|
«Знак вопроса» 2/92
Ждет ли нас красная планета?
КАЗАКОВ Анатолий
Михайлович
Зачем
лететь на Марс
3.
Марсианские хроники
Так, если
помните, Рей Брэдбери назвал книгу рассказов о жизни на Марсе. Но это было
рождено воображением фантаста. А что думают о жизни на Красной планете
специалисты?
Сколько
продуктов надо? Итак, мы с вами разобрались, как и на чем космонавты смогут добраться
до Марса, провести исследования и вернуться обратно. Но мы до сих пор не
касались еще одной важной проблемы. Как бы то ни было, экспедиция продлится
достаточно долго, а человеку свойственно есть и пить каждый день. И дышат
люди безостановочно, поглощая за сутки немалое количество кислорода и выделяя
почти столько же углекислого газа...
Как
обеспечить экипаж всем необходимым? С какими еще проблемами жизнеобеспечения
могут столкнуться космонавты? Давайте попробуем разобраться во всем этом с
помощью специалистов.
«Как
известно, обеспечение сегодняшних пилотируемых полетов строится
преимущественно на использовании запасов. То есть все необходимое для жизни
космонавтов доставляется с Земли, — рассказывал во время одного из своих
публичных выступлений доктор медицинских наук Ё.А.Ильин, представитель
Института медико-биологических проблем. — Системы жизнеобеспечения,
предназначенные для долговременных межпланетных полетов, не могут быть
построены только на принципах запаса. Расчеты показывают, что в год на одного
человека такие системы должны обеспечивать приблизительно 300 кг кислорода,
2,5 т воды, около 390 кг пищи... И при этом надо удалить около 350 кг
углекислого газа и около тонны других отходов...»
Поэтому
для будущих марсианских полетов окажутся более перспективными системы,
основанные на использовании физико-химических и биологических принципов.
Использование
принципа биологического круговорота веществ для обеспечения
.жизнедеятельности человека было предложено еще К.Э.Циолковским, как
естественное следствие его работ по теоретическому обоснованию межпланетных
полетов. Развивая эти идеи, С.П.Королев в 1961 году писал: «Проблема
обеспечения жизнедеятельности в таком полете может быть разрешена лишь путем
создания на борту межпланетного корабля замкнутой экологической системы с
постоянным кругооборотом веществ для обеспечения жизни космонавтов».
Накопленный
в результате исследований и практики опыт уже сегодня позволяет говорить о
некоторых предпочтительных для включения в такую систему жизнеобеспечения
организмах.Так, длительные эксперименты с замкнутыми по газообмену системами
«человек — водоросли» показали, что регенерация атмосферы корабля на 30 — 40,
а то и более процентов может произойти за счет фотосинтеза, осуществляемого
водорослями.
Исследовались
также возможности утилизации в водорослевом реакторе отходов
жизнедеятельности и бытовой воды. Оказалось, что с помощью той же хлореллы
может осуществляться полная регенерация воды из влагосодержащих отходов. В
процессе фотосинтеза микроводоросли поглощают также углекислый газ и образуют
органические вещества, в том числе белки, углеводы, жирные кислоты и
витамины. Если их выделить и очистить по специальной технологии, то они могут
быть использованы для питания человека и животных в условиях длительного
космического полета.
В
космической оранжерее предполагается выращивать такие традиционные культуры,
как свекла, капуста, салат... Одновременно растения поглощают углекислый газ
из атмосферы и выделяют в нес кислород, испаряют влагу, используют для своего
питания минерализированные отходы жизнедеятельности...
Эксперименты,
проведенные нашими космонавтами, показали, что растения в невесомости в целом
развиваются нормально. В частности, на станции «Салют-6» удалось вырастить
растения и даже получить семена следующего поколения. Тем не менее работа эта
пока весьма трудоемкая, выполняется практически целиком вручную, и стало
быть, конструкторам техники ближайшего будущего придется заняться и проблемой
автоматизации оранжерейного хозяйства на космическом межпланетном корабле.
