Последний космический шанс - Антон Первушин

Впервые перепелиные яйца попали на орбиту в 1979 году на борту биоспутника «Космос-1129» в установке «Инкубатор-1». Ученые хотели установить, смогут ли в условиях невесомости развиваться эмбрионы птенцов. Выяснилось, что развитие эмбрионов шло не хуже, чем на Земле. Опыт учли при создании новой установки «Инкубатор-2» для экспериментов на станции «Мир». Первым живым существом, родившимся в космосе, стал перепеленок, пробивший скорлупу 22 марта 1990 года. За ним появился второй, третий. Однако перепелята не смогли адаптироваться к условиям невесомости. Они хаотично летали внутри отсека. Из-за невозможности фиксировать тело в пространстве птенцы не смогли самостоятельно кормиться и вскоре погибли.

В 1992 году на орбиту было отправлено 40 яиц и специальные мешки-фиксаторы для имитации гравитационного воздействия. Тогда вывелось шесть птенцов, которые затем были доставлены на Землю, став ценным научным материалом для биологов. В 1999 году на «Мире» продолжили эксперимент, который получил название «Перепел СК-6». На этот раз планировалось изучить поведение птенцов в первые сутки жизни в условиях искусственной «гравитации», для чего использовалась специальная центрифуга, дававшая нагрузку от 0,3 до 0,8 g. Однако центрифуга сломалась, проработав всего 15 часов. По просьбе ученых, десять птенцов разместили в спускаемом аппарате и отправили на Землю. Из них выжили только трое.

Результат этих экспериментов неоднозначен. Зародыши внутри яиц развиваются нормально, однако птенцы не могут приспособиться к невесомости и погибают без специальных фиксаторов. Очевидно, и здесь требуются продолжительные исследования, которые позволят сделать окончательные выводы о приспособляемости птиц к условиям космического полета.

Наверное, многие проблемы можно было бы решить, создав на корабле искусственную «гравитацию». Первый космический корабль, на котором планировалось испытать такого рода систему, мог отправиться на орбиту еще в рамках программы «Восход». Запуск «Восхода-3» с двумя космонавтами на борту был назначен на ноябрь 1965 года – корабль в космосе должна был сопровождать третья ступень ракеты-носителя (блок И), соединенная с ним пятидесятиметровым тросом. После выхода на орбиту предполагалось развести их и раскрутить вокруг центра масс, получив искусственную силу тяжести за счет центробежной силы. К сожалению, этот очень интересный эксперимент так и не состоялся, и приоритет забрали американцы: в сентябре 1966 года они раскрутили соединенные тросом корабль «Джемини-11» и мишень «Аджена», благодаря чему удалось добиться возникновения небольшой силы тяжести в 0,00078 g. Только вот сами астронавты никаких существенных изменений при этом не заметили. Их опыт был и остается уникальным; он же продемонстрировал, что создание искусственной силы тяжести – сложная техническая задача.

Допустим все-таки, что такую задачу удалось решить. Теоретики космонавтики считают, что нет никаких противопоказаний для замены силы тяжести центробежной силой. Подсчитано, что оптимальной скоростью вращения должна быть скорость 10 град/с с радиусом вращения 90 м – в этом случае искусственная сила тяжести приобретет величину, равную 0,25—0,35 g, чего вполне достаточно для устранения вредоносного воздействия невесомости на экипаж и биосферу корабля. Однако те, кто видит «панацею» в раскрутке корабля, обычно забывают о силе Кориолиса, которая проявляет себя именно в раскрученных системах. А ее проявления весьма неприятны: брошенный предмет относит в бок, вытянутая рука сама отклоняется в сторону.

Что если адаптация к такой среде окажется еще труднее, чем адаптация к невесомости? Может ли система искусственной «гравитации» гарантировать, что космонавты в таких условиях будут точно и быстро выполнять все необходимые операции?

