Новости мира технологий

фoтo: pixabay.com

Исслeдoвaния гипoбиoзa — зaмeдлeннoй жизнeдeятeльнoсти oргaнизмa, при кoтoрoм снижaeтся мeтaбoлизм и пoтрeблeниe кислoрoдa, сoвeтскиe учeныe нaчaли прoвoдить eщe в 60-70-x гoдax прoшлoгo вeкa. Изучaли oсoбeннoсти спячки мeдвeдeй, бурундукoв, сусликoв… Иx oпыт мог бы помочь человеку не только в преодолении длительных межпланетных пространств, но и в других не менее сложных условиях, к примеру, острой нехватки кислорода, большой кровопотери и т.д.. В общем, специалисты задались целью понять, а может ли хомосапиенс перенять у млекопитающих их врожденный дар — переживать тяжелые времена во сне?

Исследователи обратили внимание на то, что их организм затормаживает метаболизм еще до спячки: температура тела постепенно становится почти такой же, как у окружающей среды. Так, российские ученые, долго изучавшие гипобиоз сусликов, выяснили, что температура их тела на время длительного сна падала до градусов. Однако это не мешало им, когда воздух теплел, благополучно просыпаться и приступать к своим повседневным делам.

Секрет искусственного погружения живого организма в гипобиотическое состояние кроется в сложнокомпонентных жидких смесях на основе газа ксенона. Более подробного описания «снотворного» ученые не дают, — ноу-хау. Известно лишь, что разработано оно в рамках проекта ФПИ, который реализуется совместно с Институтом биофизики клетки РАН с 2015 года.

«Основная ближайшая цель проекта — создание фармакологических препаратов для продления «золотого часа». (Золотой час — термин, используемый в реаниматологии для определения промежутка времени, который позволяет наиболее эффективно оказать первую помощь – Авт.) путем введения человека в искусственное гипобиотическое состояние, аналогичное состоянию зимней спячки медведей», — отметили в Фонде. Его сотрудникам удалось ввести в подобное состояние лабораторных животных — кроликов и крыс — на заданное время. При этом у животных снижалась температура тела, замедлялся кровоток и частота сердечных сокращений, а также значительно снижалось потребление органами и тканями кислорода за счет выраженного (двукратного) и продолжительного снижения скорости всех биохимических процессов в организме. Так в эксперименте с крысой ученым удалось усыпить ее при помощи газовых смесей на 7(!) дней. После прекращения действия препарата экспериментальное животное самопроизвольно восстановилось в течение 15 часов. «Продолжительность действия препарата можно регулировать его составом и дозой», — пояснил «МК» руководитель проектной группы Фонда перспективных исследований профессор Анатолий Ковтун. То есть, ввести его дополнительно внутривенно, и сон будет продолжаться столько, сколько нужно.

Если крысы используются для изучения длительного погружения в спячку, что может пригодиться для дальних полетов в космическом пространстве, то на кроликах как более сложных организмах пока отрабатывают продление «золотого часа», для чего введение в гипобиоз производится более кратковременно.

Это значит, что есть надежда, что способ, если он будет внедрен в медицину через 5-10 лет, позволит продлить жизнь до оказания первой помощи человеку с летальной гипоксией, смертельной кровопотерей, болевым шоком и с переохлаждением. Исследования показали, что в состоянии искусственного гипобиоза наблюдается 10-кратное повышение устойчивости организма к условиям смертельной гипоксии (при содержании кислорода в окружающей среде 3,0% — 3,5% имеется в 13 раз больший шанс выжить в течение 350 минут), в 3 раза повышается выживаемость при 50% кровопотере при восполнении лишь 12% утраченного объема крови, в 2 раза увеличивается время выживания при переохлаждении в ледяной крошке. При этом после прекращения охлаждения происходит постепенный саморазогрев животного, и полное восстановление всех физиологических функций без последствий для организма. Такие средства будут востребованы и для продления жизни людей в замкнутых объектах в условиях продолжительного дефицита кислорода, например, для спасения людей из-под завалов при землетрясениях, шахтеров и военнослужащих подводных лодок при потенциальных катастрофах.