Еще
более сложна проблема космических «ферм». Правда, уже известно, что
невесомость не является препятствием для роста и развития таких организмов,
как рыбы, птицы, некоторые млекопитающие. По предварительным данным,-
продуктивность рыб в космическом полете может на 30 — 40% обеспечить
потребность экипажа в животном белке.
Однако
и здесь еще предстоит разработать такие системы, которые позволят
поддерживать нормальную жизнедеятельность, популяцию тех или иных видов
животных во время полета.
Еще
один барьер, который необходимо преодолеть при подготовке марсианской
экспедиции, — радиационная безопасность. Ведь практически весь полет будет
проходить при отсутствии защитного эффекта Земли, закрывающей орбитальный
корабль от части излучения своей массой, а также геомагнитными полями. Между
тем исследователи предполагают, что за примерно двухлетнее пребывание
человека в космосе при полете на Марс и обратно можно ожидать потерю около
0,1 % нервных клеток в коре головного мозга. Эти клетки будут погублены
ударами излучения, состоящего из атомных ядер так называемого
релятивистского, или галактического, фона. Правда, эта величина заметно ниже
той, что наблюдается при естественном процессе старения. Тем не менее она
представляется существенной, особенно если учесть возможное прохождение этих
частиц через биологически важные скопления нейронов головного мозга".
Повреждение клеток в этом случае может привести к различным патологическим
изменениям в организме с неизвестными пока последствиями.
Поэтому
прежде чем отправлять экспедицию на Марс, необходимо создать на межпланетном
корабле надежное радиационное убежище, решить проблему оперативного
оповещения экипажа о вспышках на Солнце и других источниках повышенной
радиационной опасности. Эффективно обеспечивать радиационную безопаснось
помогут также фармакологические средства, строгий учет и регламентирование
индивидуальных доз облучения членов экипажа, диагностика их состояния с помощью
соответствующих методов и средств обследования.
Необыкновенно
важна также и психологическая подготовка экипажа к полету, связанному с
достаточно высокой степенью риска. Правда, чтобы уменьшить этот риск, многие
специалисты предлагают отправить к Марсу сразу два корабля, которые бы в
случае нужды могли подстраховать друг друга. Кроме того, чрезвычайно важно
создать у экипажа абсолютное доверие к технике, уверенность, что в случае
необходимости они с!ами смогут совершить необходимый ремонт.
Для
этого каждый член экипажа должен быть профессионалом высочайшей квалификации
в нескольких областях науки. Поэтому в состав экипажа должны войти, по всей
видимости, люди зрелые, в возрасте 35 — 40 лет, имеющие богатый
профессиональный и жизненный опыт. Обязательным условием при отборе
кандидатов в марсианскую экспедицию будет и предшествующая космическая
деятельность. Конечно, при этом вовсе не обязательно, чтобы каждый кандидат
принимал участие в длительных полетах, но понимать не понаслышке, а на
основании собственного опыта, что такое космос он должен. Ученые считают, что
достаточно общего космического стажа в полгода, чтобы человек получил
возможность ощутить все нюансы жизни за пределами Земли.
Численный
состав экипажа, по мнению разных специалистов, может колебаться от 4 до 8
человек. Среди них, конечно, должны быть не только высококвалифицированные
пилоты, инженеры по системам жизнеобеспечения, но и врач-клиницист, хорошо
подготовленный как в области'терапии и хирургии, так и в области психологии и
психотерапии.
Без
врача в такую экспедицию отправляться никак нельзя, тем более что уже сегодня
понятно: невесомость создает ряд медицинских, физиологических и биологических
проблем.
Конечно,
за прошедшие годы космической медициной накоплен немалый опыт, получены
знания о влиянии невесомости на те или иные процессы в организме человека.
Пять советских космонавтов имеют общий налет более 200 суток, а Юрий
Романенко пробыл на орбите 430 суток. Но многие проблемы еще не решены:
например, не изучен механизм развития атрофии мышц. То есть, говоря иначе, во
время длительного пребывания в условиях малой тяжести или вообще без нее
нетренированные мышцы начинают уменьшать тонус, массу, а это потом может
обернуться бедами неисчислимыми: у человека будут плохо работать не только
руки, ноги, но и сердце. В условиях невесомости происходит также вымывание
кальция из скелета, вследствие чего кости становятся непрочными, легко
ломаются. Все это надо обязательно иметь в виду при полете на Марс и
возвращении на Землю.
