Вокруг Света - Журнал "Вокруг Света" №11 за 2002 год

Вторая из планируемых четырех аналоговых станций — MDRS приступила к работе в феврале 2002 года в пустыне штата Юта к северо-западу от Хенксвилла. В течение 3 месяцев до мая 2002 года здесь каждые 2 недели сменялись группы исследователей, испытывавшие новые технологии.

В 2003 году будет введена в действие станция «Евро-Марс» — еще один аналог марсианской станции. Цель ее работы состоит в изучении характера взаимодействий членов экипажа и исследовании условий жизни, включая связь между «командой» и «центром управления полетом», а также индивидуальные отношения членов экипажа, отрезанных от семей и привычной жизни на период от 6 до 12 месяцев.

В России также накоплен опыт создания и работы аналоговых станций. В Институте медико-биологических исследований Академии наук еще в 60-х годах прошлого века был создан наземный экспериментальный комплекс в качестве модели для исследований по подготовке марсианского полета. В период с июня 1999-го по апрель 2000-го на этом комплексе в течение 240 дней проводился международный эксперимент SFINСS, в котором принимал участие 21 специалист из России, Франции, Японии, Канады и Германии. Цель проекта состояла в отработке совместных действий международных экипажей, центральное же место в нем занимала психология, если же более конкретно, то анализ взаимоотношений между людьми в условиях изоляции.

Сейчас в Институте рассматривается возможность проведения нового эксперимента, призванного сымитировать полет на Марс, выход на его поверхность, параллельно также предполагается испытать новые технологии.

Для того чтобы подготовить астронавтов к работе на чужой планете, аналоги марсианских станций создаются на Земле. Проект MARS Марсианского общества является первой практической попыткой решить многие из проблем, которые неизбежно встанут перед теми, кто будет осваивать марсианские просторы. Главная его цель — проверить пригодность модуля среды обитания и его роли в будущих полетах, испытать вездеходы, оборудование и технологии, необходимые для выживания на поверхности Марса. 

В настоящее время ведутся интенсивные разработки системы для выращивания на борту космического корабля растений. Модель такой системы уже собрана на заводе компании ROVSING близ Копенгагена и отправлена в Европейский центр космических исследований и технологий, который располагается в Нидерландах. Предполагается, что эта система, названная EMCS (European Modular Cultivation System), отправится в 2003 году на МКС, где и будет проведен ряд экспериментов, предшествующих марсианской экспедиции.

Основным модулем этой системы является климатическая камера, в которой поддерживаются заданные влажность, температура, состав воздуха, интенсивность освещения, подача воды и прочие параметры, от которых зависит рост растений. Той же компанией ROVSING разрабатывается и космическая биолаборатория, основным элементом которой является та же самая климатическая камера. Ей также предстоит путешествие на МКС.

Не исключено, что первыми марсианскими поселенцами будут все-таки не люди, а новая порода светящихся растений. Десять разновидностей крошечных растений горчицы, созданных биоинженером профессором Флоридского университета Робом Ферлом, предположительно должны попасть на поверхность Марса в 2007 году и создать там пригодные для жизни людей условия.

Растения эти генетически закодированы так, что в случае возникновения каких-нибудь проблем будут светиться мягким зеленым сиянием. Причем свой код имеет каждое из них — одни, например, будут светиться при низком уровне кислорода, а другие — при недостатке воды или питательных веществ в почве.

Марс встретит этих зеленых «пришельцев» и экстремальной температурой, и низким давлением воздуха, и жестким ультрафиолетовым излучением, и непривычной почвой, они же, в свою очередь, приспосабливаясь к новой среде обитания, будут подавать сигналы в случае возникновения дискомфорта. Ведь и кислород, и пища, и вода, столь необходимые будущим исследователям, не смогут доставляться с Земли на Марс регулярно, а вот растения дадут возможность обеспечить колонистов всем этим непосредственно на месте, создав замкнутую, поддерживающую жизнь, саморегулируемую биосистему.

Послать же на Марс эти биоинженерные растения специалисты из Научно-исследовательского Центра NASA планируют на борту небольшого космического корабля — «Разведчик Марса», представляющего собой заполненный семенами марсоход, способный вскопать марсианскую почву, добавить в нее удобрения, а затем посадить семена внутри миниатюрной теплицы. Взошедшие растения, борясь за выживание, будут испускать мягкий зеленый свет, посылая те или иные сигналы. Камера, размещенная на борту марсохода, запишет свечение на сигнальное устройство, а затем передаст эти сигналы на Землю.

