Основные выводы – Современные исследования в области стазиса опираются на терапевтическую гипотермию, используемую в кардиохирургии – NASA финансирует SpaceWorks Enterprises для изучения гибернации экипажа в рамках миссий на Марс – Подлинная приостановка жизнедеятельности человека пока невозможна для практического применения в космических полетах.
Проблема расстояний, меняющая все. Космос огромен. Это не просто «долгий автопробег» или «Тихий океан», а пространство, в котором вся поверхность Земли кажется парковочным местом. Расстояние от Земли до Марса в ближайшей точке составляет примерно 54,6 миллиона километров, и даже на скорости зонда Parker Solar Probe пилотируемой миссии с использованием традиционных химических двигателей потребуется от шести до девяти месяцев в один конец. Альфа Центавра, ближайшая к нам звездная система, находится на расстоянии 4,37 световых лет. На скорости, с которой сейчас движется Voyager 1, чтобы достичь ее, потребуется около 73 000 лет. Никакое продуманное планирование миссии, ограничение калорий или психологическая подготовка не сделают это возможным для экипажа людей, которые стареют, болеют и нуждаются в социальном взаимодействии для сохранения психического здоровья. Именно этот разрыв между тем, что может выдержать человек, и тем, что требуется для дальнего космоса, и является областью исследований в области стазиса. Сама идея не нова, но изменилось то, что ученые теперь считают, что какая-то ее форма может быть достижима, и несколько авторитетных организаций тратят реальные деньги на то, чтобы выяснить, как это сделать.
Что на самом деле означает «стазис». Слово «стазис» часто используется в широком смысле, как синоним гибернации, приостановленной анимации и криосна. Это не одно и то же, и различия важны при оценке того, что научно правдоподобно, а что принадлежит к сценарию фильма. Подлинная приостановленная анимация означала бы остановку или почти полную остановку всех биологических процессов, включая метаболизм, клеточную активность и функцию мозга, а затем обращение этого процесса без причинения вреда. Ни один человек этого не достиг. Животные, в определенном смысле, достигли этого. Tardigrade, микроскопический беспозвоночный, может входить в состояние, называемое криобиозом, в котором его метаболизм падает до 0,01% от нормального уровня активности. Он может выживать при температурах, близких к абсолютному нулю, уровнях радиации, которые многократно убили бы человека, и даже в вакууме космоса. Ученые оживили tardigrade после десятилетий пребывания в этом состоянии. Tardigrade достигает этого, заменяя воду в своих клетках сахаром, называемым трегалозой, который предотвращает образование кристаллов льда и защищает клеточные структуры. Люди не производят трегалозу.
Гибернация, как у медведей, – это совсем другое дело. Во время спячки температура тела млекопитающего падает, частота сердечных сокращений замедляется, а метаболическая активность снижается, но не останавливается. Бурундуки – наиболее изученное млекопитающее в отношении космических полетов, поскольку они могут снижать температуру своего тела почти до 0°C в течение нескольких дней и выходить из этого состояния без длительного ущерба. Их клетки справляются с этим благодаря сочетанию молекулярной сигнализации, изменения экспрессии генов и подавления метаболизма, которое ученые все еще пытаются полностью понять.
Терапевтическая гипотермия находится на самом практичном конце спектра, и она уже используется в больницах. Когда у пациента случается остановка сердца, врачи иногда охлаждают температуру его тела до 32–36°C в течение 12–24 часов, чтобы уменьшить повреждение мозга во время восстановления органа. Эта техника используется в кардиохирургии на протяжении десятилетий, поддерживая пациентов в живых с минимальной перфузией органов, пока хирурги работают с сердцем. Это не гибернация и, конечно, не приостановленная анимация, но она показывает, что организм человека может переносить значительное снижение температуры тела без необратимого вреда, при условии, что процесс тщательно контролируется.
Спектр от терапевтической гипотермии до полной приостановленной анимации представляет собой диапазон амбиций. То, где находится конкретная исследовательская программа на этом спектре, многое говорит о том, насколько серьезно она рассчитывает быть воспринятой в ближайшем будущем.
SpaceWorks и исследование NASA, которое привлекло всеобщее внимание. В 2013 году программа NASA Innovative Advanced Concepts, обычно называемая NIAC, предоставила грант компании SpaceWorks Enterprises, аэрокосмической инжиниринговой фирме из Атланты, на изучение того, может ли гибернация экипажа сделать пилотируемую миссию на Марс более практичной. Результаты исследования, опубликованные SpaceWorks в 2016 году, предложили систему под названием Torpor Inducing Transfer Habitat for Human Stasis to Mars, часто сокращенно TITH. Концепция исходила из того, что уже делается в больницах. Вместо разработки экзотической новой биологии SpaceWorks предложила использовать фармакологические охлаждающие средства в сочетании с умеренным общим охлаждением, чтобы поддерживать членов экипажа в состоянии, напоминающем глубокую терапевтическую гипотермию, в течение фазы транзита. Целевая температура тела составляла около 32°C, что достаточно низко для значительного подавления метаболизма, но не настолько экстремально, чтобы требовались технологии, которых еще не существует.
Цифры, полученные SpaceWorks, были впечатляющими. Экипаж в состоянии гибернации требует гораздо меньше пищи, воды и кислорода. Космические корабли, рассчитанные на активных членов экипажа, несут огромное количество расходных материалов, тренажеров, систем психологической поддержки и жилых помещений. SpaceWorks подсчитала, что транспортное средство для транзита на Марс с использованием гибернации экипажа может снизить общую массу миссии на целых 52% по сравнению с традиционной конструкцией с активным экипажем. Для миссии, где каждый килограмм стоит тысячи долларов для вывода в космос, это не мелочь. Это потенциально разница между миссией на Марс, которая финансово возможна, и миссией, которая невозможна.
Исследование SpaceWorks не утверждало, что проблема решена. В отчете признавалось, что ни один человек не находился в таком состоянии индуцированной спячки более нескольких дней в клинической обстановке, и что продление этого состояния до шести месяцев транзита на Марс потребует значительных дополнительных исследований. Но инженерный аргумент был достаточно убедительным, чтобы концепция продолжала привлекать серьезное внимание со стороны аэрокосмических планировщиков в течение последнего десятилетия.
Биология ничегонеделания в течение месяцев. Даже отбросив вопрос о том, могут ли люди безопасно войти в состояние, подобное спячке, поддержание их в этом состоянии в течение шести месяцев поднимает совершенно отдельный набор проблем. Мышечная атрофия происходит быстро в невесомости, и она происходит при нормальной температуре тела. Проблема усугубляется, когда невесомость сочетается с подавлением метаболизма и длительной неподвижностью. Астронавты NASA на Международной космической станции обычно занимаются спортом по два часа в день, чтобы противодействовать потере плотности костей и мышечной атрофии, и даже после этого они возвращаются на Землю с измеримым снижением и того, и другого. Член экипажа, лежащий неподвижно в капсуле в течение шести месяцев, столкнется с серьезной атрофией, если не будет предпринято какое-либо вмешательство.