Есть еще один эффект, связанный с гипобиозом, который может пригодиться человеку в будущем. Организм, погруженный в это состояние, становится невосприимчив к заболеваниям (у сусликов в состоянии спячки не прививались даже опухолевые клетки!). К тому же он значительно медленнее стареет.

Справка «МК». Суслики во время сна периодически просыпаются. По версии биологов, это нужно организму для тонизирования нервной и иммунной систем.

Согласно последним публикациям NASA на тему будущих полетов человека в космос, людям также потребуется периодически прерывать процесс длительной «спячки» примерно на час, а потом снова засыпать. Температуру его тела при гипобиозе не обязательно опускать до градусов, как у суслика, — достаточно будет «сбросить» 5-6 градусов, как это происходит у медведя. Главное — добиться уменьшения потребления кислорода. При этом, если суслик и медведь могут обходиться длительное время без еды, так как нагуливают дополнительный жир до спячки, то человеку придется во сне вводить питательные вещества при помощи катетера.

Справка «МК» Установлено, что сурки в состоянии гипобиоза потребляют кислорода в 42 раз меньше, чем в активном состоянии, а углекислоты выделяют в 75 раз меньше.

МЕЖДУ ТЕМ

ФПИ создает технологию неограниченного сохранения тканей и органов человека перед их трансплантацией. Основной метод — криоконсервация — низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания. «К настоящему времени разработана и экспериментально обоснована на клеточной, тканевой и органной моделях концепция витрификации (быстрого замораживания – Авт.) биологических объектов, обеспечивающая замораживание без кристаллизации», — подчеркнул Анатолий Ковтун. Например, на моделе аорты крысы показано восстановление эндотелиального и гладкомышечного слоев сосуда на уровне 85%-95% живых клеток после замораживания до криогенных температур. Доказано восстановление сократительной функции сосуда.

«Предмет нашей особой гордости – это то, что впервые в мире удалось восстановить после хранения в течение 45 суток сердце лягушки, замороженное при температуре минус 196°С», — отметил представитель ФПИ.

Показано устойчивое восстановление функциональной активности изолированного сердца крысы после 24 часов гипотермического хранения при +4°С. Проведены успешные пересадки сердца после гипотермического хранения крысам-реципиентам. И это при том, что существующие технологии позволяют хранить сердце донора не более 6 часов. Сейчас исследователи переходят к сохранению сердца мини-пигов, поскольку сердечно-сосудистая система маленьких свинок ближе к человеческой.

Ожидается, что основными потребителями данной технологии станут Минздрав России, МЧС РФ и прочие заинтересованные органы.

Кoгдa зaбуксoвaлa нaшa кoсмoнaвтикa

— Рoaльд Зиннурoвич, СШA и Рoссия, нeсмoтря нa пoлитичeскую турбулeнтнoсть, прoдoлжaют сoтрудничeствo пo прoeкту Мeждунaрoднoй кoсмичeскoй стaнции (МКС). Нo, нaвeрнoe, мaлo ктo пoмнит, чтo сoтрудничeствo нaшиx стрaн в кoсмoсe нaчaлoсь сo стыкoвки «Сoюзa» и «Aпoллoнa». Вы учaствoвaли в рeaлизaции тoгo экспeримeнтa. В чeм eгo знaчeниe?

— Экспeримeнт «Сoюз—Aпoллoн» — этo был прoрыв. Нaкoнeц-тo двe крупнeйшиe кoсмичeскиe дeржaвы в услoвияx xoлoднoй вoйны oбъeдинились и вмeстe чтo-тo сдeлaли. Мнoгиe рaсцeнивaли этo в oснoвнoм кaк тaкoй симвoличeский aкт. Дa, ни oднoгo нaучнoгo вoпрoсa нe было поставлено. Все было отложено на потом. Логика была такая: давайте сперва просто продемонстрируем, что можно достичь совместимости, состыковаться, а уже потом — будет все остальное. Но «потом» не состоялось. Потому что изменилась политическая обстановка.

