Борис Стругацкий - Полдень, XXI век. Журнал Бориса Стругацкого. 2010. № 2
В любом случае необходимы еще многолетние и кропотливые исследования, которые позволят окончательно ответить на вопрос, какие из земных растений имеет смысл брать в длительный космический полет, а какие нет. Пока же ботанические опыты проводят от случая к случаю — нет даже серьезной генетической экспертизы, которая позволила бы выявить изменения, вносимые в генетику тех или иных растений факторами космического полета.
Птицеферма на орбите
Еще больше проблем выявили первые опыты с птицами, которых предполагалось взять в полет для пополнения рациона космонавтов.
Прежде всего исследователей интересовало, способны ли птенцы к росту в условиях невесомости. Для экспериментов были выбраны японские перепела. Несмотря на то, что они значительно меньше кур по своей массе (взрослая особь весит всего-то около 100 граммов), их масса, приходящаяся на единицу корма, значительно выше куриной. Яйца же перепелиные маленькие, но очень вкусные, по питательной ценности не уступают куриным и содержат лизоцим — вещество, укрепляющее иммунную систему. Кроме того, перепел не болеет (температура тела птицы около 41 °C, а сальмонелла гибнет при температуре 38 °C). Очень важно и то, что японским перепелам не требуется для развития много времени: птенец появляется на свет на 17-21-е сутки после закладки яйца в инкубатор. Перепела начинают нестись гораздо раньше кур, в возрасте 35–40 суток, и некоторые особи выдают по два яйца в день.
Первый опыт с перепелиными яйцами в условиях космического полета был проведен в 1979 году на борту биоспутника «Космос-1129» в установке «Инкубатор-1». Целью его было установить, могут ли в условиях невесомости развиваться эмбрионы птенцов. Исследования показали, что развитие эмбрионов шло вполне успешно, на основании чего был сделан вывод: невесомость не препятствует развитию живых организмов.
Опыт был учтен 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 в специальном космическом инкубаторе. За первым цыпленком появился второй, третий. Однако перепелята не смогли адаптироваться к условиям невесомости. Они хаотически летали внутри каюты, не умея зацепиться за решетку. Из-за отсутствия фиксации тела в пространстве они 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 были зафиксированы и 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 специально изготовленная центрифуга, работавшая в диапазоне от 0,3 g до 0,8 g. Однако в ходе эксперимента центрифуга сломалась, проработав всего 15 часов, и его пришлось остановить. По рекомендациям ученых, десять птенцов разместили в спускаемом аппарате и отправили на Землю. Из них выжили только трое.
Как видите, результат этих экспериментов неоднозначен. Зародыши внутри яиц развиваются нормально, однако птенцы не могут приспособиться к условиям невесомости и погибают без специальных фиксаторов — их развитие затруднено. Очевидно, что и здесь требуются продолжительные исследования, которые позволят сделать окончательные выводы о приспособляемости новорожденных организмов к условиям невесомости.
Космонавтика имени Кориолиса
Наверное, многие проблемы можно было бы решить, создав на корабле искусственную силу тяжести. 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 были сопровождать третья ступень ракеты-носителя (блок И), соединенная с ним 50-метровым тросом. После выхода на орбиту предполагалось развести их и раскрутить вокруг центра масс, получив искусственную силу тяжести за счет центробежной силы. Однако этот очень интересный эксперимент так и не состоялся.
Теоретики космонавтики считают, что никаких противопоказаний для замены силы тяжести центробежной силой нет. Уже подсчитано, что оптимальной скоростью вращения должна быть скорость 10 град/с с оптимальным радиусом вращения 90 метров — в этом случае искусственная сила тяжести приобретет величину, равную 0,25-0,35 g, чего вполне достаточно для того, чтобы снять вредоносное воздействие невесомости на экипаж.
Однако те, кто видит панацею в раскрутке корабля, обычно забывают о силе Кориолиса, которая проявляет себя именно в раскрученных системах. Проявления эти весьма неприятны: брошенный предмет относит вбок, 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 этих условиях будут точно и быстро выполнять все необходимые операции?
На эти непростые вопросы попытались ответить ученые американского космического агентства НАСА. В 2004 году они начали серию экспериментов, чтобы понять, как мозг адаптируется к этой странной среде.
Поль Дизио и Джеймс Лакнер из Лаборатории пространственной ориентации Эштона Грейбиля наблюдают за добровольцами, работающими в специальной вращающейся комнате. 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. И наоборот, после возвращения в нормальный мир некоторое время человеку казалось, что кто-то тянет его руки в сторону — он не мог действовать нормально, словно эффект Кориолиса появлялся для испытуемого вновь, хотя тут-то его и не было. Но стоило только совершить десятка два попыток какого-нибудь целенаправленного движения, как мозг приходил в норму, и «фантом Кориолиса» исчезал без всякого следа.
Дизио и Лакнер установили, что человек хорошо приспосабливается к вращению своего жилища со скоростью до 25 оборотов в минуту, чего 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 всё это будет выглядеть в условиях реального космоса. А следовательно, раньше или позже придется проводить эксперимент.
Магнитный щит
Следует также отметить, что до сих пор ни одно живое существо (микроорганизмы не в счет) не побывало за орбитой Луны. Это тоже может оказаться принципиально важным, ведь мы, например, совсем ничего не знаем о том, как повлияет на наши организмы длительное нахождение вне геомагнитного поля.
На Земле все организмы подвергаются воздействию постоянного магнитного поля — мы появились и эволюционировали в нем. Наши жизненные ритмы напрямую связаны с его естественными колебаниями и наложенными на них переменными магнитными полями, обусловленными изменениями в ионосфере и магнитосфере. Величина магнитного поля в межпланетном пространстве и на Марсе будет соответственно в 10-4 и 10-3 раз меньше, чем на Земле. Уже имеются данные о неблагоприятном влиянии пониженного магнитного поля на жизнедеятельность человека: в частности, выявлены неблагоприятные функциональные сдвиги в нервной, сердечно-сосудистой и иммунной системах.
Очевидно, придется спроектировать и испытать некую систему, которая создавала бы на межпланетном корабле магнитное поле, близкое по напряженности полю Земли. Такие работы ведутся. К примеру, международная группа ученых во главе с Рут Бамфорд из британской Лаборатории Резерфорда и Эплтона трудится над проектом «Мини-магнитосферы» («Mini Magnetosphere»), которая могла бы не только имитировать земное магнитное поле, но и подобно ему защищать корабль от вредоносных космических лучей.
Марсианский тупик
Таким образом, на сегодня перед практической космонавтикой стоит целый ряд задач, которые далеки от разрешения. Мы пока не знаем, как будет выглядеть биосфера межпланетного корабля. Мы пока не знаем, какое влияние на экипаж окажет искусственная сила тяжести (если она будет применена). Мы пока не знаем, сколь велико будет воздействие межпланетного пространства на живые организмы.