Исследователи предложили электростимуляцию мышц, при которой низкоуровневые электрические токи заставляют мышцы ритмично сокращаться без произвольных усилий. Эта техника уже применяется в клинике для пациентов, которые не могут двигаться, хотя неясно, может ли она полностью заменить механическую нагрузку, которая сохраняет плотность костей. Некоторые гибернирующие млекопитающие, в том числе медведи, умудряются поддерживать мышечную массу и плотность костей в течение зимы, несмотря на месяцы почти полной неподвижности, и понимание молекулярных сигналов, которые это позволяют, стало небольшой, но растущей исследовательской задачей. Механизмы, по-видимому, включают специфические белки и гормональные сигналы, которые по сути переводят опорно-двигательную систему в режим обслуживания, предотвращая сигналы распада, которые обычно вызывают атрофию при прекращении активности.
Сдвиги жидкости – еще одна проблема. В невесомости жидкости организма перераспределяются к верхней части тела и голове, что способствует повышению внутричерепного давления, которое связано с проблемами со зрением у космонавтов, находящихся в длительных полетах. Человек в состоянии индуцированной спячки не будет менять свое положение или использовать свою вестибулярную систему для регулирования распределения жидкости. Сочетание гипотермии, невесомости и длительной неподвижности создает физиологическую среду, которая ни разу не была изучена у людей, и взаимодействие этих трех факторов плохо изучено в любом организме.
Иммунная функция во время длительной гипотермии добавляет еще один уровень неопределенности. Известно из хирургической гипотермии, что кратковременное охлаждение подавляет определенные иммунные реакции, что может быть полезно для уменьшения воспаления после травмы. Останется ли это полезным или станет опасным в течение месяцев – другой вопрос, и ответ, скорее всего, зависит от деталей метода индуцирования спячки, исходного иммунного статуса человека и радиационной среды, через которую проходит космический корабль.
Крионика, криосон и разница между ними. Слово «криосон» постоянно появляется в обсуждениях стазис-капсул, часто используется для обозначения всего, что связано с холодом и бессознательным состоянием. Важно отличать это от крионики, которая является подлинно отличной практикой с подлинно отличным набором утверждений. Крионика, как она практикуется организациями, такими как Alcor Life Extension Foundation в Скоттсдейле, штат Аризона, включает в себя охлаждение умерших людей до температуры жидкого азота, около -196°C, с намерением сохранить их до тех пор, пока будущие технологии не смогут их оживить и вылечить. Alcor проводила эту процедуру более чем 200 людям с момента своего основания в 1972 году. Компания использует процесс, называемый витрификацией, при котором вода в организме заменяется криопротекторными растворами, которые предотвращают образование кристаллов льда и защищают клеточные структуры.
Проблема крионики в контексте космических полетов не философская, а практическая. Температура жидкого азота требует огромного количества криогена для поддержания, представляет серьезные инженерные проблемы для длительных космических полетов, а технология оживления, необходимая для этого, не существует. Организации, занимающиеся крионикой, рассчитывают на будущие медицинские достижения. Миссия на Марс должна доставить живых, функциональных членов экипажа по известному графику, используя методы, которые работают сейчас, а не методы, зависящие от прорывов, которые могут произойти через столетие.
Путаница между крионикой и стазисом на основе гибернации влияет на то, насколько серьезно общественность и политики относятся к исследованиям. Концепция, основанная на расширении существующей медицинской практики, – это одна категория предложений, а концепция, требующая биологического оживления из состояния, неразличимого со смертью, – другая. Оба попадают под зонтик «стазиса» в повседневном разговоре, но они разделены десятилетиями или, возможно, столетиями необходимых технологических разработок.
Что животные могут научить исследователей. Тринадцатиполосатый суслик (Ictidomys tridecemlineatus) стал своего рода модельной организацией для исследований стазиса. Эти мелкие североамериканские грызуны впадают в спячку в течение шести–восьми месяцев каждый год, циклически переходя между периодами спячки продолжительностью несколько дней и короткими периодами пробуждения. Во время спячки их частота сердечных сокращений падает до 200 ударов в минуту и даже ниже, температура тела может приблизиться к 0°C. Однако весной они выходят из спячки без видимого неврологического повреждения, с в основном сохраненной плотностью костей и восстановлением метаболической функции в течение нескольких дней. Исследовательские группы из таких учреждений, как Университет Аляски в Фэрбенксе, изучают сусликов десятилетиями, картируя изменения экспрессии генов, гормональные сигналы и метаболические сдвиги, которые управляют их циклом спячки. Работы под руководством исследователей, включая Келли Дрю, выявили аденозиновые рецепторы как потенциально важные для индуцирования и поддержания спячки. Аденозин, сигнальная молекула в мозге, по-видимому, помогает координировать переход в состояние, подобное спячке, и фармакологические агенты, имитирующие его эффекты, использовались для индуцирования состояния, подобного спячке, у негибернирующих животных в лабораторных условиях.
В 2020 году исследовательская группа в Японии сообщила в журнале Nature, что они выявили группу нейронов в гипоталамусе мышей, негибернирующего вида, активация которых может индуцировать устойчивое состояние, подобное спячке. Активация так называемых нейронов QIEf заставила мышей снизить температуру тела и скорость метаболизма в течение длительных периодов времени, а затем восстановиться без видимого вреда. Это было значимо, потому что продемонстрировало, что нейронные механизмы, подобные гибернации, существуют у млекопитающего, которое не впадает в спячку естественным образом, что позволяет предположить, что они могут существовать и у людей.
Эти открытия не являются обещаниями. Лабораторные результаты у мышей имеют долгую историю неудач при прямом переносе на людей. Но они дали области то, чего ей не хватало: правдоподобный биологический механизм для индуцирования спячки у негибернирующего млекопитающего, а не просто надежду на то, что это может быть возможно. Это значительный сдвиг в научной основе исследований.
Вопрос оборудования. Предполагая, что биология может быть решена, создание стазис-капсулы для космических полетов – это сама по себе инженерная проблема. Любая система, индуцирующая и поддерживающая спячку, должна надежно работать в течение месяцев в условиях радиации, без вмешательства экипажа, без возможности экстренной поддержки с Земли и в невесомости. Системы охлаждения, способные поддерживать точную температуру тела в течение месяцев, теоретически достижимы с использованием существующих технологий, хотя их миниатюризация для космических полетов и обеспечение их безопасности – непростая задача.
