Как делали рентген в космосе и отличается ли результат от земного
Впервые в истории освоения космоса астронавты на орбите сумели сделать диагностические рентгеновские снимки собственного тела. Это достижение стало результатом многолетней работы ученых и инженеров, стремившихся обеспечить будущих исследователей глубокого космоса надежными инструментами для выявления травм и заболеваний. Об успешном эксперименте была опубликована научная статья в журнале Radiology.
Как обстояло дело до этого момента?
На протяжении более 40 лет единственной практической технологией визуализации в космосе оставался ультразвук. Ультразвуковое исследование (УЗИ) основано на распространении высокочастотных звуковых волн, которые отражаются от внутренних тканей.
Этот метод стал "золотым стандартом" для орбитальных станций благодаря своей безопасности, портативности и удобству в использовании: датчик можно плотно прижать к телу, что критически важно в условиях микрогравитации, где любой объект пытается "отлететь".
Однако УЗИ требует специальной подготовки для правильной интерпретации результатов, тогда как рентгеновские снимки дают гораздо более четкую картину состояния костей и внутренних органов.
Первые шаги к новому стандарту
Внедрение рентгенографии в космосе ученые долгое время считали чрезвычайно сложной задачей. Традиционные аппараты слишком громоздки, а сам процесс требует идеального позиционирования источника излучения, детектора и пациента. Любое движение в невесомости могло испортить снимок.
Лишь недавний прогресс в создании миниатюрных беспроводных устройств на аккумуляторах сделал этот прорыв возможным. Первые удачные попытки были проведены еще в 2022 году во время параболических полетов, которые на несколько секунд создают искусственную невесомость, но настоящее испытание ждало исследователей в условиях реальной орбиты.
Прорыв во время миссии Fram2
Площадкой для исторического эксперимента стала миссия SpaceX Fram2 – первый в истории гражданский полет по полярной орбите. Экипаж корабля Resilience провел в космосе чуть больше трех дней.
Перед полетом астронавты прошли всего четыре часа специальной подготовки, чтобы научиться пользоваться ультрапортативным цифровым рентгеновским генератором. В результате они успешно зафиксировали состояние своих рук, предплечий, грудной клетки, брюшной полости и таза. Кроме того, для контроля качества команда сняла специальный фантомный объект и даже обычные смарт-часы.
Рентгеновские снимки кистей рук, сделанные перед полетом, на орбите и после полета у трех разных человек / Фото Шейна Э. Гиффорда и других авторов
Рентгеновский снимок грудной клетки, сделанный (A) перед полетом, (B) и (C) во время полета, и (D) после полета / Фото Шейна Э. Гиффорда и других авторов
Фантомный объект и смарт-часы, снятые на орбите / Фото Шейна Э. Гиффорда и других авторов
Когда полученные данные передали на Землю, независимая группа радиологов подтвердила: качество всех снимков достаточно высокое для постановки точного диагноза. Легче всего было работать с конечностями, поскольку их проще зафиксировать в неподвижном состоянии. Снимки туловища оказались несколько сложнее в выполнении и имели чуть более низкое качество, однако все равно являются информативными.
Дополнительные преимущества
Помимо медицины, новая технология открывает путь к так называемому неразрушающему контролю оборудования. Снимки смарт-часов доказали, что компактный рентгеновский аппарат можно использовать для проверки критически важных узлов космического корабля на наличие скрытых повреждений или усталости металла. Это значительно повышает безопасность длительных миссий, где любая неисправность может стать фатальной.
Ограничения и недостатки
Несмотря на успех, исследователи признают наличие определенных ограничений. Например, при возвращении на Землю аппаратура получила повреждения, хотя и сохранила работоспособность. Для будущих полетов на Луну или Марс ученым придется разработать еще более прочные и выносливые системы.
Кроме того, большое расстояние от Земли может сделать невозможной быструю консультацию со специалистами в режиме реального времени. Для решения этой проблемы разработчики планируют использовать искусственный интеллект, который поможет астронавтам мгновенно анализировать снимки и выявлять неисправности самостоятельно, без посторонней помощи.