А ведь была уже создана совместная рабочая группа с НАСА по выработке идеи следующего этапа. Я был ее сопредседателем с советской стороны. Концепция была такая: нужна уже стыковка между советским аппаратом — типа, скажем, орбитальной станции — и шаттлом. Думали, какие можно было бы эксперименты там поставить. Это было предложено еще в конце 70-х годов. Но затем началось вторжение в Афганистан, произошло ухудшение отношений, все планы сотрудничества лопнули.

Эксперимент «Союз—Аполлон» еще был призван помочь достичь такой универсальности космической техники, чтобы космические державы могли прийти на помощь друг другу в случае какой-то непредвиденной ситуации в космосе с их объектом. Это-то было вполне разумно. Хотя таких поводов особенно не было, но по крайней мере полдюжины кинофильмов на эту тему снято.

фото: ru.wikipedia.org
Стыковка советского космического корабля «Союз-19» и американского космического корабля «Аполлон» 15 июля 1975 года.

— Но позже, когда уже была МКС и в Штатах произошла катастрофа с шаттлом, космические агентства очень тесно взаимодействовали. И, думаю, опыт «Союз—Аполлон» пригодился.

— Да, это так. Кстати, после первой катастрофы, когда в январе 1986 года в США погиб корабль «Челленджер» с семью астронавтами на борту, СССР тоже мог прийти на помощь. Тогда целый ряд американских интересных научных экспериментов, которые планировались на следующих полетах шаттлов, были отложены на длительный период. В исследованиях была пауза. Я написал частное письмо Михаилу Сергеевичу Горбачеву (генсеку ЦК КПСС. — «МК») о том, что у нас есть шанс проявить благородство: предложить американцам какие-то научные эксперименты «поднять» на наших аппаратах. Мне потом рассказывал академик Георгий Арбатов, что этот документ Горбачев даже зачитал на заседании Политбюро. Но там поулыбались, посмеялись, и на этом все закончилось. А жаль.

— Проект МКС, конечно, очень мощный. Но, похоже, с его завершением особых перспектив выйти на подобные совместные с США масштабные космические проекты у России нет. По крайней мере, интерес к сотрудничеству с нами в космосе у НАСА невелик. Почему? Потому что российской космонавтике уже нечего предложить?..

— Если бы меня сейчас спросили, когда же советская программа отстала и на чем это было видно, — я бы, наверное, привел пример «Вояджеров». Запущены почти 40 лет назад — и до сих пор сигналы поступают. Мы даже близко к этому не могли бы подойти.

Есть несколько причин нашего отставания. Одна носит характер, так сказать, еще врожденный. Это особенность еще советской космической программы. Когда появились первые успехи (наш спутник, полет Гагарина, первые зонды к Луне, Марсу, Венере), тогда восторжествовала такая линия, что главное — это что-то запустить. Например, ракету мощнее, спутник больше… И вот это соревнование между нашими генеральными, главными конструкторами в основном происходило в этой области. А вот чтобы сделать какую-то осмысленную, полезную нагрузку, уникальные приборы — этим очень мало занимались. На это было потрачено очень мало сил.

У нас днем с огнем очень трудно было отыскать организации, институты, которые смогли бы что-то делать для космоса. Был один Институт космических исследований, и, может, там еще пара других институтов периодически делала что-то.

В США — не так. Почти в каждом из пятидесяти штатов — один-два университета. Многие из них участвуют в космической программе, делают какие-то приборы. Появилась специализация у каждого. Это же огромный интеллектуальный потенциал!

