Антон Первушин - Марсианин: как выжить на Красной планете

Имеются и другие опасные космические факторы, влияние которых на человека, животных и растения изучены крайне слабо. На Земле и низких околоземных орбитах мы защищены от воздействия космических частиц незримым толстым «щитом» магнитных полей, задерживающих их в радиационных поясах. В межпланетном пространстве от потока частиц космонавта защищает только тонкая стенка корабля.

Чтобы разобраться, какие дозы радиации опасны, воспользуемся устаревшей, но весьма наглядной единицей измерения – биологическим эквивалентом рентгена (бэр). Один бэр соответствует такому облучению живого организма, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при получении дозы гамма-излучения в один рентген. Для работников атомных электростанций, которые постоянно работают с источниками ионизирующих излучений, медицинскими нормативами установлен предел в 30 бэр в год, что на два порядка выше естественного фона у поверхности Земли. Для советских космонавтов был установлен норматив 150 бэр в год, причем однократная доза «оправданного риска», которую космонавт мог получить, например, при выходе в открытый космос в условиях солнечной вспышки, не должна превышать 50 бэр (к развитию лучевой болезни гарантировано приводит однократная доза в 100 бэр). Сегодня установлены более жесткие нормативы: для российских космонавтов – 66 бэр в год, для американских астронавтов – 50 бэр в год. В реальности космонавты, работающие на Международной космической станции, «набирают» от 0,1 до 0,8 бэр в сутки, что с учетом неравномерности получаемых доз считается приемлемым. Во время рекордной по интенсивности вспышки на Солнце, которая произошла 20 января 2005 года, экипаж МКС «поймал» по 1 бэр, что примерно соответствует облучению во время посещения рентгеновского кабинета.

Но это на орбитальной станции, которая имеет неплохую защиту и прикрыта магнитным полем Земли. Что будет с дозой и космонавтами в дальнем космосе, если произойдет сравнимая по мощности вспышка? Точно не может сказать никто. Считается, что если бы в момент этой вспышки космонавт находился на Луне, то он получил бы довольно серьезную дозу: 35 бэр внутри корабля и 400 бэр в скафандре на поверхности – последняя названная доза почти неизбежно привела бы к лучевой болезни со смертельным исходом. Но даже без вспышек экипаж межпланетного корабля будет подвергаться воздействию солнечных и галактических лучей. Исследования, проведенные аппаратом «Марс Одиссей», показали, что на орбите Марса суммарное излучение примерно в два с лишним раза больше, чем на орбите МКС, и составляет 0,22 бэр в сутки. А поскольку Марс имеет очень слабое магнитное поле (примерно в 800 раз слабее земного), то примерно такую же дозу космонавты будут получать, высадившись на поверхность. Элементарный расчет показывает, что если экспедиция продлится два года, то ее участники наберут 160 бэр, что находится за пределами современных нормативов.

Причем следует помнить, что радиация оказывает вредоносное воздействие не только на людей, но и на животных, и на растения. Скажем, биологи установили, что наиболее подходящими растениями для космической оранжереи являются картофель, фасоль, свекла и салат – но эти же растения оказались наименее устойчивы к ионизирующей радиации.

Еще меньше, чем о воздействии радиации, известно о том, как повлияет на наши организмы длительное нахождение вне геомагнитного поля (гипомагнитная среда). На Земле все организмы находятся в магнитном поле – 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. Придется спроектировать, построить и испытать некую систему, которая создавала бы на межпланетном корабле магнитное поле, близкое по напряженности полю Земли, одновременно защищая экипаж от космического излучения. Однако эта задача с точки зрения технического воплощения будет посложнее искусственной «гравитации». Расчеты показывают, что для эффективной электромагнитной защиты корабля объемом 100 м 3понадобится соленоид диаметром 4 м и длиной 2 м, причем его потребляемая мощность составит 2000 мегаватт! Где взять такую бездну энергии? Похоже, все-таки придется обойтись классической защитой – толстыми стенками корабля, которые хоть и утяжелят его, но не будут требовать огромной энергии. Что касается биологической «зависимости» от магнитного поля, то этот вопрос еще требует изучения – на Земле и в космосе.

Все эти проблемы необходимо решить еще до того, как начнется подготовка к пилотируемой экспедиции на Марс. Нет уверенности, что мы все знаем о коварстве невесомости и научились компенсировать ее вредоносное воздействие. Нет надежной автономной биосферы, не определен ее элементарный состав. Нет проверенной в деле защиты от космических лучей и солнечных вспышек. Нет данных о влиянии природного магнитного поля. Вопросов очень много. И лететь на Марс, не получив твердый ответ на каждый из них, будет форменным самоубийством.

Пока национальные космические агентства решают многочисленные проблемы, развивают внеземную инфраструктуру и обсуждают варианты межпланетных полетов, энтузиасты готовятся к полетам на Марс частным порядком. И если раньше такие инициативы никогда не выходили за пределы личных фантазий, то сегодня, по мнению экспертов, за такими инициативами стоит будущее. Частная космонавтика, словно в романах начала ХХ века, с каждым днем набирает авторитет и расширяет свои возможности. Вполне возможно, что именно она будет определять стратегию межпланетной экспансии в ближайшие десятилетия.

Помимо программы освоения Марса, предложенной НАСА, в США широко обсуждаются проекты, разрабатываемые инженером-конструктором Робертом Зубриным, президентом международного «Марсианского общества» («Mars Society»).

Один из первых альтернативных проектов пилотируемой экспедиции на Марс под названием «Афина» («Athena») Роберт Зубрин разработал в 1996 году. Он предусматривал выведение на ареоцентрическую орбиту долговременной станции на двух человек. Наличие астронавтов-исследователей вблизи Марса позволило бы устранить проблему запаздывания сигнала, с которой сталкиваются операторы, управляющие марсианскими аппаратами с Земли.