но для начала анабиоз потребуется индуцировать, и сделать это возможно двумя способами: термическим и химическим. Терапевтическую гипотермию используют в медицине, например при остановке сердца: сильное охлаждение и замедление метаболизма позволяют до некоторой степени уберечь мозг от быстрых и необратимых повреждений, вызванных нехваткой кислорода.