Подача питательных веществ во время спячки – еще одна проблема. Человеческий организм не может просто прекратить нуждаться в питательных веществах, потому что ему холодно и метаболизм подавлен. Парентеральное питание, внутривенное введение питательных веществ, – стандартная медицинская практика для пациентов, которые не могут есть, но управление им автоматически в течение месяцев без инфекций катетера или закупорок требует инженерии, которая еще не была разработана для этой цели и потребует обширных испытаний перед любым применением экипажем.
Удаление отходов у человека, находящегося в бессознательном состоянии и неподвижном состоянии в течение месяцев, – это не самая приятная задача, но она реальна. Системы для астронавтов уже потребляют инженерные усилия и бюджет массы на современных космических кораблях. Система, адаптированная к спячке, должна функционировать с минимальным обслуживанием в той же среде, с дополнительным осложнением, заключающимся в том, что член экипажа не может сообщить о дискомфорте или неисправности.
Мониторинг, пожалуй, наименее гламурное, но самое требовательное аппаратное требование. У человека в состоянии индуцированной гипотермии могут возникнуть сердечные аритмии, осложнения с легкими и нарушения свертываемости крови. В больнице команды медсестер и врачей наблюдают за непрерывными потоками мониторинга и вмешиваются в течение нескольких минут. На транзитном космическом корабле в дальнем космосе автоматизированные системы должны обнаруживать и реагировать на эти события без участия человека и без возможности проконсультироваться с врачами на Земле, которые могут находиться в 20 минутах ходьбы по радиосигналу.
Проект SpaceWorks 2016 года включал бортовой медицинский ИИ, способный отслеживать жизненно важные показатели и корректировать систему, индуцирующую спячку, в ответ на обнаруженные изменения. В 2016 году это было спекулятивно. К 2026 году возможности медицинского мониторинга на основе ИИ значительно улучшились, хотя проверка такой системы для полностью автономной работы на пилотируемом космическом корабле потребует нормативного и безопасного анализа, который еще не начался.
Радиация дальнего космоса и спящий экипаж. Иногда в пользу стазиса во время транзита в дальний космос приводится аргумент о том, что экипаж с подавленным метаболизмом может быть менее восприимчив к радиационному повреждению. Ионизирующее излучение повреждает живые ткани в основном двумя механизмами: прямым повреждением ДНК и косвенным повреждением через образование свободных радикалов, которые затем атакуют клеточные структуры. Клетка с подавленным метаболизмом производит меньше свободных радикалов и может иметь сниженную чувствительность к некоторым видам радиационного воздействия. Некоторые исследования на животных подтвердили, что гибернирующие животные проявляют сниженную чувствительность к радиации, хотя данные предварительные и механизмы полностью не изучены.
Неясно, будет ли это значимо для транзита на Марс. Радиационная среда между Землей и Марсом, особенно галактические космические лучи, которые проникают через любую практическую защиту космического корабля, представляет собой реальный риск для здоровья. По оценкам NASA, экипаж транзита на Марс получит дозы радиации, которые увеличат риск рака в течение жизни на несколько процентов на человека. Если спячка значительно снизит этот риск, это будет значительным дополнительным преимуществом помимо экономии массы. Если нет, задача защиты останется прежней, независимо от того, спит экипаж или нет.
Правда в том, что никто не знает, как шестимесячная индуцированная спячка взаимодействует с хроническим воздействием радиации у людей. Исследования на животных могут дать подсказки, но конкретная комбинация галактических космических лучей, низкодозовой гипотермии и невесомости никогда не изучалась ни в одном организме, не говоря уже о человеке, подвергнутом ей намеренно в рамках запланированной миссии.
Влияние научной фантастики на науку. Фильмы, такие как «Пассажиры» и «2001 год: Космическая одиссея», а также романы, такие как «Встреча с Рамой» Артура Кларка, сформировали представление общественности о стазисе в космосе. Это влияние не полностью негативно. Постоянство этой идеи в популярной культуре поддерживало вопрос в общественном дискурсе и облегчило исследователям объяснение того, над чем они работают, финансирующим органам и широкой публике. Но вымышленные версии также устанавливают нереалистичные ожидания, которые усложняют реальные исследования. В «Пассажирах» персонажи выходят из стазиса, выглядя точно так же, как и когда они засыпали, без описанного физиологического мониторинга, поддержки питания или медицинских осложнений. Капсулы – это мебель. В реальности системы, необходимые для поддержания жизни человека и его восстановления в течение даже шести месяцев в состоянии индуцированной спячки, были бы одними из самых сложных и безопасных аппаратных средств, когда-либо созданных для космического корабля. Они напоминали бы отделение интенсивной терапии, а не спальное место. Вымышленная структура также имеет тенденцию сглаживать разницу между обратимой спячкой и чем-то, более близким к смерти, что влияет на общественное представление о риске и приемлемости. Реальные исследования стазиса не пытаются приостановить жизнь навсегда. Они пытаются снизить метаболическую потребность настолько, чтобы месячный транзит стал возможным и практичным, ближе к медицински индуцированной коме, чем к замораживанию кого-то на столетие.
Коммерческий аспект. SpaceWorks Enterprises – не единственная организация, которая серьезно рассматривала этот вопрос. Компания продолжает разрабатывать концепцию TITH с использованием сочетания государственного и частного финансирования и представляла обновленные проекты на крупных аэрокосмических конференциях. Интерес со стороны частных космических компаний рос параллельно с более широкой коммерциализацией сектора. SpaceX публично обсуждала пилотируемые миссии на Марс как долгосрочную цель, со сроками, которые, даже при оптимистичных предположениях, потребуют решения проблем со здоровьем экипажа и логистикой, которые теоретически может решить стазис. Компания публично не взяла на себя обязательство использовать архитектуру на основе стазиса для первых миссий на Марс, но ограничения, с которыми сталкивается транспортное средство Starship на транзите на Марс, делают сокращение массы экипажа привлекательным с точки зрения базовой инженерии. Помимо Марса, компании и агентства, заинтересованные в миссиях большей продолжительности, будь то к внешним планетам Солнечной системы или, в конечном итоге, к близлежащим звездам, сочли бы стазис еще более ценным. В настоящее время ни одна технология двигателей, находящаяся на горизонте, не делает пилотируемую миссию за пределы Марса практически осуществимой в течение жизни человека без какой-либо формы подавления метаболизма экипажа. Требуемое время в пути просто слишком велико для экипажа, который бодрствует, стареет и нуждается в космическом корабле, который можно реально построить и запустить.