Дальше об отставании. Оно особенно заметно на прикладном уровне. Мы не могли тогда делать конкурентоспособные спутники связи. Так никогда, по сути дела, на рынок с ними и не вышли. Даже сейчас, спустя много лет, сделали и запустили телекоммуникационный спутник для Анголы, а он так и не заработал…

На самом деле в таких вещах, которые требовали не показухи с широковещательными запусками, а действительно серьезных целей, было отставание еще в советское время.

Ну и совершенно неожиданно сейчас для меня даже там, где традиционно были сильны — в ракетах, запусках, то есть в своем амплуа, — и тут мы начали сильно отставать.

— Да, к сожалению, лидерство по количеству запусков уступили США и Китаю.

— Тем не менее и НАСА, и Европейское космическое агентство до сих пор рассчитывают на то, что сохранят партнерские отношения с Россией. Что мы будем участвовать с ними в совместных проектах. В каком-то смысле они даже выражают сочувствие: мол, что же, ребята, у вас так сложилось?..

Тяжелая космическая ракета «Протон» работает на ядовитых компонентах топлива. Разработанная на ее замену «Ангара» пока проходит испытания. Фото: NASA

На лазере — до звезд

— С нашей космонавтикой более-менее понятно. Есть над чем работать. А мировая космонавтика на каком этапе развития находится? Нет впечатления, что она топчется на месте? Можно ли ждать рывка, и если да, то в чем?

— Думаю, такого мощного рывка, который был в 50–60-е годы прошлого века, трудно ожидать. Есть несколько интересных проектов в технической области. Например, Илон Маск осуществил уже несколько успешных возвращений первых ступеней ракет на плавучий космодром. Это технически очень сложная задача. Неслучайно не все первые попытки были удачными. То же самое, но с меньшими аппаратами и ракетами делает Джефф Безос, хозяин и основоположник компании Amazon. Но он скоро тоже собирается делать более мощные двигатели. Посмотрим, что это даст. Пока видно, что здесь может быть получен какой-то экономический эффект от многоразового использования первых ступеней. Но пока еще надо подождать лет пять-десять, чтобы увидеть, во что это выльется.

Пилотируемый полет на Марс американцы уже отложили на неопределенное время. Идет возврат к Луне. К этой теме подступали несколько раз. Так что каких-то крупных вещей очень трудно ожидать.

Одну действительно интересную вещь предложил наш бывший российский «интернетовский» миллиардер Юрий Мильнер. Его биографию стоит напомнить. Мильнер окончил МГУ и получил диплом физика-теоретика, поступил в Физический институт имени Лебедева. Несколько лет проработал, но к началу 90-х годов, как он сам мне рассказывал, пришел к выводу, что его слишком большие мечты выйти на какой-то уровень большой науки — нереальны. Он все бросил, уехал в Штаты, поступил в Школу бизнеса в Филадельфии. Это одна из лучших школ. Получил диплом MBA в области бизнес-администрации, вернулся в Россию и примерно в 1993–1994 годах начал заниматься бизнесом. В конце концов, он стал одним из главных основателей mail.ru. В 2002–2003 годах продал свои акции и уехал в США. К тому времени у него был первый миллиард долларов. Он поселился в Кремниевой долине. Вскоре, когда появился этот мальчик Цукерберг, которого еще никто не знал, Мильнер вложил все деньги в Facebook. Заработал еще миллиард. Когда появился на рынке китаец Джек Ма с проектом Alibaba, Мильнер опять инвестировал — и заработал еще миллиард. Сегодня его состояние оценивается примерно в $5 млрд.

Около двух лет назад Мильнер объявил о намерении профинансировать разработку способа отправки микроскопических спутников до ближайших звезд. Разгонять наноспутники до невиданных скоростей должен мощный лазерный луч с поверхности Земли. На микроспутнике предполагается установить очень легкое зеркало–зонтик и «дуть» в него лазерным лучом. Мильнер внес первые деньги. К нему присоединился Цукерберг. В качестве директора проекта они пригласили Стивена Хокинга. И он фактически до самой своей смерти был директором. Два года назад я тоже получил приглашение участвовать в рабочей группе проекта.

