Насколько опасен полет на Марс?

Путешествие на Марс заставляет специалистов ломать голову над проблемой иного порядка.

Продолжается активное обсуждение следующих шагов, которое могло бы предпринять НАСА, сдав в музеи шаттлы. Напротив Луны галочка уже стоит, так что сам собой напрашивается Марс. Несмотря на десятки лет исследований и экспериментов, отправка человека на Красную планету по-прежнему остается сложной инженерной и физиологической задачей.

Радиация

Дорога туда и обратно займет в общей сложности около года; все это время к организму космонавтов будет подползать космическое излучение. «Текущая оценка такова: фоновое излучение превышает показатели, достаточные для возникновения смертельной формы рака, – говорит Фрэнсис Кусинотта, отвечающий за радиацию в Космическом центре Джонсона НАСА. – И это только рак, а ведь есть еще проблемы с сердцем и ЦНС».

Специалист отмечает, что в этих оценках учтено наличие защитного экрана: скорее всего, он будет из полиэтилена. Свинцовые щиты порождают вторичное излучение, а слой воды – лучший способ защиты – должен иметь толщину в несколько метров, что обеспечить невозможно. К тому же свинец и вода чересчур тяжелы.

Остается одно: взять в космонавты людей, которые никогда не курили, никогда не вдыхали чужой дым и имеют врожденную устойчивость к радиации. Быть может, лет через 10-15 наука будет больше знать о соответствующих генах.

Невесомость

Отсутствие силы тяжести приводит как минимум к пяти нехорошим вещам: потере костной массы на 1% в месяц, обморокам после выхода из невесомости (у женщин бывают чаще), когнитивным проблемам (в том числе симптомам болезни Альцгеймера), ослаблению сердечно-сосудистой системы, мышечной атрофии.

Вы помните, как Земля встречает вернувшихся космонавтов? А ведь на Марсе не будет ни врачей, ни больниц. «Если герой, прибыв на Марс, попытается поднять тяжелый предмет, ему будет гарантировано смещение межпозвоночных дисков», – предупреждает Алан Харгенс, хирург-ортопед из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США).

Остается одно: пересмотреть тот эпизод «Космической одиссеи 2001 года», когда астронавты делают зарядку. Происходит это в особом помещении, которое вращается вокруг своей оси. По мнению г-на Харгенса, достаточно километрового диаметра, чтобы произвести эквивалент земного притяжения на уровне моря. Если центрифуга будет меньше, у покорителей Марса начнется морская болезнь, отмечает ученый.

Другое решение – специальные скафандры, в которых поддерживается давление, необходимое для того, чтобы кровь циркулировала правильно.

Клаустрофобия

Затолкайте 6-7 человек в тесную кабину и отправьте их туда, где еще никто не был и откуда можно не вернуться. О результате живописал доклад НАСА 2009 года, сочиненный по итогам обследования полярников и подводников: потеря сна, усталость, перегрузка нервной системы, расстройство биологических часов. Это ведет к учащению ошибок, неспособности работать в команде, неадекватному руководству и плохой психологической адаптации. Одну из экспедиций станции «Мир» пришлось прекратить досрочно из-за постоянной ругани; НАСА тоже не скрывает существования «дебатов» среди членов экипажа.

Остается одно: предупреждать конфликт задолго до его возникновения. НАСА разрабатывает системы слежения за голосом и лицом для раннего выявления признаков стресса. Можно, конечно, отправить на Марс психолога, но есть подозрение, что он будет раздражать еще сильнее.

Питание

Дорога на Красную планету будет открыта только вегетарианцам: мясо в космосе хранить нельзя. Правильная пища к тому же должна поддерживать экипаж в хорошем настроении и не позволять окислительным процессам в организме делать свое черное дело.

Увы, исследования показали, что радиация наносит вред витаминам, а исчезновение всего одного витамина из рациона способно привести к серьезным проблемам со здоровьем. В деталях долгосрочное воздействие излучения на продукты остается неизвестным, ибо МКС частично защищена магнитосферой Земли.

В любом случае часть продовольствия экипажу придется выращивать самостоятельно. На Южном полюсе это уже делают.

Двигатели и прочая машинерия

Марс и Земля иногда сближаются примерно на 55 млн км. Многие специалисты уверяют, что ответ на все вопросы – это максимально быстрое путешествие. Бывший астронавт Франклин Чанг-Диас разрабатывает электроядерную ракету на плазменной тяге (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, VASIMR). По его словам, она доберется до Марса за 39 дней. Между прочим, президент Обама упомянул этот проект во время недавнего визита на мыс Канаверал.

Однако основатель Марсианского общества Роберт Зубрин сильно сомневается в этом плане. Он считает, что у нас уже есть все для полета, а подобные «сверхпроекты» удобны только политикам, поскольку позволяют откладывать экспедицию снова и снова. Более того, г-н Зубрин не верит в сам факт существования каких бы то ни было работ по VASIMR.

Специалист предлагает лететь уже сейчас: просто на Марс надо заранее отправить несколько автоматических аппаратов, которые развернут небольшую базу и принесут с собой топливо для обратного пути. Г-н Зубрин напоминает, что решение лететь на Луну было принято в 1961 году и на воплощение мечты ушло каких-то восемь лет. И это притом, что технические ограничения того времени не сравнить с сегодняшними. «Вопрос не в технологиях, а в наличии желания и воли», – подчеркивает энтузиаст.