Как долго это слишком долго? Есть число, которое редко открыто обсуждается в исследованиях стазиса, – это максимальная безопасная продолжительность индуцированной спячки у человека. Честный ответ заключается в том, что никто не знает, потому что никто не пытался выяснить это строгим, контролируемым способом. Клиническая гипотермия в хирургии длится часами. Продленная терапевтическая гипотермия у пациентов с сердечными заболеваниями длится до 72 часов. Нет данных о людях, находящихся в индуцированной гипотермии более этого времени в целях физиологических исследований, а экстраполяция от 72 часов до шести месяцев огромна. Исследования на животных дают некоторые указания, но эти исследования легче интерпретировать, чем применять. Суслики впадают в спячку в течение шести–восьми месяцев без вреда, как и медведи в течение аналогичного периода времени. Но это животные с эволюционировавшими физиологическими адаптациями к спячке, которых нет у людей. Предположение о том, что то, что работает для суслика, перенесется на человека, не гарантируется каким-либо известным биологическим принципом. Защитные механизмы, предотвращающие мышечную атрофию, поддерживающие плотность костей и сохраняющие когнитивные функции у гибернирующих млекопитающих, могут зависеть от видоспецифической экспрессии генов, гормональных систем и клеточных механизмов, которых у людей просто нет. Это настоящая неопределенность в этой области, и ее следует заявлять прямо. Некоторые исследователи считают, что при правильной фармакологической поддержке и физиологическом мониторинге гибернация человека, длящаяся недели или месяцы, в принципе достижима. Другие считают, что разрыв между терапевтической гипотермией и истинной спячкой, подобной гибернации, шире, чем считают оптимисты. Определение того, к какому концу этого спектра ближе истина, потребует клинических испытаний, которые ни одно учреждение еще не одобрило и которые заняли бы годы, даже если бы одобрение было получено завтра.
Этика и проблема согласия. Человек в состоянии индуцированной спячки не может давать согласие на продолжающиеся медицинские решения. Это верно и в больничной обстановке, где пациенты в состоянии индуцированной комы имеют предварительные директивы, членов семьи и правовые рамки, регулирующие их уход. На космическом корабле в половине пути до Марса ситуация значительно сложнее и менее регулируется какой-либо установленной структурой. Что произойдет, если автоматизированная система мониторинга обнаружит сердечную аритмию, которую она не может исправить без пробуждения пациента? Пробуждение человека от индуцированной спячки после месяцев метаболического подавления – не простой процесс. Что произойдет, если система выйдет из строя, и один член экипажа проснется, а остальные останутся под наркозом? Кто принимает медицинские решения за спящий экипаж и на основе каких стандартов ухода? На эти вопросы пока нет ответов, и люди, наиболее квалифицированные для их обдумывания – биоэтики, специалисты по космической медицине и аэрокосмические юристы – еще не разработали нормативные рамки, которые потребовались бы. Руководящие принципы NASA для медицинского обслуживания экипажа основаны на активных членах экипажа, которые могут общаться с врачами полетов на Земле с задержкой в несколько секунд или минут в зависимости от положения на орбите. Они не предусматривают автоматизированное медицинское управление спящим экипажем с задержкой связи, которая может достигать 24 минут во время определенных фаз миссии на Марс. Это важно, потому что решения, принятые при разработке архитектуры первого пилотируемого марсианского корабля, создадут прецеденты, которые будут повторяться в течение следующего столетия освоения космоса человеком. Правильно выстроить этическую структуру до завершения проектирования намного проще, чем ретроспективно подгонять этику к уже спроектированной системе, урок, который биомедицинская область неоднократно усваивала в других контекстах.
Основные этапы исследований стазиса. Другие подходы к проблеме длительного транзита. Стазис – не единственный концепт для решения проблем длительных транзитов, хотя это наиболее обоснованный с биологической точки зрения вариант в ближайшей перспективе. Корабли-поколения, корабли, достаточно большие для самодостаточных сообществ на протяжении нескольких поколений людей, представляют собой альтернативу для истинно межзвездных путешествий. Но они требуют социального и экологического проектирования в масштабе, который делает спячку простой по сравнению с ними, и они обходят, а не решают проблему индивидуального долголетия. Концепции направленной энергии, такие как те, которые исследуются Breakthrough Starshot, теоретически могут разогнать небольшие зонды до значительной доли скорости света. Они не масштабируются до пилотируемых космических кораблей с использованием каких-либо технологий, доступных в настоящее время, и структурные нагрузки, связанные с лазерным ускорением, уничтожили бы любую систему жизнеобеспечения, которую можно представить. Ядерный импульсный двигатель, который будет использовать серию ядерных взрывов для ускорения космического корабля, потенциально может значительно сократить время транзита на Марс. Политические и нормативные барьеры для развертывания ядерных устройств в космосе остаются серьезными и не ослабевают с момента последнего серьезного изучения этой концепции в 1960-х годах в рамках проекта «Орион». Договор о космосе 1967 года запрещает размещение ядерного оружия в космосе, и то, составляют ли ядерные импульсные двигатели оружие в соответствии с этим договором, – это юридический вопрос, который ни одна страна не хотела бы проверять на практике.
Для Марса конкретно проблема времени транзита реальна, но ограничена. Шесть–девять месяцев – это долго, но это биологически возможно для активного, здорового экипажа. Астронавты NASA провели более шести месяцев на Международной космической станции, а Скотт Келли и Михаил Корниенко завершили годовую миссию в 2015–2016 годах. Физиологические издержки значительны, но переносимы при правильных контрмерах. Стазис для миссии на Марс в первую очередь направлен на снижение этих издержек и снижение массы и объема систем жизнеобеспечения, а не на то, чтобы сделать миссию биологически возможной в абсолютном смысле. Для пунктов назначения за пределами Марса расчеты меняются. Экипаж миссии на спутник Юпитера Европу потребовал бы годы в пути. Пилотируемые миссии за пределы Солнечной системы не обсуждаются с точки зрения немедленной осуществимости, потому что ни одна предложенная технология двигателей не делает их осуществимой менее чем за столетия без какой-либо формы подавления метаболизма экипажа.