Это новое направление. Перед тем как они полетят к звездам, конечно, было бы интересно посмотреть, что можно делать внутри Солнечной системы с этими совершенно новыми технологиями.

— А от космической науки каких открытий ждать?

— Могут быть прорывы в научных областях. Например, обнаружение внеземных форм жизни в космосе — например, на Марсе, других доступных нам объектах Солнечной системы. Недавно НАСА сообщило, что на своем марсоходе они дошли до какого-то участка местности, где обнаружили уже органические вещества. Измерили выход метана. Пока далеко, конечно, до открытия каких-то микроорганизмов, но в принципе это может произойти при жизни нашего поколения. Это будет, конечно, грандиозный прорыв.

Есть потенциальный шанс, что это будет сделано на Европе — ледяном спутнике Юпитера, куда НАСА приняло решение послать миссию. Причем на проект выделено $2 млрд, то есть более 120 млрд рублей. Это половина стоимости Крымского моста. На аппарате будет очень сложная аппаратура.

Другое направление исследований касается Вселенной в целом. Установлено, что основная ее часть — это темная энергия и темная материя, о которых мы ничего практически не знаем. Несколько экспериментов в этой области идут. В частности, на МКС идет совершенно уникальный, пожалуй, самый важный по значимости научный эксперимент. Он мог бы иметь огромное значение в случае успешного завершения. Такого эксперимента не было до сих пор. Это проект АМС — альфа-магнитный спектрометр. Шеститонный прибор интегрировали в ЦЕРНе, на границе между Швейцарией и Францией. Своего рода это аналог адронного коллайдера, только в космосе. Научный модуль установлен снаружи станции и должен улавливать космическое излучение. Сначала ученым показалось — года два назад, — что они уже зафиксировали некие следы темного вещества. Но сейчас выясняется, что не все так просто. Тем не менее работа продолжается.

Фото: NASA

Космическая логика Китая

— Как вы оцениваете космические программы США, России, Китая, Европы, Японии? Кто впереди?

— Сейчас американцы далеко впереди. На второе место я бы поставил Европейское космическое агентство. У европейцев тоже много очень интересных проектов — и астрономических, и планетных, и прикладных, в том числе по исследованию Земли из космоса. Кстати, несмотря на довольно-таки сложные внешние условия, ЕКА сотрудничает с Роскосмосом. Например, по проекту «Экзомарс». Это было правильное решение со стороны России.

Японская космическая программа значима в меньшей степени. У них гораздо скромнее средства и масштабы. Они микроскопические по сравнению с американскими и европейскими.

При этом смотрите, что они сделали с возвратом капсулы вещества с астероида. Это была настоящая драма — как они шли шаг за шагом, не бросали и все-таки сумели найти выход из всех этих неполадок. Уникальнейшая операция!

Стартует космический носитель «Союз», созданный на базе королёвской
ракеты Р-7. Фото: roscosmos.ru

— А Китай?

— Китай пока в космосе повторяет то, что было сделано десятилетия назад Советским Союзом и американцами. Но у них такая логика: они никуда не спешат, систематически развиваются. Я думаю, лет через 10–15 увидим совсем другой Китай. Так же, как сейчас они действуют в науке. У них уже бюджет на науку скоро сравнится с американским.

— США почти через 50 лет после своего лунного триумфа возвращаются к спутнику Земли. Это им надо?

— Тут много разных аргументов. Один аргумент выдвигался учеными еще при администрации Джорджа Буша-младшего. Он в том, что околоземная орбита дает исследователям относительно небольшие возможности: это все равно что бегать вокруг одного и того же квартала. К Марсу лететь далеко и дорого. Тогда остается Луна. Сейчас идет речь о том, чтобы создать там нечто вроде станции на орбите. Это может быть некоторым продолжением МКС.

