Текст книги "Назад на Землю. Что мне открыла жизнь в космосе о нашей родной планете и о миссии по защите Земли"

МКС – автономная орбитальная среда обитания и лаборатория размером с футбольное поле. Международные экипажи живут и работают вместе в обитаемой части станции, которая по размеру напоминает дом с шестью спальнями. Довольно просторно, учитывая, что жить и работать приходится в космосе, однако не так комфортно, когда понимаешь, что на три месяца в этом пространстве будет заключен для тебя весь мир. Там нет возможности выйти за дверь и пойти прогуляться или непринужденно запрыгнуть в личный космический корабль и направиться домой под конец рабочего дня.

* * *

Одним из ключевых различий между жизнью на космическом корабле вроде МКС и бытием на корабле «Земля» является гравитация – неотъемлемая часть поддержания всего живого нашей планетой. Это еще один из факторов, которые мы воспринимаем как должное, но лучше всего это понять, представив себе, что без силы притяжения у нас не было бы атмосферы или океанов. Именно поэтому уменьшенная гравитация представляет такую серьезную проблему для выживания в космосе. На МКС мы работали в условиях «микрогравитации», которую иногда называют «невесомостью». Когда мы снова прилетим на Луну, а потом отправимся на Марс, нам предстоит работать в условиях недостаточной силы притяжения (одна шестая и одна треть, соответственно, по сравнению с Землей); во время полетов туда и обратно мы, скорее всего, будем испытывать смесь микро– и искусственной гравитации. (Искусственная гравитация – специально созданное подобие истинной силы притяжения. Один из способов добиться этого – заставить космический корабль вращаться вокруг собственной оси.)

Гравитация – сила, которая притягивает два объекта друг к другу. Независимо от того, где вы находитесь в космосе, существует, по крайней мере, ничтожный уровень тяготения (микрогравитация). Кроме того, эта сила удерживает все планеты на орбитах вокруг Солнца, и здесь, на Земле, именно она удерживает вас на поверхности планеты и заставляет предметы падать. Микрогравитация, подобная тому, что мы испытываем на космической станции, – состояние практической невесомости или непрерывного свободного падения, что всегда казалось мне таким загадочным. Мне нравится думать об этом, представляя себе бросок бейсбольного мяча. Если вы бросите его с небольшой силой, мяч упадет прямо перед вами, но стоит вложить в бросок все силы как он улетит очень далеко и только потом снова упадет на землю. То же самое происходит с нами на космической станции, поскольку мы по сути находимся в непрерывном падении, вращаясь вокруг планеты. Мы вложили достаточно сил в то, чтобы вывести космическую станцию на околоземную орбиту, так что просто продолжаем падать, но не отвесно вниз, а двигаясь вокруг нее. Аналогичная ситуация происходит в тот миг, когда вы оказываетесь в высшей точке американских горок, вот только в космосе мы не падаем, а плаваем или парим.

Возможность плавать, парить и летать – одна из уникальных особенностей жизни в космосе, и это очень весело, однако это также вызывает кое-какие серьезные проблемы. Когда я впервые попала в космос, я была немного неуклюжа, стараясь приноровиться к существованию в трех измерениях: я слишком сильно хваталась за все вокруг, слишком сильно отталкивалась и пыталась как-то сообразить, где верх, а где низ, а ведь их больше попросту не было. Но наш мозг и тело – это нечто невероятное. Мы очень быстро умеем адаптироваться к новым, даже экстремальным условиям. В некоторых отношениях эта способность очень полезна, но в других она не так хороша. Тело учится грациозно передвигаться в трех измерениях: как плавать, парить и двигаться плавно, едва отталкиваясь, как сохранять положение, удерживаясь одним пальцем ноги, а некрепко хвататься рукой, как в полной мере наслаждаться освобождающим ощущением полета. В результате пребывания в невесомости позвоночник удлиняется; я «подросла» почти на 4 см, пока находилась в космосе. (К огорчению невысоких астронавтов, мы обнаружили, что по возвращении на Землю тело укорачивается, и рост становится прежним). Это что касается положительных сторон.