Психологический аргумент в пользу стазиса. Недооцененным аргументом в пользу стазиса во время длительных миссий является психологический, а не физиологический. Люди в изолированной, замкнутой среде в течение месяцев испытывают измеримые психологические эффекты, включая депрессию, межличностные конфликты, когнитивные нарушения и нарушения сна. Исследования экипажей, зимующих в Антарктиде, персонала подводных лодок и астронавтов Международной космической станции последовательно документируют эти эффекты. Симуляция «Марс-500», проведенная Российским институтом биомедицинских проблем в Москве в период с 2010 по 2011 год, в которой шесть добровольцев провели 520 дней в запечатанном помещении, имитирующем миссию на Марс, без реального космического полета, показала увеличение малоподвижного поведения, нарушения сна и психологического стресса в течение всего периода. Никто не пережил полного срыва, но 520-дневная продолжительность была на пределе того, что изолированный экипаж мог выдержать в оптимальных смоделированных условиях с полной связью с семьей и коллегами снаружи. Реальная миссия на Марс несет в себе задержку связи до 24 минут в каждую сторону, реальные жизненные ставки, отсутствие возможности отменить и вернуться домой и сбои оборудования, которые имеют последствия, а не моделируются. Психологическая нагрузка, вероятно, выше, чем в любой симуляции. Экипаж, который проводит большую часть транзита в состоянии индуцированной спячки, избегает значительной части этой психологической нагрузки. Они не испытывают шести месяцев заточения. Они испытывают, возможно, неделю подготовки к спячке, переход ко сну, а затем пробуждение в месте назначения, при этом транзит по сути сжат в их субъективном опыте. Является ли это сжатие действительно полезным или пробуждение после месяцев спячки имеет свои собственные психологические эффекты, можно определить только путем этого, что и является существующим пробелом в исследованиях.
Где исследования находятся в 2026 году. Оценивая, где мы находимся на самом деле, инженерный случай стазиса в исследованиях дальнего космоса убедителен, биологическая осуществимость стала правдоподобной за последнее десятилетие, но разрыв между исследованиями на животных в лаборатории и клиническим применением на людях остается широким. Прогресс был реальным, но неравномерным, и сроки, которые иногда называют энтузиасты, почти наверняка слишком оптимистичны. Ни один человек не находился в состоянии индуцированной спячки более 72 часов в контролируемых медицинских условиях в целях физиологических исследований, а не для немедленной клинической необходимости. Не существует нормативной базы для клинических испытаний длительной спячки человека. Ни один космический корабль не был построен с функциональной системой гибернации экипажа. Компоненты такой системы – фармакологическое охлаждение, автоматизированный мониторинг, питание, электростимуляция мышц и медицинский ИИ – существуют в различных формах и степенях разработки, но они никогда не были интегрированы и протестированы как единая система в условиях, хотя бы отдаленно напоминающих космические полеты. То, что изменилось с 2013 года, когда SpaceWorks получила грант NIAC, – это качество лежащих в основе биологических доказательств. Выявление нейронных схем, индуцирующих спячку у млекопитающих, было подлинным научным достижением с реальными последствиями для применимости к человеку. Растущий объем исследований молекулярных механизмов гибернации у животных привел к конкретным целям для фармакологического вмешательства, которых не было десятилетие назад. Область перешла от «возможно, это возможно» к «вот конкретные механизмы, которые стоит изучить», что является значительным прогрессом, даже если это не рабочая капсула на космическом корабле.
Проблема радиации не исчезает. Существует соблазн в обсуждениях стазиса рассматривать его как решение всей проблемы длительных космических полетов. Это не так. Даже если спячка экипажа будет доведена до совершенства, космическому кораблю, путешествующему на Марс или за его пределы, все равно придется физически проходить через радиационную среду между здесь и там, и люди внутри него будут накапливать дозу независимо от того, находится ли их метаболизм на полной скорости или на частичной. Галактические космические лучи повреждают живые ткани в основном двумя механизмами: прямым повреждением ДНК и косвенным повреждением через образование свободных радикалов, которые затем атакуют клеточные структуры. Клетка с подавленным метаболизмом производит меньше свободных радикалов и может иметь сниженную чувствительность к некоторым видам радиации. Некоторые исследования на животных подтвердили, что гибернирующие животные проявляют сниженную чувствительность к радиации, хотя данные предварительные и механизмы полностью не изучены.
Неясно, будет ли это значимо для транзита на Марс. Радиационная среда между Землей и Марсом, особенно галактические космические лучи, которые проникают через любую практическую защиту космического корабля, представляет собой реальный риск для здоровья. По оценкам NASA, экипаж транзита на Марс получит дозы радиации, которые увеличат риск рака в течение жизни на несколько процентов на человека. Если спячка значительно снизит этот риск, это будет значительным дополнительным преимуществом помимо экономии массы. Если нет, задача защиты остается прежней, независимо от того, спит экипаж или нет.
Правда в том, что никто не знает, как шестимесячная индуцированная спячка взаимодействует с хроническим воздействием радиации у людей. Исследования на животных могут дать подсказки, но конкретная комбинация галактических космических лучей, низкодозовой гипотермии и невесомости никогда не изучалась ни в одном организме, не говоря уже о человеке, подвергнутом ей намеренно в рамках запланированной миссии.
Влияние научной фантастики на науку. Фильмы, такие как «Пассажиры» и «2001 год: Космическая одиссея», а также романы, такие как «Встреча с Рамой» Артура Кларка, сформировали представление общественности о стазисе в космосе. Это влияние не полностью негативно. Постоянство этой идеи в популярной культуре поддерживало вопрос в общественном дискурсе и облегчило исследователям объяснение того, над чем они работают, финансирующим органам и широкой публике. Но вымышленные версии также устанавливают нереалистичные ожидания, которые усложняют реальные исследования. В «Пассажирах» персонажи выходят из стазиса, выглядя точно так же, как и когда они засыпали, без описанного физиологического мониторинга, поддержки питания или медицинских осложнений. Капсулы – это мебель. В реальности системы, необходимые для поддержания жизни человека и его восстановления в течение даже шести месяцев в состоянии индуцированной спячки, были бы одними из самых сложных и безопасных аппаратных средств, когда-либо созданных для космического корабля. Они напоминали бы отделение интенсивной терапии, а не спальное место. Вымышленная структура также имеет тенденцию сглаживать разницу между обратимой спячкой и чем-то, более близким к смерти, что влияет на общественное представление о риске и приемлемости. Реальные исследования стазиса не пытаются приостановить жизнь навсегда. Они пытаются снизить метаболическую потребность настолько, чтобы месячный транзит стал возможным и практичным, ближе к медицински индуцированной коме, чем к замораживанию кого-то на столетие.
Коммерческий аспект. SpaceWorks Enterprises – не единственная организация, которая серьезно рассматривала этот вопрос. Компания продолжает разрабатывать концепцию TITH с использованием сочетания государственного и частного финансирования и представляла обновленные проекты на крупных аэрокосмических конференциях. Интерес со стороны частных космических компаний рос параллельно с более широкой коммерциализацией сектора. SpaceX публично обсуждала пилотируемые миссии на Марс как долгосрочную цель, со сроками, которые, даже при оптимистичных предположениях, потребуют решения проблем со здоровьем экипажа и логистикой, которые теоретически может решить стазис. Компания публично не взяла на себя обязательство использовать архитектуру на основе стазиса для первых миссий на Марс, но ограничения, с которыми сталкивается транспортное средство Starship на транзите на Марс, делают сокращение массы экипажа привлекательным с точки зрения базовой инженерии. Помимо Марса, компании и агентства, заинтересованные в миссиях большей продолжительности, будь то к внешним планетам Солнечной системы или, в конечном итоге, к близлежащим звездам, сочли бы стазис еще более ценным. В настоящее время ни одна технология двигателей, находящаяся на горизонте, не делает пилотируемую миссию за пределы Марса практически осуществимой в течение жизни человека без какой-либо формы подавления метаболизма экипажа. Требуемое время в пути просто слишком велико для экипажа, который бодрствует, стареет и нуждается в космическом корабле, который можно реально построить и запустить.
