Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях - Ханнс-Кристиан Гунга Страница 57

Все эти взятые вместе факторы ведут к тому, что длительный полет в космос даже после многолетней тренировки астронавтов остается чрезвычайно необычной, действительно экстремальной нагрузкой, далеко превосходящей все, что мы переживаем в земных условиях. Как, однако, различаются между собой четыре разных сценария космической миссии: в околоземном пространстве (МКС, полет на низкой орбите, сценарий 1), межпланетный космический полет (транзит, сценарий 2) или пребывание на Луне (сценарий 3) и, наконец, пребывание на Марсе (сценарий 4)? Для начала здесь надо учесть три важных параметра: удаленность от Земли, изменение силы тяжести (g) (микрогравитация, мкg или 10–6g на околоземной орбите, 0 g при межпланетном транзите, 0,16 g на Луне и 0,38 g на Марсе), а также продолжительность путешествия. Различные сценарии миссий неизбежно приводят с точки зрения здоровья, безопасности и благополучия экипажа к различным профилям нагрузок. Помимо этого, они решающим образом влияют на операционное планирование и на технологические решения вплоть до конструкции и оборудования соответствующих космических кораблей или космических станций, причем можно обоснованно исходить из того, что опасности и проблемы сохранения здоровья экипажа будут расти от сценария 1 к сценарию 4, причем очень существенно. Не последнюю роль играет также истинное время телекоммуникации при значительном удалении от Земли; общение в такой ситуации становится во все большей мере неэффективным. Для миссии на Марс это означает временную задержку по меньшей мере 40 минут. Сообщение с Земли до Марса дойдет за 20 минут, а для получения ответа, если он последует немедленно, потребуется еще 20 минут. Очевидно, что при такой задержке становится невозможным никакой осмысленный диалог между Марсом и наземным центром.

Кроме того, сценарии миссий значительно отличаются друг от друга в отношении возможности оказания помощи в случае, например, какого-то неотложного медицинского состояния. С МКС, находящейся на околоземной орбите, астронавта можно эвакуировать на Землю в течение 24 часов. Для того чтобы доставить больного с Луны, потребуется двое суток, и это в принципе возможно. При экстренной ситуации такого рода, возникшей во время транзита к Марсу или на самом Марсе, такая эвакуация исключена. Она при современном состоянии космических кораблей может в лучшем случае потребовать несколько месяцев. Соответственно, сценарии 3 и 4, по необходимости, требуют наивысшей автономности миссии. Это означает, что планирование должно предусматривать присутствие на борту врача, который, возможно, одновременно должен исполнять обязанности командира и доверенного лица для членов экипажа.

Риск от воздействия излучения значительно повышается при переходе от сценария 1 (пребывание на околоземной орбите) к сценариям 2, 3 и 4, если не принять соответствующих защитных мер, например строительства укрытий на Луне и Марсе в виде систем подземных туннелей. Но прежде чем думать о строительстве туннелей для нашей защиты от воздействия космического излучения, надо подумать и о другой, не менее важной задаче, о том, какие еще сохраняющие жизнь системы необходимы для гарантированного выживания в условиях космического пространства, – и это весьма длинный список!

Системы жизнеобеспечения космических кораблей получили от создавших их инженеров самые разнообразные наименования: Закрытая эквилибрированная биологическая акватическая система (Closed Equilibrated Biological Aquatic System), Биорегенеративная система жизнеобеспечения (Bioregenerative Life Support System, Atmosphere Revitalization Subsystem), Система экологического контроля и жизнеобеспечения (Environmental Control and Life Support System) или Закрытая экологическая установка для контролируемых экологических систем жизнеобеспечения (Controlled Ecological Life Support Systems Closed Ecology Facility). Общим для всех этих систем становится то, что они, с одной стороны, включают в себя защитные компоненты, например удаляя из атмосферы корабля углекислый газ, который образуется в человеческом организме в ходе обмена веществ, а с другой – за счет физико-химических процессов обогащают эту атмосферу жизненно необходимым нам кислородом. Одновременно в этих системах есть и элементы жизнеобеспечения: они должны создавать энергетические субстраты, пригодные для употребления в пищу. Эти Биорегенеративные системы жизнеобеспечения (Biological Life Support Systems) должны использовать в работе фотосинтез, в ходе которого из углекислого газа и воды под действием световой энергии образуются углеводы и кислород, то есть создается химическая энергия. Для того чтобы быть полностью функциональной и работоспособной, эта система нуждается в достаточной концентрации углекислого газа в атмосфере, как и в поддержании других параметров среды, например соответствующей влажности почвы, температуры, барометрического давления и освещения светом необходимых длин волн. Сельскохозяйственные культуры этих искусственных систем по большей части высаживаются на кораблях в виде монокультур, чтобы растения не были связаны с природными биотопами, что, как известно по земному опыту, чревато определенным риском. Самый большой недостаток и самая большая трудность, связанные с такими системами, – это отсутствие силы тяжести, поскольку в большинстве разработанных до сегодняшнего дня систем используются земные растения. В росте они проявляют гравитропность, то есть качество роста зависит от силы тяжести; в условиях невесомости они в предпринятых до сих пор попытках растут плохо, не растут совсем или не приносят съедобных плодов. Вероятно, причиной выступает отсутствие в невесомости тепловой конвекции вокруг корней растений. По этой причине и были среди прочих разработаны системы типа CEBAS, где используется водная среда, в которой выращивают негравитропные растения, продуцирующие, помимо растительного материала, и животный белок.

В обозримом будущем, вероятно, не удастся создать замкнутую систему, с которой можно будет снимать урожаи. Почему? В одном месте этой системы в нее надо что-то добавлять, а в другом – что-то удалять. Системы такого типа называют полуоткрытыми. Корректировка работы таких систем требует энергии, чего хочется избежать, и поэтому инженеры продолжают работать над созданием закрытых систем. С точки зрения физиологии питания разнообразный рацион защищает от дефицитов. Поэтому врачи и психологи ратуют за как можно большее разнообразие свежей, производимой самими астронавтами пищи. Это важно и с психологической точки зрения, так как посев и сбор урожая служат отвлечением от монотонности существования в условиях космического полета и помогают не только реагировать, но и действовать.

Это может показаться удивительным, но самой частой жалобой, которую предъявляют астронавты во время длительного пребывания в космосе, становится потеря аппетита. Именно поэтому так много делается для улучшения питания астронавтов. Сегодня звездные повара в сотрудничестве с учеными-диетологами создают разнообразные дневные меню, а астронавту, уже за месяцы до начала миссии, подбирают любимые блюда, так называемые бонусные блюда (bonus food) или специальные блюда (special meals) для особых торжественных случаев. Будущий немецкий астронавт Маттиас Маурер, который должен отбыть на МКС в конце 2021 года, возьмет с собой особое блюдо своей малой родины, Саарланда: рагу из оленины и хориш, предложенные шеф-поваром таверны в Перль-Борге Кристианом Хайнсдорфом. Ему придется сделать это блюдо на сертифицированном предприятии по строго определенным правилам и законсервировать способом, пригодным для