К числу отрицательных последствий относится тот факт, что, поскольку мозг и тело понимают, что для выживания в условиях микрогравитации нам не нужна одинаковая плотность костей или мышечная масса, они тратят меньше энергии на их поддержание. Результат – быстрая потеря костной и мышечной массы (включая сердечную мышцу). Еще одна физическая сложность состоит в смещении жидкостей тела в сторону головы; вы наверняка замечали, что в космосе лица астронавтов кажутся полнее, чем на земле. В то время как пребывание в условиях невесомости дарит общую «подтяжку» всему телу, оно влечет и неприятные физиологические последствия. Например, медицинское сообщество считает, что повышенное внутричерепное давление может быть причиной ухудшения зрения, с которым сталкиваются многие астронавты во время пребывания в космосе; у некоторых нормальное для них зрение не восстанавливается и после возвращения домой[10]10
  James D. Polk, principal investigator, “Vision Impairment and Intracranial Pressure,” NASA, www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=100


[Закрыть].

Другую опасность, имеющую потенциально серьезные последствия космических полетов для человека, обнаружили в 2019 году во время ультразвукового исследования, проведенного на борту МКС: кровоток в яремных венах 11 астронавтов измеряли до полета, затем разные интервалы во время полета и после возвращения на землю. Полученные на борту результаты показали удивительное изменение кровотока у шести из 11 исследуемых и образование небольшого тромба у одного, что вызвало особое беспокойство. В космосе, как и на Земле, тромб увеличивает риск остановки сердца и инсульта. Этот член экипажа проходил лечение антикоагулянтами в течение оставшейся части полета, перед возвращением на Землю тромб стал меньше, а после приземления рассосался в течение десяти дней. Чтобы сохранить в тайне личность участвовавших в этом проекте астронавтов, конкретные даты проведения исследования на борту не указывались, но обобщенные результаты были опубликованы в 2019 году[11]11
  Karina Marshall-Goebel, Steven S. Laurie, Irina V. Alferova, et al., “Assessment of Jugular Venous Blood Flow Stasis and Thrombosis During Spaceflight,” JAMA Network 2, no. 11 (November 13, 2019), https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2755307; “LSUResearcher Was Lead Author of Study on Astronaut Blood Clot Risk,” The Advocate, January 3, 2020, www.theadvocate.com/article_59b85012-2e5d-11ea-9c92-d3cd7a667555.html.


[Закрыть]. Среди других негативных побочных эффектов, вызванных микрогравитацией, ослабление иммунной системы, нагрузка на почки из-за потери костной массы, изменения в клетках и замедление заживления ран. По мере того как мы проводим все больше времени в космосе, появляются новые данные о влиянии невесомости на тело.

Важно понимать эти последствия и научиться противодействовать как можно большему их числу, чтобы к моменту завершения полета можно было продолжать вести здоровый образ жизни на Земле. В космосе мы устраняем подобные эффекты с помощью контрмер, таких как ежедневные двухчасовые тренировки с сочетанием резистивных и аэробных тренировок, чтобы компенсировать потерю костной и мышечной массы. Между прочим, в условиях микрогравитации потеря костной массы происходит со скоростью от 1 до 1,5 процентов в месяц, что примерно в двенадцать раз превышает скорость потери костной массы у пожилых мужчин и женщин на земле, так что это ускоряет проявление возрастных изменений вроде остеопороза[12]12
  “How Does Spending Prolonged Time in Microgravity Affect the Bodies of Astronauts?” Scientific American, October 6, 2003, updated August 15, 2005, www.scientificamerican.com/article/how-does-spending-prolong/.


[Закрыть]. Итак, живя на МКС, в дополнение к тому, что мы учимся противостоять потере костной массы у астронавтов в космосе, мы можем многое узнать об этом процессе и разработать способы профилактики и лечения остеопороза здесь, на Земле.