Как долго это слишком долго? Есть число, которое редко открыто обсуждается в исследованиях стазиса, – это максимальная безопасная продолжительность индуцированной спячки у человека. Честный ответ заключается в том, что никто не знает, потому что никто не пытался выяснить это строгим, контролируемым способом. Клиническая гипотермия в хирургии длится часами. Продленная терапевтическая гипотермия у пациентов с сердечными заболеваниями длится до 72 часов. Нет данных о людях, находящихся в индуцированной гипотермии более этого времени в целях физиологических исследований, а экстраполяция от 72 часов до шести месяцев огромна. Исследования на животных дают некоторые указания, но эти исследования легче интерпретировать, чем применять. Суслики впадают в спячку в течение шести–восьми месяцев без вреда, как и медведи в течение аналогичного периода времени. Но это животные с эволюционировавшими физиологическими адаптациями к спячке, которых нет у людей. Предположение о том, что то, что работает для суслика, перенесется на человека, не гарантируется каким-либо известным биологическим принципом. Защитные механизмы, предотвращающие мышечную атрофию, поддерживающие плотность костей и сохраняющие когнитивные функции у гибернирующих млекопитающих, могут зависеть от видоспецифической экспрессии генов, гормональных систем и клеточных механизмов, которых у людей просто нет. Это настоящая неопределенность в этой области, и ее следует заявлять прямо. Некоторые исследователи считают, что при правильной фармакологической поддержке и физиологическом мониторинге гибернация человека, длящаяся недели или месяцы, в принципе достижима. Другие считают, что разрыв между терапевтической гипотермией и истинной спячкой, подобной гибернации, шире, чем считают оптимисты. Определение того, к какому концу этого спектра ближе истина, потребует клинических испытаний, которые ни одно учреждение еще не одобрило и которые заняли бы годы, даже если бы одобрение было получено завтра.
Этика и проблема согласия. Человек в состоянии индуцированной спячки не может давать согласие на продолжающиеся медицинские решения. Это верно и в больничной обстановке, где пациенты в состоянии индуцированной комы имеют предварительные директивы, членов семьи и правовые рамки, регулирующие их уход. На космическом корабле в половине пути до Марса ситуация значительно сложнее и менее регулируется какой-либо установленной структурой. Что произойдет, если автоматизированная система мониторинга обнаружит сердечную аритмию, которую она не может исправить без пробуждения пациента? Пробуждение человека от индуцированной спячки после месяцев метаболического подавления – не простой процесс. Что произойдет, если система выйдет из строя, и один член экипажа проснется, а остальные останутся под наркозом? Кто принимает медицинские решения за спящий экипаж и на основе каких стандартов ухода? На эти вопросы пока нет ответов, и люди, наиболее квалифицированные для их обдумывания – биоэтики, специалисты по космической медицине и аэрокосмические юристы – еще не разработали нормативные рамки, которые потребовались бы. Руководящие принципы NASA для медицинского обслуживания экипажа основаны на активных членах экипажа, которые могут общаться с врачами полетов на Земле с задержкой в несколько секунд или минут в зависимости от положения на орбите. Они не предусматривают автоматизированное медицинское управление спящим экипажем с задержкой связи, которая может достигать 24 минут во время определенных фаз миссии на Марс. Это важно, потому что решения, принятые при разработке архитектуры первого пилотируемого марсианского корабля, создадут прецеденты, которые будут повторяться в течение следующего столетия освоения космоса человеком. Правильно выстроить этическую структуру до завершения проектирования намного проще, чем ретроспективно подгонять этику к уже спроектированной системе, урок, который биомедицинская область неоднократно усваивала в других контекстах.
Основные этапы исследований стазиса. Другие подходы к проблеме длительного транзита. Стазис – не единственный концепт для решения проблем длительных космических полетов, хотя это наиболее обоснованный с биологической точки зрения вариант в ближайшей перспективе. Корабли-поколения, корабли, достаточно большие для самодостаточных сообществ на протяжении нескольких поколений людей, представляют собой альтернативу для истинно межзвездных путешествий. Но они требуют социального и экологического проектирования в масштабе, который делает спячку простой по сравнению с ними, и они обходят, а не решают проблему индивидуального долголетия. Концепции направленной энергии, такие как те, которые исследуются Breakthrough Starshot, теоретически могут разогнать небольшие зонды до значительной доли скорости света. Они не масштабируются до пилотируемых космических кораблей с использованием каких-либо технологий, доступных в настоящее время, и структурные нагрузки, связанные с лазерным ускорением, уничтожили бы любую систему жизнеобеспечения, которую можно представить. Ядерный импульсный двигатель, который будет использовать серию ядерных взрывов для ускорения космического корабля, потенциально может значительно сократить время транзита на Марс. Политические и нормативные барьеры для развертывания ядерных устройств в космосе остаются серьезными и не ослабевают с момента последнего серьезного изучения этой концепции в 1960-х годах в рамках проекта «Орион». Договор о космосе 1967 года запрещает размещение ядерного оружия в космосе, и то, составляют ли ядерные импульсные двигатели оружие в соответствии с этим договором, – это юридический вопрос, который ни одна страна не хотела бы проверять на практике.
Для Марса конкретно проблема времени транзита реальна, но ограничена. Шесть–девять месяцев – это долго, но это биологически возможно для активного, здорового экипажа. Астронавты NASA провели более шести месяцев на Международной космической станции, а Скотт Келли и Михаил Корниенко завершили годовую миссию в 2015–2016 годах. Физиологические издержки значительны, но переносимы при правильных контрмерах. Стазис для миссии на Марс в первую очередь направлен на снижение этих издержек и снижение массы и объема систем жизнеобеспечения, а не на то, чтобы сделать миссию биологически возможной в абсолютном смысле. Для пунктов назначения за пределами Марса расчеты меняются. Экипаж миссии на спутник Юпитера Европу потребовал бы годы в пути. Пилотируемые миссии за пределы Солнечной системы не обсуждаются с точки зрения немедленной осуществимости, потому что ни одна предложенная технология двигателей не делает их осуществимой менее чем за столетия без какой-либо формы подавления метаболизма экипажа.