Марсиане
и марсианки. Есть и еще одна проблема, которая вдруг недавно вызвала столько
споров, что о ней, на мой взгляд, имеет смысл поговорить отдельно. Кого
посылать на Марс — мужчин или
женщин?
Некоторые
специалисты, ссылаясь на опыт арктических и орбитальных экспедиций, полагают,
что экипаж должен быть целиком мужским. Именно такой состав, на их взгляд,
может наилучшим образом противостоять всем неприятным неожиданностям,
поджидающим в длительном пути.
Но есть
ученые, и в их числе бывший астронавт М.Коллинз, которые придерживаются
диаметрально противоположной точки зрения.
—
Имейте в виду, — не без юмора замечает Коллинз, — что женщины примерно на
треть легче мужчин, настолько же меньше едят и потребляют кислорода. Так что
это в конечном итоге может обернуться немалой экономией...
Однако
и сам Коллинз, если говорить всерьез, понимает, что лучше всего, наверное,
отправить смешанный экипаж. Психологи подметили, что мужчины в присутствии
женщин значительно меньше склонны впадать в панику при стрессовых ситуациях.
Да и жизнь, даже среди звезд, что ни говорите, без женщин теряет многие
прелести, становится откровенно скучной. А скука, кстати, тоже может привести
к стрессу с совершенно непредсказуемыми последствиями.
«Я с
удовольствием взял бы, к примеру, на Марс свою жену», — говорит американский
астронавт Дж.Фабиан.
В шутке
Фабиана, как это водится, есть доля правды. Его жена работает в системе НАСА,
принимает активное участие в подготовке космических программ. Так что и дома
у астронавта все разговоры — о космосе. А люди, понимающие друг друга с
полуслова, к таким относятся спаянные супружеские пары, могут показывать
чудеса работоспособности и творческой инициативы. Поэтому в космос скоро
отправится первая супружеская пара. Астронавты Джейн и Коллин Патрики
познакомились во время подготовки к полету, полюбили друг друга, и
администрация НАСА не видит смысла разлучать супругов на время полета.
Более того,
рано или поздно в космосе родятся первые дети, и к этому времени нужно
готовиться уже сегодня. Так во всяком случае полагают многие участники
состоявшегося недавно XII Международного симпозиума по гравитационной
физиологии. Тем более что, по свидетельству американского профессора А.Смита,
невесомость никак не влияет на воспроизводимость.
«Несколько
лет назад мы вырастили тридцать поколений кур породы «белый леггорн» в
условиях гипергравитации, — рассказывал профессор. — Выяснилось, что отбор
идет по тем же законам, что и на Земле. Сначала самок мы оплодотворяли
искусственно, и нам постоянно задавали вопрос: почему вы хотите обойтись без
петуха? Тогда мы взяли точно такую же группу курочек и подсадили им самца.
Уровень осеменения в обоих случаях оказался одинаковым. Так что я не вижу
препятствий для нормальной половой жизни в космосе для многих живых существ,
в том числе и человека».
Доктор
биологических наук Л.Серова, тоже проводившая опыты с животными, отметила,
что самцы, находившиеся в центрифуге, значительно хуже переносили перегрузки,
чем в том случае, когда их помещали в камеру вместе с самками. Она полагает,
что нечто подобное может наблюдаться и в человеческом сообществе.
Переходя
к проблемам марсианского полета, Серова ответила: «Первоначально группа
кандидатов, я полагаю, должна представлять собой неженатую и незамужнюю
компанию, в которой как-то начнут складываться отношения. Кому-то повезет,
кому-то нет... Если в компании есть влюбленные, это создает другое настроение
даже для тех, кому не повезло, понимаете?..»
Так что
предположения, появившиеся в печати о том, что, дескать, к Марсу должны
лететь пятеро, причем в состав экипажа должны входить женатые мужчины, жены
которых останутся на Земле, и незамужние девушки, мягко говоря, далеки от
идеала.