Исследования, проводимые в условиях микрогравитации на космической станции, важны, поскольку позволяют не учитывать в уравнении влияние реальной гравитации, тем самым предоставляя нам возможность узнавать все новые факты о том, что, как считалось, и так было нам хорошо известно. В невесомости практически все ведет себя иначе. Пламя имеет иную форму – его языки более округлые, и это помогает понять, какие топливные смеси будут сгорать чище или эффективнее. Протеиновые кристаллы, которые ученые используют для изучения структуры белка в медицинских целях, там легче изучать, потому что при микрогравитации они увеличиваются в размерах и получаются более совершенными. Мы постоянно узнаем больше о влиянии жизни в невесомости на наши тела, но с точки зрения человека, находящегося в космосе, способность летать и парить (и даже рисовать акварели) – чудесная составляющая космического приключения.

* * *

Поскольку у меня была возможность долгое время жить и работать в космосе в качестве астронавта, теперь я с огромным увлечением слежу за ходом других миссий при помощи телестанции NASA, сайта и соцсетей, наблюдая, как другие астронавты выполняют свои миссии и работают на МКС. Я всегда буду помнить, как смотрела на астронавтов в космосе перед своим первым полетом и как задавалась вопросом, каково это – парить и летать в трех измерениях. А теперь я смотрю на своих друзей в космосе с полным пониманием происходящего. Теперь все кажется нормальным и естественным. Я также люблю следить за различными видами проводимых исследований. Меня изумляет, что члены экипажа теперь больше похожи на лаборантов, которые заняты практической работой и реальной наукой. И я по-прежнему испытываю благоговейный трепет, думая об успешном международном сотрудничестве, благодаря которому все это возможно и которое продолжается на благо жизни на Земле.

Особенно увлекательно смотреть, как впервые в космосе оказывается кто-то из моих знакомых. В 2018 году моя подруга доктор Серена Ауньон-Чанселлор провела на МКС 197 дней.

Мы с Сереной познакомились, когда я находилась в Звездном городке в России и готовилась к первому полету в космос, а она работала летным врачом-хирургом в ходе подготовки астронавтов NASA там же. (Летный врач-хирург – доктор, специализирующийся в области аэрокосмической медицины.) Подготовка астронавтов к длительному пребыванию на космической станции включает несколько лет специального обучения перед полетом, и как минимум 50 % времени мы проводим за пределами Соединенных Штатов на объектах наших партнеров по всему миру. За пределами Хьюстона в штате Техас, а именно в Звездном городке, примерно в 50 км от Москвы, американские астронавты находятся большую часть времени. Расположенный там Центр подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина (ЦПК) назван в честь первого человека, совершившего полет в космос. (12 апреля 1961 года советский космонавт Гагарин впервые облетел вокруг Земли.) Там проходят подготовку все «космонавты» (как называют астронавтов на русском), отправляющиеся на МКС. Некоторые из инструкторов, тренировавшие Гагарина, до сих пор трудятся в ЦПК в 2020 году. Это историческое место, где скульптуры, статуи, витражи, металлические украшения и другие художественные произведения напоминают о происходивших там на протяжении многих лет значимых событиях в истории полетов в космос. Для меня было честью тренироваться там вместе с товарищами по экипажу, космонавтами и астронавтами со всего мира, а также познакомиться с людьми, которые там живут и работают. Многие из них стали мне друзьями на всю оставшуюся жизнь.

Каждая тренировка в Звездном городке длилась обычно 4 недели. Три года, которые я провела, тренируясь перед полетом на станцию, проходили примерно так: четыре недели в Звездном городке, четыре недели дома, две недели в Германии, четыре недели дома, четыре недели в Звездном городке, четыре недели дома… Токио… Монреаль… четыре недели дома, четыре недели в Звездном городке. Так что во время некоторых праздников я неизбежно оказывалась вдали от семьи.

