Антон Первушин - Кто угрожает России? Вызовы будущего

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 поведения 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.

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 была 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, что 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 так, что человек переставал чувствовать дискомфорт. 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 с два десятка 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.

Следует также отметить, что до сих пор ни одно живое существо (микроорганизмы не в счет) не побывало за орбитой Луны. Это 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.

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.

В данной ситуации куда более логичным выглядит не заниматься многомесячными наземными экспериментами, посадив добровольцев в изолированную бочку, а сосредоточиться на получении ответов на вышеперечисленные вопросы. Для начала – отправив в межпланетный полет несколько аппаратов с биологическими образцами.