— Наряду с мирным освоением космоса, к которому подключились десятки стран, есть еще тема его милитаризации. С этим что делать?

— Да, экспертное сообщество этим очень обеспокоено. К примеру, есть космические системы раннего обнаружения старта ракет — их спутники с инфракрасными телескопами фиксируют массовые старты носителей. Ну а если, например, какая-либо страна, имея противоспутниковое оружие, попробует применить его для того, чтобы вывести из строя такой спутник раннего обнаружения? Ведь встает уже юридический вопрос: будет ли это рассматриваться как начало ядерной войны? Потому что выводится из строя один из серьезных компонентов системы предупреждения о ракетном нападении.

Все осознают, что риски очень высоки. Поэтому мне до сих пор непонятно, отчего американцы категорически отказываются сесть за стол переговоров и договориться с Китаем, Россией, другими странами о запрете выведения оружия в космос и применении оружия с Земли против космических объектов. Ведь они больше всего потеряют, если что-то произойдет. У США орбитальная группировка спутников больше, чем у всех остальных стран вместе взятых.

— Очевидно, считают, что настолько далеко ушли вперед, что остальным не угнаться?

— Наверное. Так же, кстати, как и во многих других областях. Они считают, что если у них сейчас нет «противоядия», то они поработают и найдут его.

— Шансы есть, что позиция США изменится?

— Думаю, да. Вот китайцы очень интересную вещь сделали. Китай вместе с Россией, как известно, предложили проект международного договора о запрете оружия в космосе. Из-за позиции США дело не продвигается. Несколько лет назад Китай разрушил противоспутниковой ракетой собственный старый космический аппарат. При этом на орбите возникло облако обломков. Американцы, конечно, тут уже заволновались и стали критиковать Китай. Я же думаю, что Пекин осознанно пошел на такую демонстрацию. Это как в математике: есть два способа доказательства теоремы — прямой и так называемое доказательство от обратного. Предположим, китайцы своим экспериментом пытались показать миру и американцам прежде всего, к какому абсурду можно прийти на пути милитаризации космоса.

— Вполне возможно, если вспомнить, что на подписание в 60-е годы договора с СССР о запрещении ядерных испытаний в трех средах США пошли после взрыва хрущевской «царь-бомбы», когда, говорят, было зафиксировано даже некоторое смещение земной оси… Роальд Зиннурович, вы продолжаете работать с российскими НИИ?

— Со своим Институтом космических исследований я сотрудничаю в научных проектах.

— Планов вернуться в Россию нет?

— Пока нет. Я окончил срок нормальной рабочей жизни, сейчас — в статусе почетного профессора университета. Есть возможность откликаться на различные предложения. Недавно, к примеру, семестр провел в Баку, читал лекции. Азербайджан серьезно занимается космосом. У них уже два очень хороших спутника. Есть свой Центр управления полетами. Космические аппараты изготовлены по контракту в США и во Франции. В сентябре будет третий спутник, причем очень хорошего уровня. Наверное, кроме России в СНГ никто даже близко пока не вышел на такие показатели.

СПРАВКА «МК»

Роальд Зиннурович Сагдеев родился 26 декабря 1932 года в Москве. В 1950 году поступил в МГУ, где окончил физфак. Ученик Д.А.Франк-Каменецкого и Льва Ландау. Игорь Курчатов принял выпускника МГУ на работу в Институт атомной энергии. Сагдеев был избран академиком АН СССР в 36 лет. С 1973 по 1988 годы был директором Института космических исследований АН СССР. Член Наблюдательного совета Международного Люксембургского форума по предотвращению ядерной катастрофы. Ему принадлежат труды по физике плазмы, проблеме управляемого термоядерного синтеза, космической физике.

фoтo: pixabay.com

Нaпримeр, нe тaк дaвнo в интeрнeтe прoгрeмeлa истoрия o сбoрe срeдств для дeвoчки Нaсти с oстeoсaркoмoй бeдрeннoй кoсти. Читать далее »