На эти вопросы попытались ответить ученые НАСА. В 2004 году они начали серию экспериментов, чтобы понять, как мозг адаптируется к такой странной среде. Практически сразу было отмечено, что когда перед человеком, манипулирующим различными предметами и нажимающим на всевозможные кнопки, поставлена четкая задача, мозг мобилизуется и начинает компенсировать «неправильную» плывущую обстановку. Чем больше упражнений и усилий делает человек, тем быстрее он приспосабливается к новым условиям жизни. Причем после некоторого времени, проведенного во вращающейся комнате, люди вообще переставали чувствовать силу Кориолиса. Мозг автоматически, незаметно для сознания, вводил поправки в движения тела так, что человек не чувствовал дискомфорт. И наоборот, после возвращения в нормальный мир некоторое время человеку казалось, что кто-то тянет его руки в сторону – испытуемый не мог действовать нормально, словно эффект Кориолиса появлялся для него вновь, хотя тут-то его и не было. Но стоило только испытуемому включиться в целенаправленную работу, как мозг приходил в норму, и «фантом Кориолиса» исчезал без следа.

В ходе наземных испытаний установлено, что человек хорошо приспосабливается к вращению своего жилища со скоростью до 25 оборотов в минуту – этого должно с избытком хватить для создания вращающихся орбитальных станций и кораблей с искусственной «гравитацией». То есть результат обнадеживающий, однако опять же никто не может сказать, как все это будет выглядеть в условиях реального космоса. Следовательно, раньше или позже придется провести соответствующий эксперимент.

Имеются и другие опасные космические факторы, влияние которых на человека, животных и растения изучены крайне слабо. Ранее мы уже касались темы воздействия космических частиц. На Земле и низких околоземных орбитах мы защищены от этого воздействия незримым толстым «щитом» магнитных полей, задерживающих космические частицы в радиационных поясах. В межпланетном пространстве от потока частиц космонавта защищает только тонкая стенка корабля.

Чтобы разобраться, какие дозы радиации опасны, воспользуемся устаревшей, но весьма наглядной единицей измерения – биологическим эквивалентом рентгена (бэр, rem). Один бэр соответствует такому облучению живого организма, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при получении дозы гамма-излучения в один рентген. Для работников атомных электростанций, которые постоянно работают с источниками ионизирующих излучений, медицинскими нормативами установлен предел в 30 бэр в год, что на два порядка выше естественного фона у поверхности Земли. Для советских космонавтов был установлен норматив 150 бэр в год, причем однократная доза «оправданного риска», которую космонавт мог получить, например, при выходе в открытый космос в условиях солнечной вспышки, не должна превышать 50 бэр (к развитию лучевой болезни гарантировано приводит однократная доза в 100 бэр). Сегодня установлены более жесткие нормативы: для российских космонавтов – 66 бэр в год, для американских астронавтов – 50 бэр в год. В реальности космонавты, работающие на МКС, «набирают» от 0,1 до 0,8 бэр в сутки, что с учетом неравномерности получаемых доз считается приемлемым. Во время рекордной по интенсивности вспышки на Солнце, которая произошла 20 января 2005 года, экипаж МКС «поймал» по одному бэру, что примерно соответствует облучению во время посещения рентгеновского кабинета.

Но это на орбитальной станции, которая имеет неплохую защиту и прикрыта магнитным полем Земли. Что будет с дозой и космонавтами в дальнем космосе, если произойдет сравнимая по мощности вспышка? Точно не может сказать никто.

Считается, что если бы в момент этой вспышки космонавт находился на Луне, то он получил бы довольно серьезную дозу: 35 бэр внутри корабля и 400 бэр в скафандре на поверхности – последняя названная доза, как видите, почти неизбежно привела бы к лучевой болезни со смертельным исходом.

Впрочем, даже без вспышек экипаж межпланетного корабля будет подвергаться воздействию солнечных и галактических лучей. Чтобы определить степень угрозы для марсианской экспедиции, на «Кьюриосити» был установлен специальный прибор RAD (Radiation Assessment Detector), который фиксировал интенсивность радиации на протяжении всего перелета к красной планете и после высадки на ее поверхность (удивительно, но такое важнейшее для дальнейшего развития пилотируемой космонавтики исследование проводилось впервые!) Результаты внушают надежду: на трассе перелета Земля – Марс среднесуточная доза радиации составила 0,18 бэр, причем вклад галактических лучей достигал 97 %. Исходя из этого специалисты рассчитали эквивалентную дозу для реалистичного с использованием современной техники полета человека к Марсу и обратно продолжительностью в один год. Она оказалась 66 ± 12 бэр, что выше норматива американских астронавтов, но соответствует нормативу российских космонавтов. Получается, что если в течение экспедиции не случится каких-нибудь особо интенсивных вспышек на Солнце, то радиационное воздействие не может считаться серьезным препятствием для осуществления межпланетного рейса.