Кевин Фонг - Extremes. На пределе
Несмотря на все эти осложняющие обстоятельства, было разработано множество разных способов добраться до Марса — их, похоже, ничуть не меньше, чем рецептов вкусного куриного супа. Авторы проектов вынуждены жонглировать параметрами стартовых установок, траекторий, скорости корабля, условий вхождения в атмосферу, их сопоставлений с массой полезного груза и весом экипажа в попытке создать нечто реалистичное в смысле соотношения цены и риска. Например, надо выбрать, что лучше: замысловатые маневры в глубоком космосе — скажем, с использованием орбитальной энергии Венеры для промежуточной корректировки полета на Марс и обратно — или прозаические, но менее рискованные варианты.
Однако в широком смысле все проекты марсианской экспедиции сводятся к двум основным сценариям: в первом предлагается прибыть на Марс и оставаться на нем несколько недель, во втором — задержаться на красной планете на год с лишним. Назовем эти варианты соответственно «краткосрочный» и «долгосрочный».
Краткосрочный проект предполагает, что полет до Марса займет примерно девять месяцев. Но оказавшись на месте, команда должна воспользоваться первой же возможностью вернуться на Землю, которая представится в срок от 30 до 90 суток после прибытия. По девять месяцев в полете туда и обратно — это как если бы вы прилетели из Лондона в Нью-Йорк, побегали по сувенирным магазинчикам в аэропорту и через час отправились прямиком домой. Но неоспоримое преимущество такой экспедиции заключается в том, что общая ее продолжительность — меньше двух лет.
Согласно долгосрочному варианту, вы добираетесь до Марса несколько быстрее — не за девять месяцев, а примерно за полгода, но планеты движутся по своим эллиптическим орбитам таким образом, что отправиться домой можно будет не раньше, чем через восемнадцать месяцев.
Это означает, что год вы проведете в пути и полтора года или даже больше — на Марсе. В целом такая экспедиция растягивается почти на три года — и все это время предстоит жить в невесомости или трудиться на поверхности Марса, сила тяжести на котором куда меньше, чем на Земле.
Столь продолжительной экспедиции сопутствуют серьезные проблемы. Первая из них — жизнеобеспечение. Как создать систему, которая позволила бы четырем взрослым людям жить вдали от Земли почти три года? На МКС кислород для дыхания получают путем электролиза воды: с помощью электрического тока ее разлагают на водород и молекулярный кислород. Для этого требуется надежный источник воды, и на станцию ее регулярно доставляет российский беспилотный корабль «Прогресс» — своего рода автофургон космической эры. Выделяемый при дыхании углекислый газ устраняется с помощью многоразовых поглотителей углекислоты и «лишней» воды. Запасные части для соответствующих приборов также регулярно подвозит «Прогресс», не говоря уже о питании для экипажа.
Но снабжение экипажа марсианского корабля — совсем другое дело, и для этой задачи тоже нашлось несколько остроумных решений. Одно из них предлагает создавать и выращивать самим, прямо на борту, всё необходимое для питания и жизнеобеспечения.
Именно этому был посвящен эксперимент, который я наблюдал в 1997 году, когда студентом впервые оказался в Космическом центре имени Джонсона. Растения в процессе фотосинтеза выделяют кислород и воду и поглощают углекислый газ. Расчеты показали, что вырастив десять тысяч побегов пшеницы, можно получить достаточно кислорода для одного человека и одновременно избавиться от углекислоты. Еще лучше то, что проростки пшеницы могут частично служить и источником питания. В Космическом центре четыре волонтера, помещенные в герметичную камеру, довольно долго жили там в автономном режиме, используя эту самовоспроизводящуюся систему жизнеобеспечения, которую выращивали на гидропонике. Все это было бы просто чудесно — если бы не фактор риска: ведь пшеница может не уродиться.
Другой вариант, обсуждавшийся на симпозиуме по освоению космоса в Европейском космическом агентстве, — выращивать водоросли, что и проще, и выгоднее, ведь водоросли богаты белком. А в сочетании с пшеницей они смогут обеспечить космонавтов чем-то вроде пиццы — лепешками с уложенными на них ароматизированными водорослями, значительно снизив тем самым вес и объем продуктов питания и систем жизнеобеспечения, необходимых для полета на Марс.
Помню, как после этой конференции я, широко раскрыв глаза, слушал в баре восторженного француза, специалиста по регенеративным системам жизнеобеспечения. Тот доказывал, что такие системы могут работать, и уже начал объяснять тонкости повторного использования мочи и применения фекалий в качестве источника удобрений.