Что же
касается долговременных марсианских поселений, так они вообще немыслимы без
смешанного населения — мужчин, женщин, а позже и детей. Только таким образом
— семейной осадой — человечество сможет колонизировать Марс, создать там
настоящую жизнь.
«Однако
будьте осторожны, — предупреждает своим рассказом «Были они смуглые и
золотоглавые» Рей Брэдбери, — ничто не дается просто так...» Люди,
поселившиеся на Марсе, превратившись в марсиан, могут перестать быть
землянами. Другие условия жизни приведут к тому, что и сами люди могут стать
совершенно другими. Появится новая раса.
Ананасы
на Марсе. Впрочем, до той поры еще очень далеко. Прежде чем люди смогут
поселиться на Марсе, надо ведь создать там сносные услоБиядля жизни. Возможно
ли это?
Уже
упоминавшийся Артур Кларк в романе «Пески Марса» утверждает, что эта задача
вполне осуществима. Герои его произведения, живущие поначалу под надувными
куполами, не теряют надежды, что когда-нибудь Марс обретет свою былую
атмосферу, а по пересохшим руслам рек снова побежит вода.
Для
этого, полагают они, надо сделать не так уж много. Они взрывают Фобос,
превратив его из марсианской луны в маленькое солнце. Полученная
дополнительная энергия будет затем использована местными «воздухорослями» для
бурного роста, развития, и как следствие выделится столько кислорода, что со
временем люди на Марсе смогут снять кислородные маски.
Так
пишет писатель-фантаст. Ну, а что думают по этому поводу ученые? Те самые,
которых на Западе называют терраформистами — специалистами по преобразованию
планет.
Они не
утописты. Каждый — специалист в своей области: биологии, планетологии, физике
атмосферы... И все сходятся на том, что уже в начале еле дующего столетия
можно будет приступить к преобразованиям с помощью так называемой планетной
инженерии. Методы ее уже разработаны.
На
Марсе обнаружено достаточное количество необходимых элементов для обеспечения
жизни: вода, свет, различные химические соединения... Марсианская «земля»
тоже вполне пригодна для растений. В общем, дело остается, так сказать, за
малым — надо переделать планету. Как это сделать?
Общая
схема такова. Сначала поверхность планеты предстоит разогреть до плюс 38°С,
чтобы снег и лед на ней растаяли, превратились в воду. А запасов воды на
Марсе не так уж мало — как показывают последние исследования, кроме полярных
шапок, здесь еще есть области вечной мерзлоты, как на севере нашей планеты.
Затем
наступит очередь преобразования атмосферы. Необходимо повысить давление,
добавить кислород, чтобы люди могли обходиться без кислородных масок.
Какими
средствами все это можно выполнить? Профессор К.Ксй, астрофизик, работающий в
НАСА, предлагает, к примеру, использовать хлорфторуглероды. Тот самый фреон и
другие соединения, которые, как полагают, приводят к образованию озоновых дыр
над полюсами нашей планеты. На Земле эти газы грозят нам крупными
неприятностями, так давайте отправим их в ссылку на Красную планету. На Марсе
озона нет, , разрушать там нечего. А вот тепловой экран в атмосфере,
созданный с помощью фреона, через некоторое время приведет к повышению
температуры. А там, глядишь, лет через 50 — 100 дойдет дело и до того, что по
поверхности Марса снова потекут реки...
Конечно,
доставить миллионы тонн фреона на далекую планету — огромная проблема, и
техническая, и финансовая. Поэтому есть, наверное, смысл рассмотреть и другие
варианты повышения температуры. Например, сотрудник НАСА Дж.Оберг предлагает
использовать для той же цели... атомные взрывы! Несколько сот боеголовок
мощностью в 1 мегатонну каждая — из тех, что вскоре, надо надеяться, исчезнут
с лица Земли, —- в космосе могут принести пользу. С их помощью можно будет
изменить траекторию, полета одного из астероидов, орбита которого пролегает
неподалеку от Марса, с таким расчетом, чтобы он врезался в планету. Тепло,
выделившееся при ударе, растопит лед, вызовет испарение многих газов, которые
есть в марсианской почве в замороженном состоянии и необходимы для развития
на ней жизни.