Дмитрий Целиков

--

Другие опасности полета на Марс

О полете на Марс человечество мечтало задолго до гагаринского подвига. Пионер германского и американского ракетостроения Вернер фон Браун полагал, что человек ступит на Красную планету уже в 1965 году. С тех пор назывались разные даты, и всегда они отстояли от текущего момента лет на двадцать. Минуло неприлично много времени, однако завтра так и не наступило.

Отчасти это объясняется тем, что нет такого пункта назначения, как космос. Выход на земную орбиту, полеты на Луну или Марс – все это очень разные мероприятия. Мы еще в самом начале космической эры, и на первый план выходит задача построения кораблей, которые не развалятся при старте, – и она до сих пор далеко не всегда успешно решается.

Путешествие на Марс заставляет специалистов ломать голову над проблемой иного порядка, поскольку это уже не спринт, а марафон, и фокус смещается с аппаратуры на человеческий организм. Даже такая, казалось бы, рутина, как невесомость, которая уже больше пятидесяти лет никого не удивляет, становится серьезным препятствием.

Земная жизнь на протяжении трех с половиной миллиардов лет эволюционировала при неизменной силе тяжести. Уберите гравитацию, и вы обнаружите, что у вас совсем другое тело – незнакомое, чужое. Прежде чем рассуждать об опасностях, которые несет с собой космическое излучение во время полета на Марс, давайте разберемся сначала с этим, призывает в своей новой книге «Экстремальная медицина» (Extreme Medicine) Кевин Фонг, профессор Университетского колледжа Лондона (Великобритания) и специалист по космической медицине, работавший в том числе с НАСА.

Пока мы ходим по земле, сила притяжения остается незаметной. Нам кажется совершенно естественным, что мы приклеены к поверхности Земли. Но стоит нам хотя бы повиснуть на турнике, не говоря уже о прыжках с парашютом, как гравитация немедленно начинает требовать к себе внимания.

На самом деле все наше тело – результат адаптации к этой силе. Без четырехглавой мышцы бедра, ягодиц, икр, мышцы, выпрямляющей позвоночник, мы с вами сейчас не стояли бы прямо, а приняли бы позу эмбриона. Эти мышцы созданы постоянными упражнениями, которые мы совершаем ежедневно, не придавая этому значения. Вот почему плоть, составляющая основную часть бедра, а также расширяющая и укрепляющая колено, изнашивается раньше остального организма. В экспериментах, когда мышей отправляли в «космос», более трети массы четырехглавой мышцы терялось всего за девять дней!

Кости тоже продукт силы притяжения. Нам кажется, что скелет – это просто основа, на которую натянуты мышцы, или что-то вроде доспехов. Однако на микроскопическом уровне скелет – динамичная система, которая постоянно изменяется в зависимости от гравитации, стремясь защитить кость от растяжения. Отсутствие силы тяжести приводит к остеопорозу. А поскольку 99% нашего кальция хранится именно в костях, он, став ненужным, попадает в кровоток, вызывая новые проблемы, от запора и почечнокаменной болезни до психотической депрессии.

На этом биологическая адаптация к силе тяжести не заканчивается. Когда мы встаем с кровати, сердцу (а это мышца) приходится преодолевать гравитацию, закачивая кровь в сонную артерию, ведущую к мозгу. Чем больше вы валяетесь на диване, тем труднее сердцу справляться с этой задачей.

Далее, во внутреннем ухе расположена система акселерометров – отолиты и полукружные каналы. Своими данными она делится с глазами, сердцем, суставами и мышцами, и это тоже результат гравитации. Представьте, что мир вокруг вас тошнотворно покачивается: довести себя до такого состояния можно не только болезнью, наркотиками и ядами, но и попаданием в невесомость.

Есть и другие неприятности, природа которых не вполне ясна: падает количество эритроцитов, провоцируя анемию, ухудшается иммунитет, замедляется затягивание ран, расстраивается сон.

Наконец, нужно как-то решить вопрос с жизнью как таковой. За счет чего экипаж будет жить в космосе почти три года? Производить кислород можно электролизом воды, но запасы этой драгоценной жидкости надо все время восполнять. Другой вариант – выращивать пшеницу, которая не только даст нужное количество кислорода, но и удалит из воздуха углекислый газ, а также станет источником пропитания. Вот только какова вероятность того, что пшеница возьмет и погибнет?

Третье предложение всерьез обсуждалось на одном из симпозиумов Европейского космического агентства. Водоросли! С ними проще, чем с пшеницей, а в остальном они столь же выгодны во всех отношениях. Водоросли – источник белка, а питаться они будут естественными отходами самих космонавтов.

И только в последнюю очередь г-н Фонг предлагает подумать о радиации. Уровень облучения на пути к Марсу оценивается в пределах нормы, но только в том случае, если не будет вспышки на Солнце. Оболочка космического корабля из свинца и прочих тяжелых металлов не спасет вояжеров от высокоэнергетических тяжелых частиц.

Но даже если удастся защититься от радиации и наладить жизнеобеспечение, все равно придется вернуться к невесомости. К счастью, специалисты это прекрасно понимают. Самый простой способ имитировать отсутствие гравитации – уложить человека в постель на продолжительное время.

Из этих экспериментов выросла следующая идея: прописывать будущим космонавтам невесомость в небольших, но мощных дозах. НАСА уже проводило такие опыты, и первые результаты обнадеживали: сердце и мышцы удается защитить. Скорее всего, костям это тоже пойдет на пользу, а вот внутреннее ухо нужно тренировать как-то иначе. Увы, все эти смелые мероприятия проводились до того, как бюджет НАСА резко сократили...

Валерий Качмарик