Всё о космических путешествиях за 60 минут - Пол Парсонс
Космически полет никогда не потерпит недобросовестности, некомпетентности и пренебрежения.
Джин Кранц, руководитель полетов в NASA (1967)
Некоторые из этих встречающихся на орбите вокруг Земли частиц являются естественными микрометеороидами (крошечными каменными обломками), но, что удивительно, большинство из них – искусственный космический мусор: от кусков отброшенных ступеней ракет и упавших инструментов до фрагментов отработавших спутников и даже замерзшей мочи. Двигаясь со скоростью почти 8 км/с, 5-граммовый болт заключает в себе такое же количество энергии, что и груз массой 200 кг, упавший с вершины 18-этажного здания.
На такой скорости даже частички краски могут ударять как сверхзвуковая шрапнель. И подобное случалось. В 1983 году крошечная частичка оставила сильную вмятину на лобовом стекле шаттла «Челленджер». А в 2007 году кусок космического мусора пробил 6-миллиметровое отверстие в одной из радиаторных панелей шаттла.
По оценкам Европейского космического агентства (ЕКА), существует примерно 900 000 единиц космического мусора более сантиметра в поперечнике и миллионы осколков меньшего размера. United States Space Surveillance Network («Сеть космического наблюдения США»), или SSN, в настоящее время отслеживает около 20 000 объектов на орбите вокруг Земли, лишь 2000 из которых являются действующими космическими аппаратами. Когда SSN обнаруживает объект, проходящий слишком близко к действующему космическому аппарату (обычно определяются столкновения с вероятностью, превышающей 1 к 10 000), она предупреждает диспетчеров, чтобы те помогли последнему уклониться. МКС должна делать это в среднем один раз в год.
SSN может отследить куски мусора размером не менее 10 см. Чтобы справиться с более мелкими фрагментами, от которых нельзя увернуться, на МКС установлены щиты Уиппла, названные в честь американского астронома Фреда Уиппла, предложившего эту идею. Они состоят из разнесенных экранирующих слоев, которые разбивают столкнувшийся с ними кусок космического мусора и распределяют его фрагменты по более обширной области. Изменение удара – превращение пули в выстрел дробью – облегчает корпусу станции его поглощение. Корпус МКС выполнен из алюминия, армированного слоями керамической ткани Nextel, похожей на кевлар (он используется в бронежилетах).
Скрытая угроза[9]
Куски мусора не единственная угроза, с которой сталкиваются космонавты. Существуют и другие, в том числе невидимые. И одна из них – радиация. Она чрезвычайно опасна в космосе, особенно при длительных полетах, и, пожалуй, это наиболее сложная проблема из тех, что препятствуют нашим планам отправлять людей-исследователей на другие планеты Солнечной системы.
Бо́льшая часть вредного излучения в глубоком космосе представляет собой высокоскоростные субатомные частицы. Они либо выбрасываются Солнцем во время таких событий на его поверхности, как солнечные вспышки и выбросы корональной массы, либо являются космическими лучами сверхвысоких энергий, которые рождаются за пределами Солнечной системы – или даже за пределами нашей галактики. Взрывы сверхновых, знаменующие гибель очень крупных звезд, – тоже один из их возможных источников.
Большинство этих радиационных частиц электрически заряжены, что, безусловно, хорошая новость для нас здесь, на Земле, так как они сталкиваются с магнитным полем планеты. А те, что проходят сквозь него, в значительной степени поглощаются атмосферой. Однако в космосе все по-другому, и космонавты оказываются особенно уязвимы.
Члены экипажей «Аполлонов» сообщали, что наблюдали случайные яркие вспышки, которые, как они полагали, были вызваны частицами излучения, воспринятого их глазами. Программа «Алоллон» и вовсе однажды, что называется, увернулась от пули. Сильная солнечная буря, достаточно мощная, чтобы вывести из строя электрические сети на Земле, разразилась в августе 1972 года – прямо между полетами «Аполлона-16» и «Аполлона-17». Если бы она произошла во время одного из них, то привела бы к смерти астронавтов или тяжелой лучевой болезни у них.
По оценкам специалистов, в течение полета на Марс человек может получить до 700 раз большую дозу радиации, чем за то же время Земле. Имеются также свидетельства, что космонавты больше подвержены риску развития катаракты и сердечных заболеваний в пожилом возрасте, что может объясняться воздействием радиации. К этому стоит добавить также более высокую вероятность образования злокачественных опухолей и повреждения нервной системы при продолжительных полетах.
Доза излучения, которую человек получает за один день в космосе, эквивалентна той, что он получает на Земле в течение целого года.
Марко Дюранте, физик (2019)
Самый простой способ ограничить радиационное облучение в космосе – регулярная смена экипажа. Это довольно просто устроить на МКС, где средняя продолжительность пребывания космонавта составляет около шести месяцев. Однако для глубокого космоса такой частоты недостаточно. МКС окружена дополнительной защитой, поскольку низкая орбита удерживает ее внутри естественного щита, обеспечиваемого магнитным полем Земли, которое отклоняет заряженные частицы излучения, тогда как пилотируемый полет на Марс означает многомесячное пребывание в открытом космосе без возможности укрыться.
Конечно, экранирование может блокировать излучение, но экраны тяжелые, а когда речь идет о запуске чего-либо в космос, больший вес означает больше топлива, а следовательно, и денег. В случае с МКС был достигнут компромисс: там есть один экранированный модуль, где экипаж может укрыться во время интенсивной солнечной активности. Другая возможность – лекарства, способные замедлить скорость распространения повреждений ДНК, которые могут привести к развитию рака, и дающие клеткам время на восстановление.
Сейчас разрабатывается также еще одна идея – создание искусственного магнитного поля, похожего на магнитное поле Земли, вокруг космического аппарата для отражения частиц излучения. Раньше считалось, что для реализации этой идеи искусственное магнитное поле должно быть многокилометровым в поперечнике и потреблять мегаватты мощности. Но исследователи из Лаборатории Резерфорда – Эплтона в Великобритании с помощью экспериментов и компьютерных расчетов обнаружили, что достаточно гораздо более скромного поля – достигающего всего 100 метров в поперечнике. В настоящее время они работают с NASA и другими организациями, занимающимися космическими исследованиями, над созданием такого поля, которое может стать важнейшей технологией, обеспечивающей долгосрочные полеты человека в космос.
Истинная смелость заключается не в том, чтобы в ожидании полета сидеть на 6 миллионах фунтов огня и грома, перед тем как покинуть эту планету. Истинная смелость – в стойкости… настойчивости, подготовке и вере в себя.
Роналд Макнейр (1984)
Путь домой
У большинства людей, которые отправляются в космос, есть своего рода