Впрочем,
поскольку использование атомных бомб, что ни говорите, дело опасное, может, стоит
испробовать еще и третий вариант. По мнению канадского биолога Р.Хейнса, на
Марс нужно отправить транспорт /С микроскопическими лишайниками и
водорослями, предоставив им изменять планету. Правда, в самом начале
микроорганизмам потребуется помощь. Вероятно, нужно будет засевать ими
поверхность Марса в несколько слоев. Верхние слои почти наверняка будут убиты
ультрафиолетовыми лучами Солнца, с легкостью прорывающимися сквозь
разреженную атмосферу. Однако нижние за это время, глядишь, успеют приспособиться,
уцелеют и примутся незаметно делать свое благородное дело. По расчетам
Хейнса, лет за 200 — 300 они смогут переработать марсианскую атмосферу
настолько, что в ней появится достаточное количество кислорода. Конечно,
сроки немалые, но ведь и дело затевается грандиозное!
Время
переработки к тому же можно сократить, если воспользоваться достижениями
генной инженерии и создать модернизированные микроорганизмы, которые будут
устойчивы к воздействию солнечной радиации и в то же время станут
размножаться и развиваться исключительно быстро.
Ну а
пока бактерии будут заниматься улучшением атмосферы, люди займутся
строительством жилья, добычей полезных ископаемых, будут налаживать
энергетическое хозяйство... В этот начальный период поселок (или поселки) на
Марсе станут располагаться под пластиковыми куполами, где будет
поддерживаться искусственная атмосфера с достаточным количеством кислорода.
И вот
тут неоценимую помощь колонистам смогут оказать... ананасы! Дело в том, что
эти растения потребляют углекислый газ не днем, как, скажем, те яблони, о
которых поется в известной песне, а ночью. Это позволит им стать
автоматическими регуляторами состава атмосферы на первых изолированных
станциях.
Чтобы
связать потом эти станции воедино, есть смысл воспользоваться идеей доцента
Астраханского педагогического института Г.Полякова и создать на Марсе
уникальную транспортно-энергетиче-скую систему, которая будет работать с
помощью спутников Фобоса и Деймоса.
Вдоль
марсианского экватора и наиболее удобных параллелей прокладываются кольцевые
железные дороги. Со спутников будут спущены высокопрочные силовые тросы,
имеющие на конце якоря. Стоит только прицепить к якорю состав, и Фобос,
движущийся вдоль марсианского экватора, потащит его за собой. А неподалеку от
станции назначения достаточно «отстегнуть» космический якорь и включить
систему торможения.
В
обратном же направлении потащит состав Деймос, имеющий относительно Фобоса
встречное вращение. Таким образом два спутника обеспечат движение поездов в
двух направлениях.
Главное
техническое затруднение при осуществлении своего проекта, которое видит
автор, заключается в тросе. Его минимальная длина должна быть около 6000 км,
и при этом он должен не только выдерживать собственный вес, но и передавать
усилие на вагоны.
Однако уже
сегодня разработаны тросы, способные при диаметре 1 см удерживать на весу при
такой длине около 200 т. Что же касается самой идеи — спутник на привязи, то,
ее хотят опробовать итальянские конструкторы совместно со специалистами НАСА.
Они собират ются с искусственных спутников Земли спускать на тросе длиной
около 100 км специальные аппараты для изучения верхних слоев атмосферы.
Такие
вот горизонты открывают перед будущими марсианами современная наука и техника.
Многие из предлагаемых разработок продуманы настолько хорошо, что некоторые
эксперты полагают: имеет смысл уже сегодня включить их в долговременные планы
НАСА. И надо сказать, что там прислушиваются к подобным пожеланиям.
К читателю
Зачем лететь на Марс
Вступление
1. Шаги к красной планете
2. Дорога на Марс
3. Марсианские хроники
IV. Будущее начинается сегодня
Давайте мечтать (вместо заключения)
|
