Антон Первушин - Марсианин: как выжить на Красной планете
Третий – собственно пилотируемая экспедиция на Марс.
За десять лет проект марсианской экспедиции НПО «Энергия» (с 1994 года – РКК «Энергия» имени Королева) претерпел дополнительные коррективы в соответствии с изменившейся ситуацией в космической отрасли. Этапы подготовки экспедиции теперь напрямую связаны с этапами строительства Международной космической станции.
По сравнению с предыдущим проектом изменениям подверглись конструкция солнечных батарей – они стали модульными. Посадочный аппарат приобрел форму «диска», и теперь их два: пилотируемый и грузовой. Кроме того, конструкторы снова вернулись к численности экипажа экспедиции в шесть человек, что привело к увеличению расчетной массы межпланетного корабля до 600 т.
В отличие от предыдущих, новый проект предусматривает широкую кооперацию с другими странами. Например, США имеют большой опыт по посадке и взлету экипажа с Луны, посадке автоматических аппаратов на Марс, а у нас этого опыта совсем нет. Поэтому целесообразно именно США взять на себя головную роль по разработке посадочного аппарата – одного из самых ответственных элементов экспедиции. Со своей стороны Российская Федерация как правопреемница Советского Союза имеет большой опыт создания и эксплуатации орбитальных станций. Межпланетный орбитальный корабль по своей компоновке очень близок к жилым модулям орбитальных станций. Поэтому Россия может взять на себя головную роль по разработке этого корабля. При принятии проекта РКК «Энергия» для межпланетного комплекса головная роль по разработке солнечного буксира может принадлежать как США, так и России.
Впрочем, возможны и другие варианты кооперации. При этом для участия в проекте приглашаются европейские страны, Япония, Канада. Стоимость экспедиции оценивается в 20 млрд долларов.
Руководство РКК «Энергия» убеждено, что если финансирование проекта начать прямо сейчас, то вполне реально через десять лет вывести к Марсу беспилотный вариант корабля, а через пятнадцать отправить пилотируемую экспедицию. Пока же в инициативном порядке запущена программа создания автоматических аппаратов-демонстраторов для отработки технических решений, которые лягут в основу конструкции будущего марсианского корабля.
Любопытно, что российские ученые заранее определили возможные районы посадки на красной планете: ими станут долины Тиу (Tiu Valles) и Ганга (Ganges Chasma), которые находятся неподалеку от экватора, а интересны тем, что здесь совсем недавно были выходы воды на поверхность.
Проблемы космических путешественников
Хотя проекты пилотируемой марсианской экспедиции находятся в разной стадии проработки, существует множество проблем, которые должны быть решены до того, когда такая экспедиция состоится. И многие из них связаны с тем, что реальная космонавтика развеяла иллюзии, сформировавшиеся на заре теоретических изысканий, – примерно так же, как снимки, пришедшие с борта «Маринера-4» и «Маринера-9», развеяли иллюзию марсианских «каналов».
Например, основоположники космонавтики оптимистично предполагали, что невесомость не окажет сколько-нибудь существенного влияния на человеческий организм. Константин Циолковский уверял, что она приятна и способствует укреплению здоровья, а более поздние авторы предлагали даже отправлять на орбиту стариков, чтобы продлить им жизнь. Первые серьезные сомнения в верности такой точки зрения появились после суточного полета второго космонавта Германа Титова, который подхватил в полете «кинетоз» («укачивание», «болезнь движения»). С ней быстро научились бороться, разработав программу тренировки вестибулярного аппарата. Но главные проблемы были впереди.
В июне 1970 года из очередного рекордного полета на корабле «Союз-9» вернулись советские космонавты Андриян Николаев и Виталий Севастьянов. Они пробыли на орбите 18 суток и успешно выполнили программу. Не возникло проблем и при спуске на Землю. Однако после этого началось странное. Вот как об этом рассказывал сам Севастьянов: «Когда приземлились, нам было очень тяжело. Встретила нас поисковая группа быстро. Андрияна вытащили на руках, а я вылез сам и сел на обрез люка, но спуститься не могу. Еле дотерпел, пока и меня сняли. Андриян сидит и утирает лицо землей, а по пыльным щекам стекают слезы. Встать мы не могли. На носилках нас занесли в вертолет. Андрияна положили на лавку, а меня на пол около керосинового бака. Летим. И вдруг врачи к Андрияну кинулись и что-то суетятся. Я на четвереньках подполз, посмотрел – а он без сознания. Еле откачали… Так нас на носилках из вертолета и вынесли…»
Обследование показало, что космонавты находились в тяжелейшем состоянии: сердце по площади уменьшилось на 12 %, а по объему – на 20 %, периметр бедра уменьшился на 7,5 см, периметр голени – на 3,5 см. Космонавты испытывали мышечные боли; к вечеру у них поднялась высокая температура и участился пульс. Период острой реадаптации продолжался больше двух суток. И целых шесть суток космонавты не могли встать и самостоятельно ходить, но благодаря усилиям врачей все-таки постепенно восстановили свое здоровье.