Одно из моих самых любимых праздничных воспоминаний связано с Сереной. Так получилось, что на День благодарения мы с ней, а также группа астронавтов и инструкторов из разных стран и самых разных слоев общества находились в России. Отправившись в магазин при посольстве США за хрустящим луком для запеканки из зеленой фасоли, мы с Сереной увидели, как женщина перед нами взяла с полки последнюю банку. Мы переглянулись и пошутили, что могли бы отбить банку, но решили этого не делать. Затем мы пошли на местный уличный рынок и увидели там немытую морковь в гигантских контейнерах с самой черной грязью, которую только можно себе представить. Торговка выдернула для нас оттуда морковь, и по возвращении в коттедж нам пришлось долго отмывать и скрести ее, пока, наконец, не показались чудесные оранжевые плоды (они были невероятно вкусными); еще мы купили целую гору картофеля и намяли, наверное, самую большую кастрюлю пюре из всех, что подавали когда-нибудь на стол на День благодарения. Когда оказалось, что индейка просто не влезает в духовку, нам с Сереной пришлось помудрить с решеткой, чтобы запихнуть ее туда.

Даже несмотря на то, что немного потратились, нам хотелось, чтобы праздник прошел, как дома, с традиционным угощением, чтобы наши друзья из разных стран почувствовали бы себя так, как если бы оказались в гостях у нас дома. Всем хотелось внести свой вклад в трапезу, поэтому у нас получился довольно широкий ассортимент стандартной еды на День благодарения, а также кое-какие вкусные блюда русской кухни.

В какой-то момент тем вечером я огляделась и изумилась тому, что все эти невероятные люди, прибывшие со всего мира, непостижимым образом собрались в Звездном городке, участвуя в космической программе, и я вознесла благодарность за это.

Сложнее всего для меня было научиться говорить по-русски. Официальный язык станции – английский (я возношу благодарность и за это), но все должны владеть русским языком, потому что российский корабль «Союз» всегда используется как спасательный, и все команды отдаются на русском языке, и все в нем тоже на русском, от стандартного протокола и приборных панелей до общения с операторами Центра управления полетами на Земле. Одно из достижений, которыми я больше всего горжусь, это тот факт, что я научилась эффективно общаться на русском языке так, как это требовалось для выполнения миссии. (Огромнейшее спасибо моему очень терпеливому учителю и дорогому другу Вацлаву Мухе!) И все же я переживала, точно ли то, что я произношу, означает то, что я хочу сказать. В тот День благодарения, который мы отпраздновали в России, я впервые в начале застолья осмелилась произнести тост на русском языке. Стараясь выразить свои мысли попроще, я попыталась поблагодарить присутствующих за чудеса, которые они совершают в космосе, за то, что все это идет на благо всем нам на Земле, за дружбу, благодаря которой получилась эта большая многонациональная семья, частью которой мы все стали.

Поскольку я говорила по-русски, мой друг и коллега астронавт Майк Финк переводил мою речь на английский. Я была так довольна, что он сумел понять и перевести мои слова (у меня на самом деле получилось сказать все, что я хотела). Нет никаких сомнений в том, что работа и наука, которыми мы занимаемся в космосе, очень важны, но для меня куда важнее то, как мы это делаем, действуя как единая община людей с Земли.

* * *

После того как МКС функционировала уже около 14 лет, Кевин Форд, один из моих дорогих друзей и коллег по подготовке астронавтов, придумал фразу «Вдали от Земли, на благо Земли», сделав ее лозунгом миссии его экипажа. Однако эти слова так удачно передают суть нашей совместной миссии на МКС, что они остаются девизом программы станции до сих пор. Эта фраза отлично подходит. В моей книге вы не раз прочитаете, что вся работа на МКС в конечном счете ориентирована на улучшение жизни на Земле.

Вот некоторые из вопросов об этой работе, которые мне задают чаще всего:

• Почему именно космос?

• Почему нельзя заниматься этой наукой здесь, на Земле?