Психологический аргумент в пользу стазиса. Недооцененным аргументом в пользу стазиса во время длительных миссий является психологический, а не физиологический. Люди в изолированной, замкнутой среде в течение месяцев испытывают измеримые психологические эффекты, включая депрессию, межличностные конфликты, когнитивные нарушения и нарушения сна. Исследования экипажей, зимующих в Антарктиде, персонала подводных лодок и астронавтов Международной космической станции последовательно документируют эти эффекты. Симуляция «Марс-500», проведенная Российским институтом биомедицинских проблем в Москве в период с 2010 по 2011 год, в которой шесть добровольцев провели 520 дней в запечатанном помещении, имитирующем миссию на Марс, без реального космического полета, показала увеличение малоподвижного поведения, нарушения сна и психологического стресса в течение всего периода. Никто не пережил полного срыва, но 520-дневная продолжительность была на пределе того, что изолированный экипаж мог выдержать в оптимальных смоделированных условиях с полной связью с семьей и коллегами снаружи. Реальная миссия на Марс несет в себе задержку связи до 24 минут в каждую сторону, реальные жизненные ставки, отсутствие возможности отменить и вернуться домой и сбои оборудования, которые имеют последствия, а не моделируются. Психологическая нагрузка, вероятно, выше, чем в любой симуляции. Экипаж, который проводит большую часть транзита в состоянии индуцированной спячки, избегает значительной части этой психологической нагрузки. Они не испытывают шести месяцев заточения. Они испытывают, возможно, неделю подготовки к спячке, переход ко сну, а затем пробуждение в месте назначения, при этом транзит по сути сжат в их субъективном опыте. Является ли это сжатие действительно полезным или пробуждение после месяцев спячки имеет свои собственные психологические эффекты, можно определить только путем этого, что и является существующим пробелом в исследованиях.
Где исследования находятся в 2026 году. Оценивая, где мы находимся на самом деле, инженерный случай стазиса в исследованиях дальнего космоса убедителен, биологическая осуществимость стала правдоподобной за последнее десятилетие, но разрыв между исследованиями на животных в лаборатории и клиническим применением на людях остается широким. Прогресс был реальным, но неравномерным, и сроки, которые иногда называют энтузиасты, почти наверняка слишком оптимистичны. Ни один человек не находился в состоянии индуцированной спячки более 72 часов в контролируемых медицинских условиях в целях физиологических исследований, а не для немедленной клинической необходимости. Не существует нормативной базы для клинических испытаний длительной спячки человека. Ни один космический корабль не был построен с функциональной системой гибернации экипажа. Компоненты такой системы – фармакологическое охлаждение, автоматизированный мониторинг, питание, электростимуляция мышц и медицинский ИИ – существуют в различных формах и степенях разработки, но они никогда не были интегрированы и протестированы как единая система в условиях, хотя бы отдаленно напоминающих космические полеты. То, что изменилось с 2013 года, когда SpaceWorks получила грант NIAC, – это качество лежащих в основе биологических доказательств. Выявление нейронных схем, индуцирующих спячку у млекопитающих, было подлинным научным достижением с реальными последствиями для применимости к человеку. Растущий объем исследований молекулярных механизмов гибернации у животных привел к конкретным целям для фармакологического вмешательства, которых не было десятилетие назад. Область перешла от «возможно, это возможно» к «вот конкретные механизмы, которые стоит изучить», что является значительным прогрессом, даже если это не рабочая капсула на космическом корабле.
Проблема радиации не исчезает. Существует соблазн в обсуждениях стазиса рассматривать его как решение всей проблемы длительных космических полетов. Это не так. Даже если спячка экипажа будет доведена до совершенства, космическому кораблю, путешествующему на Марс или за его пределы, все равно придется физически проходить через радиационную среду между здесь и там, и люди внутри него будут накапливать дозу независимо от того, находится ли их метаболизм на полной скорости или на частичной. Галактические космические лучи и солнечные энергетические частицы представляют собой реальный риск. Некоторые исследования предполагают, что клетки с подавленным метаболизмом могут проявлять сниженную чувствительность к радиации, что может быть дополнительным преимуществом, но это не подтверждено у людей. Масса, сэкономленная благодаря оптимизированному для спячки космическому кораблю, потенциально может быть перенаправлена на защиту, что может сделать радиационную среду внутри корабля более безопасной при заданном весе миссии.
Стазис-исследования необходимо встраивать в более широкий системно-инженерный контекст, а не рассматривать как самостоятельное решение всех проблем, которые делают дальний космос сложным.
NASA Cryogenic Fluid Management Flight Demonstration Summary: SpaceX 2020 Tipping Point – NASA Technical Reports Server (NTRS)
Нажмите Enter или кнопку «Поиск», чтобы начать поиск. Идентификатор документа 20230010202 Источник получения: Центр космических полетов Маршалла Тип документа: Презентация Авторы Дата получения: 12 июля 2023 г. Категория темы: Информация о встрече Место проведения встречи: Семинар по криогенике Местоположение: Гавайи Страна: США Дата начала: 17 июля 2023 г. Дата окончания: 18 июля 2023 г. Спонсоры: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, NASA TDM CFM Portfolio Project Номер финансирования Ограничения распространения: Общедоступно Авторские права. Часть документа может быть защищена авторским правом. Ключевые слова: Нет предварительного просмотра.
NASA использует инновационные технологии для решения проблем управления криогенными жидкостями во время длительных космических исследований и научных миссий.
Создание устойчивых операций на Луне и Марсе открывает множество возможностей и проблем, с которыми NASA еще не сталкивалась. Многие из этих задач требуют новых технологий и процессов, чтобы гарантировать, что агентство будет готово к своим амбициозным миссиям «Артемида» и последующим. Одной из этих задач является работа с криогенными жидкостями, то есть жидкостями, существующими в жидком состоянии между минус 238 градусами по Фаренгейту и абсолютным нулем (минус 460 F). Эти жидкости – жидкий водород (самый сложный в работе), метан и кислород – жизненно важны для космических двигателей и систем жизнеобеспечения. Эти жидкости также могут производиться в будущем на лунной и марсианской поверхности с использованием утилизации ресурсов на месте (ISRU). Человеческие исследования в дальнем космосе требуют хранения больших объемов криогенных жидкостей в течение недель, месяцев или даже дольше, а также их перекачки между космическими кораблями или топливными депо на орбите и на поверхности. Каждый аспект сложен, и на сегодняшний день большие объемы криогенных жидкостей хранились в космосе в течение нескольких часов. Инженеры, работающие в портфеле управления криогенными жидкостями (CFM) NASA – под руководством демонстрационных миссий технологий в рамках Директората космических технологий и под управлением в Исследовательском центре Гленна в Кливленде и Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама – решают эти проблемы в преддверии будущих миссий. «Это задача, с которой ни NASA, ни наши партнеры никогда раньше не сталкивались», – сказала Лорен Амин, заместитель руководителя портфеля CFM. «Наши будущие концепции миссий полагаются на огромные объемы криогенных жидкостей, и мы должны выяснить, как эффективно использовать их в течение длительного времени, что требует ряда новых технологий, превосходящих сегодняшние возможности».