— Понимаешь, — кричал он, перекрывая царящий в баре гвалт, — этим ребятам, тем, кто полетит на Марс, ведь им же в буквальном смысле придется питаться собственным дерьмом!
***
Если даже это не отвратило вас от мысли о полете, предлагаю подумать еще и о радиационной опасности. Все сходятся во мнении, что фоновая радиация, которой вы подвергнетесь во время полета с Земли на Марс, должна находиться в пределах допустимого — если не случится вспышки на Солнце.
Эти гигантские выбросы плазмы с поверхности Солнца сопровождаются мощными потоками заряженных частиц, которые несутся сквозь космос. Для орбитальных экипажей это не опасно, ведь они находятся под защитой магнитного поля Земли. Заряженные частицы попадают в ловушку его силовых линий и распределяют вдоль них свою энергию, далеко не достигнув орбиты.
Но у корабля, вылетающего за пределы Земли, такой защиты не будет. Солнечная вспышка подобна нейтронной бомбе, разорвавшейся рядом с вами. Энергетические частицы — заряженные ядра атомов гелия, нейтроны, протоны и т.п. — проносятся сквозь человеческое тело, причиняя разрушения и необратимо поражая клетки. При таком облучении от ДНК мало что остается: что произойдет с генетической информацией после массированного обстрела каждой вашей клетки? Да и получившиеся в результате подобной «реставрации» структуры будут опасно нестабильными и едва ли смогут функционировать без сбоев.
Наибольший ущерб понесут популяции интенсивно делящихся клеток: волосяные луковицы, кожа и слизистая оболочка кишечника. Следующей жертвой могут стать клетки спинного мозга, они тоже быстро делятся. Нарастающим дефицитом всех видов кровяных клеток, в том числе отвечающих за свертываемость крови и поддерживающих иммунную систему, объясняются известные каждому симптомы лучевой болезни: выпадение волос клочьями, диарея, синяки на коже и кровоточивость десен. Без защитного экрана при таком уровне радиации остаться в живых невозможно.
Самое скверное, что вспышки на Солнце происходят спонтанно, и мы не можем прогнозировать их с точностью метеосводки. Действенных способов защититься от них тоже пока не изобрели. Корабль со свинцовыми стенками вопроса не решит, даже если удалось бы вывести такую конструкцию на орбиту. Свинец и другие тяжелые металлы эффективно защищают от рентгеновских лучей и более легких частиц. Но для высокоэнергетичных тяжелых частиц он не преграда, а скорее наоборот. Быстрые частицы, несущиеся со скоростью, близкой к скорости света, врезаются в атомы металлического щита и выбивают их, как шары на бильярде. Вылетевшие атомы становятся источником вторичной радиации, столь же смертельно опасной, что и частицы, от которых этот металл должны был защищать.
Один из вариантов спасения — нечто вроде бомбоубежища в космическом корабле, отсек, более устойчивый к радиационным бурям, вызываемым вспышками на Солнце. Такой отсек можно изолировать, но не листами металла, а водяной стеной. Предполагается, что вода очень эффективно ослабляет радиацию солнечных частиц, — однако это лишь гипотеза. Если вы спросите экспертов о радиационной угрозе во время полета на Марс, вам ответят, что пока мы просто недостаточно об этом знаем.
***
Даже если удастся придумать способ защиты от радиации и сконструировать систему жизнеобеспечения, способную хотя бы частично поддерживать себя и восстанавливаться, мы неизбежно вернемся к важнейшему, основному вопросу — необходимости справляться с отсутствием гравитации. Самое длительное в истории пребывание человека в космосе продолжалось 437 дней 17 часов 58 минут и 16 секунд, осуществил его космонавт Валерий Поляков на борту российской космической станции «Мир» в 1994–1995 годах. Когда он вернулся на Землю, состояние его здоровье было признано вполне удовлетворительным по всем параметрам — но нет никакой уверенности, что это гарантировано и другим космическим путешественникам.
Поляков — член клуба избранных. В космосе побывало около пятисот человек. Из них только десятеро провели там больше двухсот дней, и лишь двое — больше года.
Для большинства космонавтов и астронавтов экспедиция в космос длится менее двух недель. Ухудшение здоровья и нарушение различных функций у тех, кто оставался в космосе от трех до шести недель, значительны и варьируют от человека к человеку.