• Чем в последнее время помогла мне работа на космической станции?

• Зачем мы тратим столько денег на космос?

Все эти вопросы разумны, и я думаю, что на них следует ответить, в частности на вопрос о том, как работа в космосе влияет на нашу систему жизнеобеспечения здесь, на Земле. (А мой ответ на вопрос «Зачем мы тратим столько денег на космос?» таков: деньги мы тратим не в космосе – все средства, что идут на освоение космоса, расходуются тут, на Земле.)

2 ноября 2020 года исполнилось 20 лет постоянному присутствию человека на борту МКС, на которой к тому моменту побывало 239 человек и было проведено более 2700 научных экспериментов. Исследования на космической станции проводятся в шести широких областях: биология и биотехнология, исследования Земли и освоения космического пространства, человек в космосе, физика, технология и образование[13]13
  NASA, “Space Station Research Explorer,” www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/; ISS Program Science Forum, ISS Benefits for Humanity, 3rd ed., NP-2018-06-013-JSC, www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/benefits-for-humanity_third.pdf.


[Закрыть]. Как я понимаю, проще всего понять спектр исследований на МКС, рассматривая их с точки зрения здоровья и благосостояния человека или здоровья всей планеты.

Я радовалась возможности взять интервью у Серены Ауньон-Чанселлор для этой книги. Она не только моя подруга и коллега, но также астронавт, врач и гуру науки о жизни, и она провела на МКС полгода. Я задала ей свои вопросы о здоровье человека и планеты. Мы общались по скайпу: я была у себя в домашней студии в Сент-Питерсберге в штате Флорида, а Серена – в своем офисе в городе Батон-Руж в штате Луизиана, где она работает на факультете Университета штата Луизиана в Центре медицинских наук. Поскольку она не из тех, кто уклоняется от применения своих навыков и опыта там, где они необходимы, она курировала пациентов в больнице, преподавала в Университете и по-прежнему занималась проблемами медицины для астронавтов. (В частности, именно она разработала все COVID-19-протоколы для астронавтов).

– Я счастлива, потому что то, чем я занята сейчас, – работа в трех областях, которые я очень люблю: медицина, аэрокосмическая медицина и космические полеты, – сказала Серена. – Если бы кто-нибудь спросил меня, что нас ждет в будущем, я бы просто ответила: «Великие дела». Не знаю, что это будет. Такие вещи, как правило, выскакивают словно ниоткуда; просто вдруг появляются новые возможности. Как только я вижу их, стараюсь приблизиться к ним. Я знаю, что многое предстоит сделать, но мне просто нравится находиться сейчас на земле.

Я тоже была счастлива от того, что Серена находилась на земле и я смогла пообщаться с ней, приятно было увидеть ее на экране компьютера. У нас обеих темные волнистые волосы и темные глаза, мы так похожи, что во время встреч возникает ощущение, что я беседую с одной из своих сестер. Мы начали наш разговор с девиза МКС – «Вдали от Земли, на благо Земли». Она согласилась, что фраза идеально подходит для описания нашей совместной жизни и работы на МКС.

– Интересно, однако, сколько людей на самом деле не понимают, как реализуется часть этого девиза.

Затем Серена поделилась тем, чего не знала даже я:

– В то время как большая часть научных исследований там проводится ради блага жизни на Земле и дальнейших исследований космоса в области естественных наук, по крайней мере 70 % работ выполняется исключительно ради здоровья человека на Земле.

NASA и наши международные космические агентства-партнеры всегда стараются как можно лучше донести до людей удивительные вещи, каждый день происходящие в космосе. За последние несколько лет эти старания стали успешнее, так как соцсети и прочие творческие механизмы помогли NASA охватить аудиторию, которая в ином случае и не знала бы о существовании МКС, не говоря уже о том, кто и что там делает.

Во время пребывания Серены в космосе одним из самых успешных ее проектов стало предоставление информации широкой общественности посредством видеороликов о науке, которой она была занята, с объяснением, почему это так важно.