Проблемы криогенных жидкостей. Чтобы криогенная жидкость была пригодной для использования, она должна оставаться в холодном жидком состоянии. Однако физика космических путешествий – перемещение на солнце и в тени и длительное пребывание в условиях низкой гравитации – затрудняет поддержание этих жидкостей в жидком состоянии и определение их количества в резервуаре. Источники тепла в космосе – например, Солнце и выхлопные газы космического корабля – создают теплую среду внутри и вокруг топливных баков, вызывая испарение или «выкипание». Когда жидкость испаряется, она больше не может эффективно питать ракетный двигатель. Это также увеличивает риск утечки или, что еще хуже, разрыва бака. Незнание количества оставшегося газа – это не то, как наши исследователи хотят лететь на Марс. Низкая гравитация сложна, потому что топливо хочет плавать – также известное как «перемещение» – что затрудняет точное измерение количества жидкости и ее перекачку. «В предыдущих миссиях, использующих криогенные топлива, они находились в космосе всего несколько дней из-за выкипания или потерь при стравливании», – отметила Амин. «Эти космические корабли использовали тягу и другие маневры, чтобы приложить силу для осаждения топливных баков и обеспечить перекачку топлива. Во время «Артемиды» космические корабли будут находиться в условиях низкой гравитации гораздо дольше и должны будут перекачивать жидкий водород в космосе впервые, поэтому мы должны смягчить выкипание и найти инновационные способы перекачки и измерения криогенных топлива».
Что делает NASA? Портфель CFM NASA включает 24 разработки и инвестиции для снижения выкипания, улучшения измерения и совершенствования методов перекачки жидкостей для космических двигателей, посадочных модулей и ISRU. В настоящее время проводятся четыре краткосрочных проекта на Земле, на околоземной орбите и скоро на лунной поверхности.
Демонстрации полетов. В 2020 году NASA присудило четыре контракта Tipping Point, ориентированных на CFM, американским компаниям – Eta Space, Lockheed Martin, SpaceX и United Launch Alliance – для оказания помощи в разработке и демонстрации технологий CFM в космосе. Каждая компания должна запустить свою демонстрацию либо в 2024, либо в 2025 году, проведя несколько испытаний с использованием жидкого водорода для проверки технологий и процессов.
Радиочастотный манометр. Для улучшения измерения NASA разработало радиочастотные манометры (RFMG) для более точного измерения жидкости в условиях низкой гравитации или низкой тяги. Инженеры делают это, измеряя электромагнитный спектр или радиоволны внутри бака космического корабля на протяжении всей миссии, сравнивая их с симуляциями жидкости для точного определения оставшегося топлива. RFMG был проверен в наземных испытаниях, суборбитальном параболическом полете и на Международной космической станции и скоро будет протестирован на Луне во время предстоящего полета Commercial Lunar Payload Services с Intuitive Machines. После демонстрации в лунной среде NASA продолжит разработку и масштабирование технологии для улучшения работы космических кораблей и посадочных модулей.
Криокулеры. Криокулеры действуют как теплообменники для больших топливных баков, чтобы уменьшить выкипание в сочетании с инновационными системами теплоизоляции баков. Работая с промышленными партнерами, такими как Creare, NASA начала тестирование высокопроизводительных криокулерных систем, которые перекачивают «рабочую» жидкость через сеть труб, установленных на баке, чтобы поддерживать его в охлажденном состоянии. NASA планирует увеличить размер бака и возможности для удовлетворения требований миссии перед проведением будущих летных демонстраций.
CryoFill. NASA также разрабатывает систему сжижения для преобразования газообразного кислорода в жидкий кислород на поверхности Луны или Марса для дозаправки посадочных модулей топливом, произведенным на месте. Этот подход использует различные методы для охлаждения кислорода до критической температуры (по крайней мере, минус 297 градусов по Фаренгейту), где он конденсируется, переходя из газа в жидкость. Первоначальная разработка и тестирование показали, что NASA может сделать это эффективно, и команда продолжает масштабировать технологию до соответствующих размеров баков и объемов для будущих операций.
В конечном счете, усилия NASA по разработке и тестированию систем CFM, которые являются энергоэффективными, легкими и экономичными, имеют решающее значение для успеха амбициозных миссий агентства на Луну, Марс и за их пределы.
Управление криогенными жидкостями (CFM) – NASA
Управление криогенными жидкостями (CFM) – это термин, используемый для описания набора технологий, которые хранят, перекачивают и измеряют сверххолодные жидкости – такие как жидкий водород, жидкий кислород и жидкий метан. Управление криогенными жидкостями является неотъемлемой частью исследовательских систем для транспортировки на орбиту Земли, пилотируемых миссий на Луну и Марс, планетарных исследований и использования ресурсов на месте. Проект портфеля управления криогенными жидкостями спонсируется демонстрационными миссиями технологий NASA, частью Директората космических технологий агентства. Офис демонстрационных миссий технологий NASA в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, руководит портфелем демонстрационных проектов технологий, возглавляемых NASA и промышленными партнерами по всей стране.
Новости об управлении криогенными жидкостями. Для следующего поколения глубоких космических исследовательских миссий NASA может потребоваться дозаправка на околоземной орбите перед дальнейшим полетом… NASA сотрудничает с компанией Eta Space из Рокледжа, штат Флорида, в демонстрации технологии на орбите для развития ключевой возможности для… Чем дальше пункт назначения, тем больше топлива требуется ракете. Чем больше топлива несет ракета, тем тяжелее космический корабль. Чем тяжелее космический корабль, тем…
Что такое управление криогенными жидкостями? Фактический лист управления криогенными жидкостями (CFM). Управление криогенными жидкостями (CFM) – это термин, используемый для описания набора технологий, которые хранят, перекачивают и измеряют сверххолодные жидкости – такие как жидкий водород, жидкий кислород и жидкий метан. NASA исследует неизвестное в воздухе и космосе, решая загадки Земли, Солнечной системы и за ее пределами. Для достижения целей NASA по освоению Луны и Марса необходимы криогенные технологии для поддержания водорода и других жидкостей в холодном состоянии в течение длительного времени в дальнем космосе. Ознакомьтесь с фактом о CFM. Фактический лист о CFM.