Моделирование риска воздушной передачи респираторных вирусов в условиях микрогравитации

Почему микробы в космосе важны

По мере того как люди планируют более длительные полёты в космос — от продолжительных смен на МКС до будущих миссий на Луну и Марс — с каждым экипажем едет и тихая угроза: респираторные вирусы. На Земле микробы в воздухе в конечном счёте оседают на поверхность, а при заболевании доступны больницы. На орбите же частицы плавают гораздо дольше, а медицинская поддержка далеко. В этом исследовании поставлен простой, но неотложный вопрос: насколько легко вирус, похожий на возбудителя COVID‑19, может распространяться по воздуху в условиях микрогравитации и что можно сделать, чтобы защитить экипаж?

Как плавающий воздух меняет риск заражения

На Земле гравитация помогает уносить выдыхаемые капли и аэрозоли вниз, поэтому они либо оседают на поверхностях, либо очищаются из воздуха сравнительно быстро. В микрогравитации этого осадительного эффекта почти нет. Использовав подробную компьютерную модель, изначально созданную для изучения распространения COVID‑19 в помещениях на Земле, исследователи подогнали физику под условия МКС. Они показали, что частицы размером в несколько микрометров, которые на Земле выпадают из воздуха за минуты или часы, в микрогравитации могут оставаться взвешенными годами. В результате частицы, несущие вирус, способны накапливаться в закрытом воздухе модуля, вместо того чтобы быстро исчезать.

Насколько возрастает риск на орбите

Когда команда смоделировала ситуацию с инфицированным членом экипажа, разделяющим модуль с одним здоровым человеком без специальных мер защиты, они обнаружили, что концентрация вируса в воздухе может стать примерно в 286 раз выше в микрогравитации, чем в комнате, подобной земной. За неделю воздействия вероятность того, что здоровый астронавт заразится, выросла примерно до 78 процентов, почти вдвое превышая риск на Земле при тех же допущениях. Это резкое увеличение риска в основном объясняется тем, что плавающие частицы накапливаются, а не оседают, превращая общий воздух космического корабля в более эффективный носитель инфекции.

Что могут дать маски и фильтры

Далее исследование виртуально проверило обычные меры безопасности. Если инфицированный астронавт носит маску, количество капель с вирусом, выбрасываемых в кабину, снижается примерно на 85 процентов. Это уменьшало вероятность заражения с 78 до 67 процентов, а при ношении масок обоими членами экипажа — до 60 процентов. Однако наиболее эффективной мерой оказалась непрерывная фильтрация. Когда воздух проходил через систему высокой эффективности очистки частиц HEPA пять раз в час, модель оценивала снижение уровня вируса в воздухе на 99,79 процента. При таких условиях риск заражения падал до примерно 25 процентов, что даже ниже смоделированного риска на Земле без специальных мер.

Ослабленная защита при стрессах организма

Космический полёт приносит не только необычную физику, но и необычную биологию. Астронавты испытывают изоляцию, нарушения сна, радиацию и другие стрессы, которые могут ослабить иммунную систему. Прошлые миссии показали, что латентные герпесвирусы, которые у здоровых людей обычно находятся под контролем, в космосе Reactivate чаще, с гораздо более высокими уровнями выделения вируса. Чтобы оценить, что нечто подобное могло бы означать для респираторного вируса, исследователи смоделировали сценарии, в которых инфицированный выделял в 4, 8 или 16 раз больше вируса, чем в базовом случае. В средне‑высоком сценарии с восьмикратным увеличением риск заражения без защит вырос до примерно 87 процентов. Даже при одной только HEPA‑фильтрации шанс заражения оставался выше земного базового уровня, что демонстрирует, как ослабленный иммунитет может незаметно усилить передачу.

Многоуровневая защита для будущих экипажей

Модель также рассмотрела положительный эффект усиленного иммунитета, например за счёт вакцин или других медицинских стратегий. Гипотетическое повышение иммунной защиты на 50 процентов само по себе сокращало риск заражения на несколько процентных пунктов и более чем на 14 процентных пунктов в сочетании с HEPA‑фильтрацией. В некоторых комбинированных сценариях общий риск в космосе снижался до уровня, сопоставимого или даже лучше земного базиса. Хотя работа теоретическая и опирается на допущения, взятые из разных вирусов, она даёт ясный вывод для будущих миссий: в микрогравитации и плавающий воздух, и ослаблённый организм содействуют распространению респираторных инфекций, поэтому безопасность будет зависеть от многоуровневой защиты — хорошей очистки воздуха, разумного использования масок и крепкого иммунитета.

Цитирование: Sararat, C., Jiravejchakul, N., Nawattanapaiboon, K. et al. Modeling the risk of airborne transmission of respiratory viruses in microgravity. npj Microgravity 12, 44 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00590-4

Ключевые слова: микрогравитация, воздушная передача, космическая станция, HEPA фильтрация, здоровье астронавтов