Я хотела бы особо отменить одно ее видео, снятое для эксперимента под названием Angiex Cancer Therapy[14]14
  Serena Auñón-Chancellor, “Angiex Cancer Therapy in Space,” NASA, YouTube, August 21, 2018, www.youtube.com/watch?v=AyfMCNfcWSc&feature=youtu.be.


[Закрыть]. Это исследование, разработанное компанией Angiex, было нацелено на изучение роста клеток эндотелия (клеток, которыми выстланы кровеносные сосуды, по которым кровь обращается по телу) и эффективности применения для лечения рака препаратов, направленных на систему кровоснабжения опухоли и раковых клеток. Серена объяснила мне, что отдельные клетки ведут себя в условиях микрогравитации в космосе примерно так же, как в естественных условиях в наших телах, заполненных жидкостью.

– Клетки в нашем теле не плоские, они трехмерные. Растут, плавают и движутся в наших телах в подвешенном состоянии. Точно так же, как мы плаваем и перемещаемся по космическому кораблю в условиях микрогравитации, – сказала она. – Когда мы проводим эксперименты на Земле, выводя клетки из их естественного подвешенного состояния и пытаясь изучить их на плоской пластинке, на них действует гравитация, они замедляются, и вся их структура меняется. В космосе мы можем обеспечить клетки средой, подобной внутренней среде человеческого тела, так что они будут расти лучше, и это куда более удобное место для изучения их поведения.

Конечно, мы также говорили о том, как здорово для нас парить и летать в космосе, и о том, как запоминается необыкновенное ощущение пребывания там, как меняется восприятие нашей родной планеты, когда видишь ее из космоса. Серена посмеивалась во время этого серьезного и философского разговора, потому что это напомнило ей еще одну подробность сотрудничества с Angiex. Она объяснила мне, насколько особенными были клетки в тех экспериментах.

– Клетки – самая малая форма жизни: они похожи на крошечных членов экипажа, проживающих вместе с нами.

У меня мурашки пробежали по коже, едва я услышала подобное описание. Затем она рассказала, что помнит, как впервые убрала эти клетки в хранилище.

– Я тогда только что закончила видеопоказ [о питании клеток], и Земля [центр управления полетами] сказала, что пришло время вернуть их в лабораторию. Помню, я подплыла к термостату, открыла дверцу, и, пока я убирала в ящик картридж с клетками, ощущала тепло, и это было очень-очень приятно. На мне тогда были наушники, и связь с центром управления была еще не окончена. Я сказала: «О, Боже, тут так классно».

А они мне ответили: «Это потому, что тут поддерживается нормальная температура тела, чтобы клетки чувствовали себя как дома».

А я им ответила: «Так и есть. Тут и правда хорошо, как дома». Все на земле смеялись надо мной, но там и правда было так хорошо.

Серена рассказала мне об исследованиях в области здоровья человека, которые она проводила на станции, о том, как удивилась, своими глазами увидев, что те клетки эндотелия и протеиновые кристаллы на самом деле быстрее растут в космосе, о том, как возможность исключить из уравнения влияние гравитации становится условием для лучшего понимания патологических процессов. Кстати, крупные фармацевтические компании типа Merck, Eli Lilly, Novartis и Angiex, спонсируют эксперименты на космической станции, потому что они помогают разрабатывать более эффективные фармацевтические препараты.

Небольшой стартап под названием LamdaVision, базирующийся в Коннектикуте, работает над созданием тонких мембран на основе белка, которые можно имплантировать под сетчатку для замены функции поврежденных клеток. Как пояснил доктор Майк Робертс, заместитель научного руководителя Центра развития науки в космосе (CASIS), отвечающего за работу Национальной лаборатории на МКС, эти имплантаты сетчатки помогут восстановить зрение пациентам с макулярной дегенерацией или пигментным ретинитом. Как сообщается в журнале BioIT World, в космосе возможно получать «более стабильный и однородный продукт», чем когда-либо можно произвести на Земле[15]15
  Deborah Borfitz, “Space Is the New Frontier for Life Sciences Research,” BioIT World, September 16, 2019, www.bio-itworld.com/2019/09/16 /space-is-the-new-frontier-for-life-sciences-research.aspx.