Конструкция генов светящихся растений состоит из двух частей: чувствительная сторона, обнаруживающая стресс, и сообщающая — вызывающая свечение. Первая из них происходит от гена самого растения Arabidopsis thaliana, члена семейства горчицы (thale cress). Ферл и его коллеги выбрали Arabidopsis потому, что три его характеристики идеально подходят для марсианской миссии (его максимальная высота в 15,2 см позволяет приспособиться к условиям небольшой теплицы, а жизненный цикл — всего 6 недель).

Растения Arabidopsis уже вращаются вокруг Земли на борту МКС как часть независимого эксперимента, призванного установить, как растения реагируют на свободное падение.

Исследователи и конструкторы Европейского космического агентства работают над разработкой еще одной уникальной системы, благодаря которой «отходы» жизнедеятельности человеческого организма смогут превращаться в удобрения. Эта установка, получившая название «Мелисса», предназначена для нужд астронавтов, готовящихся к трехлетнему полету на Марс. Это даст астронавтам возможность выращивать на Марсе привычные для землян овощи. Специалисты Европейского космического агентства утверждают, что строительство прототипа «Мелиссы» будет завершено уже к 2005 году.

Людмила Князева

О влиянии космического окружения на здоровье человека нашему журналу рассказывает ведущий научный сотрудник ГНЦ РФ Института медико-биологических проблем РАН кандидат биологических наук Анатолий Николаевич Потапов:

«Современная космонавтика уже располагает опытом длительного пребывания человека в космосе. Так, врач Валерий Поляков 7 лет назад провел на околоземной орбите почти полтора года. Этого времени вполне достаточно, чтобы долететь до Марса и вернуться обратно. Однако принципиальное отличие марсианской экспедиции от полетов на орбитальной станции заключается в том, что у космонавтов времени на адаптацию не будет, им надо начинать работать на чужой планете сразу же после перелета, а потому к моменту подлета к Марсу они должны быть в очень хорошей физической форме.

К тому же если в предыдущих полетах от Земли их отделяли всего несколько сот километров, то для марсианской экспедиции, которой предстоит преодолеть десятки, а то и сотни миллионов километров, потребуется своеобразный «Ноев ковчег» — космический корабль, существующий полностью в автономном режиме.

Жизнеобеспечение

Для подобного полета необходимо создание системы жизнеобеспечения так называемого замкнутого цикла. И если сейчас на орбиту с помощью грузовых кораблей доставляется необходимый запас воды и продуктов питания, то в длительном полете кораблю, вышедшему за пределы околоземной орбиты, придется рассчитывать только на собственные ресурсы. В первой экспедиции к Марсу возможно использование принципа той системы жизнеобеспечения, которая зарекомендовала себя на станции «Мир» и МКС в течение продолжительного срока эксплуатации, но она несомненно нуждается в усовершенствовании. Эта система основана на принципе физико-химической регенерации воды и получения кислорода методом электролиза.

Излучение

Серьезной опасностью, с которой космонавты столкнутся во время межпланетного перелета и пребывания на Марсе, являются ионизирующие излучения, которые порождают Солнце и Галактика. Землян от губительного воздействия радиации защищают земные атмосфера и магнитное поле, но в открытом космосе человек уже не может использовать эти преимущества. Поэтому учеными проводятся работы по изучению возможной радиационной обстановки в межпланетном пространстве, в том числе исследуются энергии и спектры галактических космических и солнечных лучей, равно как и та опасность, которую они могут представлять для здоровья человека. Входящие в состав лучей тяжелые элементы, например ядра железа, обладают большой проникающей способностью и могут выводить из строя живые клетки. Значительная опасность возникает в том случае, если они «прошьют» зрительный нерв или нервные клетки головного мозга. Отдаленными последствиями радиации могут стать: возникновение катаракты, изменение генетического аппарата клеток организма и возникновение раковых заболеваний. Разработанные на сегодняшний день медицинские препараты — радиопротекторы не способны полностью решить проблему защиты человека от воздействия радиации, поэтому для марсианского корабля необходимо создание надежного радиационного убежища. Эту задачу может выполнять защищенная металлическими стенками большой толщины каюта для отдыха космонавтов, позволяющая снизить дозу космического излучения, в то же время не менее эффективным защитным средством могут служить резервные запасы воды и масса оборудования космического корабля.