Дальнейшие исследования влияния невесомости на человеческий организм выявили ее коварство. Длительное нахождение в космосе вызывает серьезные изменения в организме, приводящие к снижению двигательной активности, потере мускульной массы, вымыванию кальция из костей, уменьшению объема крови, снижению работоспособности и иммунитета к инфекционным заболеваниям. Тело человека вытягивается, увеличивается его рост (в среднем на 3 см), но при этом становится дряблым и чрезвычайно уязвимым при травмах. Сами травмы заживают медленнее. В невесомости развиваются анемия (малокровие), учащенное сердцебиение, сопровождающееся аритмией. Из-за перетока крови от ног к голове ухудшается работа мозга, что может спровоцировать психические расстройства.
В ходе многолетних наблюдений и экспериментов был разработан целый комплекс профилактических средств (бегущая дорожка, велоэргометр, эспандеры, нагрузочный костюм «Пингвин», пневмовакуумный костюм «Чибис», минеральные пищевые добавки и другие средства), которыми стали оснащать все орбитальные станции. Предложенные мероприятия оказались эффективными: хотя длительность полетов экипажей впоследствии регулярно увеличивалась, космонавты по возвращении на Землю чувствовали себя вполне нормально. Ярким примером тому служит рекордный полет врача-космонавта Валерия Полякова – без ощутимых последствий для здоровья он прожил в космосе 437 суток, на практике доказав, что полет человека к другим планетам возможен и не причинит ему существенного ущерба.
На основе исследований, проведенных Поляковым в условиях, приближенных к «боевым», определили тренировочный цикл, позволяющий космонавтам оставаться в хорошей физической форме. Цикл состоит из четырех дней: первые три дня космонавты тренируются с возрастающей нагрузкой, на четвертый отдыхают. При этом ежедневно космонавты «пробегают» до 5 км на дорожке и «проезжают» до 10 км на велоэргометре. Необходимо также постоянно носить костюмы «Пингвин» (от 8 до 12 часов в сутки), которые за счет натянутых эластичных амортизаторов создают нагрузку на мышцы, достигающую 30 % земного веса космонавта. Вакуумный костюм «Чибис» предполагается применять сразу после старта, перед высадкой на другую планету и перед возвращением на Землю – своим воздействием он перераспределяет движение крови в сосудах, обеспечивая ее приток к ногам.
Казалось, проблема вредоносного воздействия невесомости решена. Однако космос тут же подбросил новые сюрпризы.
Даже тем, кто далек от космонавтики, ясно, что для осуществления длительных межпланетных перелетов необходимо создать внутри космического корабля достаточно комфортные условия. Основоположники утверждали, что когда-нибудь в таких кораблях будет создана полностью автономная биосфера («кусочек Земли»), которая снабдит экипаж продуктами питания, сможет восстанавливать кислород и воду за счет естественной переработки отходов человеческой жизнедеятельности.
Вот что Константин Циолковский писал по этому поводу в своей научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918): «Выделения легких, кожи, почек и т. д. поглощались особыми сосудами и составляли прекрасную пищу для растений. Семена их были посажены в ящики с почвой, удобренной этими выделениями. Когда семена пустили ростки, сосуды с ними были выставлены на свет… Необыкновенная сила солнечного света, не ослабленного толстым слоем земной атмосферы, непрерывное его действие, вертикальные лучи, отсутствие вредителей, наиболее благоприятные условия влажности и атмосферы сделали чудеса: не прошло и месяца, как маленькие растения были сплошь увешаны сочными, питательными и ароматическими плодами. Цветение было роскошно, оплодотворение – искусственно. Тяжести не было, веточки свободно распространялись, и плоды их не отягчали и не гнули. <…> Клубника, земляника, разнообразные овощи и фрукты росли не по дням, а по часам. Множество плодов давало урожай через каждые десять, пятнадцать дней. Сажали карликовые яблони, груши и другие небольшие плодовые кусты и деревья. Эти без перерыва цвели и давали изумительно большие и вкусные плоды. Одни деревья зацветали, другие имели уже спелые ягоды. Особенно удавались арбузы, дыни, ананасы, вишни, сливы. Но приходилось постоянно подрезывать подрастающие кусты и деревца. Плоды всякого сорта собирались непрерывно во всякое время, так как времен года не было: был один непрерывный, неизменный климат. <…> Вот почему можно было разводить растения всех стран…»