[Закрыть].

Такие организации, как Фонд Майкла Дж. Фокса, используют условия микрогравитации на МКС для исследования белка LRRK2, который связан с развитием болезни Паркинсона.

– Изучение этих кристаллов в космосе невероятно важно для ученых на Земле, – сказала Серена, – так как экстремальная среда с низкой гравитацией на деле позволяет кристаллам вырастать больше, раскрывая важные тонкости их структуры, что является ключом к разработке стратегии их подавления. Это делается в надежде, что результат поможет ускорить разработку лекарств для лечения болезни Паркинсона[16]16
  “Crystallizing Proteins in Space to Help Parkinson’s Patients on Earth,” ISS National Laboratory, April 2, 2019, www. issnationallab.org/blog/crystallizing-proteins-in-space-to-help-parkinsons-patients-on-earth/; Allison Boiles, “LRRK2 Science in Space: ‘The Key to Curing Parkinson’s May Be Out of This World,’” Michael J. Fox Foundation, January 18, 2019, www.michaeljfox.org/news/lrrk2-science-space-key-curing– parkinsons-may-be-out-world.


[Закрыть].

Мы с Сереной вспомнили, как удивительно было находиться на МКС в качестве астронавта и иметь возможность помогать ученым на Земле осуществлять всевозможные исследования. Часто у нас не было опыта в определенной области, поэтому мы тренировались и учились быть исполнителями. Мы становились руками, глазами и ушами ученых, которые разработали эксперименты и доверили нам осуществить их. Мы очень серьезно подходили к этой задаче. Для большинства этих ученых исследования, которые мы выполняли на МКС, являлись главным делом жизни и, возможно, были единственным шансом получить необходимые данные.

Мы также говорили о том, какими хорошими «объектами» исследования были мы сами. Все в наших телах, когда мы живем в условиях микрогравитации в космосе, каким-то образом меняется, и почти все эти изменения можно изучать, соотнося с определенными особенностями тела здесь, на земле. Поэтому на протяжении полетов нам требовалось брать пробы практически всего, что мы выделяем, – крови, мочи, слюны, кожи, волос и пр., – а затем подготавливать образцы для замораживания и отправки на землю с целью изучения. Астронавты в космосе – превосходное суррогатное население для исследования влияния таких факторов, как потеря костной и мышечной массы, радиационное облучение, иммунитет, старение, зрение и даже изменения когнитивных способностей, все это обусловлено реакцией наших тел на пребывание в невесомости.

Занимаясь исследованиями в сфере биомедицины и здоровья человека, ученые рассматривают, как на заболевание влияют и генетика, и окружающая среда. На Земле мы обнаружили способы начать раскрывать генетическую составляющую уравнения с помощью таких программ, как проект «Геном человека»; в космосе ученые имеют дело с процессами, происходящими в совсем иной среде, так что им доступно изучение влияния на наши гены микрогравитации, интенсивного излучения и других экстремальных факторов среды.

Сотрудничество NASA с такими организациями, как Национальный институт здравоохранения (NIH), длится с самых первых дней программы полетов человека в космос, и это свидетельствует о признании ценности космической среды для исследований, а также параллелей и синергетики во всем, чему мы можем научиться в космосе, чтобы улучшить жизнь на Земле.

Сотрудничество NASA с NIH было активизировано в ходе программы МКС, и оно продолжается, поскольку обе организации делятся инновационными идеями для решения научных и технологических проблем путем совместного повторного поиска, что позволяет нам расширить масштабы исследований человека в космосе, одновременно делая лучше жизнь на Земле.

Дополняя рассказ Серены с описанием преимуществ исследований в условиях микрогравитации, доктор Кристофер Остин рассказал в блоге Scientific American о сотрудничестве NIH с NASA по изучению «многих факторов, которые медленно воздействуют на людей на Земле, но на астронавтов оказывают влияние гораздо быстрее». Доктор Остин, директор Национального центра развития трансляционных наук (NCATS) при Национальном институте здравоохранения. Он также является специалистом по нейрогенетике развития и был связующим звеном NASA с Министерством здравоохранения и социальных служб США (HHS) и NIH: «Для NASA это проблема, но для нас это реальная возможность… изучить эти нарушения в таком масштабе времени, на который на Земле потребовались бы годы и годы». Затем он заметил, что «люди издавна смотрели в небо и мечтали оказаться за его пределами. Сегодня ученые смотрят в это же небо в надежде понять то, что беспокоит нас на Земле».

В рамках казавшегося еще совсем недавно элементом научной фантастики подхода к биомедицинским исследованиям на МКС, благодаря сотрудничеству NASA и NIH началась серия экспериментов под названием «Тканевые чипы в космосе». Во многих случаях сам астронавт по-прежнему считается лучшим объектом исследования, однако столь же часто это для него небезопасно. В этих случаях ученым приходится подыскивать альтернативные модели или субъекты, и они часто используют животных, которые, как правило, плохо способны заменить человека. «Тканевые чипы» предоставляют отличную и удобную альтернативу, и я думаю об этом с большим облегчением, так как никогда не была сторонницей использования подопытных животных.

Тканевые чипы, исследования которых находились тогда еще на ранней стадии, – передовая система миниатюрных, размером с флешку, 3D-моделей реальных тканей человеческих органов, таких как клетки сердца и почек. С их помощью можно имитировать функции человеческого организма и проверить, как они реагируют на стрессы, медицинские препараты и даже генетические изменения. По словам ученых, тканевые чипы функционируют, словно группа крохотных астронавтов, которых можно изучать в космосе. Подвергая чипы действию микрогравитации, ученые получают дополнительные преимущества для исследования, так как изменения в клетках человека в невесомости схожи с ускоренной версией процессов старения и развития заболеваний, и поэтому ученые могут в течение нескольких недель проводить наблюдения, требующие на Земле несколько лет лабораторных исследований.

* * *

Помимо исследований, проводимых на МКС в области здоровья человека в космосе и на земле, там постоянно ведутся научные наблюдения по изучению здоровья нашей планеты и состояния планетарной системы жизнеобеспечения.

Серена рассказала мне, что один из обнаруженных ею способов объяснить всю важность работы, выполняемой на космической станции, – перевести объяснение на личный уровень: установить с аудиторией такие взаимоотношения, чтобы людям было не все равно. Чистый воздух для дыхания и чистая вода для питья нужны каждому, и поэтому просто бывает объяснить, как исследования, которые мы проводим на космической станции (и даже то, как работа станции по обеспечению нас в космосе чистым воздухом и водой), могут помочь гарантировать, что эти ресурсы по-прежнему будут доступны на земле.

За время пребывания на МКС Серена провела два эксперимента, связанных с производством водорослей: один назывался «Космические водоросли», а другой – «Фотобиореактор». Целью эксперимента «Космические водоросли» было исследовать генетическую основу производства водорослей, культивируемых в космосе, и определить, нужна ли для этого их генетическая адаптация. Водоросли способны воспринимать микрогравитацию как физический стресс, который может стимулировать выработку ценных соединений (например, кислорода), что можно будет использовать для производства фармацевтических средств и других продуктов, связанных со здоровьем. «Фотобиореактор» – мелкомасштабная замкнутая система, ее используют, чтобы продемонстрировать, как микроводоросли могут эффективно преобразовывать воду, свет, углекислый газ и метан, поглощаемые из среды на МКС, что можно было бы использовать для стабильного получения кислорода и биомассы (продуктов питания). Оба этих эксперимента имеют одинаково полезное применение в космосе и на Земле.