Чем опасен полет на Марс?
О полёте на Марс человечество мечтало задолго до гагаринского подвига. Пионер германского и американского ракетостроения Вернер фон Браун полагал, что человек ступит на Красную планету уже в 1965 году. С тех пор назывались разные даты, и всегда они отстояли от текущего момента лет на двадцать. Минуло неприлично много времени, однако завтра так и не наступило.
Отчасти это объясняется тем, что нет такого пункта назначения, как космос. Выход на земную орбиту, полёты на Луну или Марс — всё это очень разные мероприятия. Мы ещё в самом начале космической эры, и на первый план выходит задача построения кораблей, которые не развалятся при старте, — и она до сих пор далеко не всегда успешно решается. Путешествие на Марс заставляет специалистов ломать голову над проблемой иного порядка, поскольку это уже не спринт, а марафон, и фокус смещается с аппаратуры на человеческий организм. Даже такая, казалось бы, рутина, как невесомость, которая уже больше пятидесяти лет никого не удивляет, становится серьёзным препятствием.
Земная жизнь на протяжении трёх с половиной миллиардов лет эволюционировала при неизменной силе тяжести. Уберите гравитацию, и вы обнаружите, что у вас совсем другое тело — незнакомое, чужое. Прежде чем рассуждать об опасностях, которые несёт с собой космическое излучение во время полёта на Марс, давайте разберёмся сначала с этим, призывает в своей новой книге «Экстремальная медицина» (Extreme Medicine) Кевин Фонг, профессор Университетского колледжа Лондона (Великобритания) и специалист по космической медицине, работавший в том числе с НАСА.
Пока мы ходим по земле, сила притяжения остаётся незаметной. Нам кажется совершенно естественным, что мы приклеены к поверхности Земли. Но стоит нам хотя бы повиснуть на турнике, не говоря уже о прыжках с парашютом, как гравитация немедленно начинает требовать к себе внимания.
На самом деле всё наше тело — результат адаптации к этой силе. Без четырёхглавой мышцы бедра, ягодиц, икр, мышцы, выпрямляющей позвоночник, мы с вами сейчас не стояли бы прямо, а приняли бы позу эмбриона. Эти мышцы созданы постоянными упражнениями, которые мы совершаем ежедневно, не придавая этому значения. Вот почему плоть, составляющая основную часть бедра, а также расширяющая и укрепляющая колено, изнашивается раньше остального организма. В экспериментах, когда мышей отправляли в «космос», более трети массы четырёхглавой мышцы терялось всего за девять дней!
Кости тоже продукт силы притяжения. Нам кажется, что скелет — это просто основа, на которую натянуты мышцы, или что-то вроде доспехов. Однако на микроскопическом уровне скелет — динамичная система, которая постоянно изменяется в зависимости от гравитации, стремясь защитить кость от растяжения. Отсутствие силы тяжести приводит к остеопорозу. А поскольку 99% нашего кальция хранится именно в костях, он, став ненужным, попадает в кровоток, вызывая новые проблемы, от запора и почечнокаменной болезни до психотической депрессии.
На этом биологическая адаптация к силе тяжести не заканчивается. Когда мы встаём с кровати, сердцу (а это мышца) приходится преодолевать гравитацию, закачивая кровь в сонную артерию, ведущую к мозгу. Чем больше вы валяетесь на диване, тем труднее сердцу справляться с этой задачей.
Далее, во внутреннем ухе расположена система акселерометров — отолиты и полукружные каналы. Своими данными она делится с глазами, сердцем, суставами и мышцами, и это тоже результат гравитации. Представьте, что мир вокруг вас тошнотворно покачивается: довести себя до такого состояния можно не только болезнью, наркотиками и ядами, но и попаданием в невесомость.
Есть и другие неприятности, природа которых не вполне ясна: падает количество эритроцитов, провоцируя анемию, ухудшается иммунитет, замедляется затягивание ран, расстраивается сон.
Наконец, нужно как-то решить вопрос с жизнью как таковой. За счёт чего экипаж будет жить в космосе почти три года? Производить кислород можно электролизом воды, но запасы этой драгоценной жидкости надо всё время восполнять. Другой вариант — выращивать пшеницу, которая не только даст нужное количество кислорода, но и удалит из воздуха углекислый газ, а также станет источником пропитания. Вот только какова вероятность того, что пшеница возьмёт и погибнет?
Третье предложение всерьёз обсуждалось на одном из симпозиумов Европейского космического агентства. Водоросли! С ними проще, чем с пшеницей, а в остальном они столь же выгодны во всех отношениях. Водоросли — источник белка, а питаться они будут естественными отходами самих космонавтов.
И только в последнюю очередь г-н Фонг предлагает подумать о радиации. Уровень облучения на пути к Марсу оценивается в пределах нормы, но только в том случае, если не будет вспышки на Солнце. Оболочка космического корабля из свинца и прочих тяжёлых металлов не спасёт вояжёров от высокоэнергетических тяжёлых частиц.
Но даже если удастся защититься от радиации и наладить жизнеобеспечение, всё равно придётся вернуться к невесомости. К счастью, специалисты это прекрасно понимают. Самый простой способ имитировать отсутствие гравитации — уложить человека в постель на продолжительное время. Из этих экспериментов выросла следующая идея: прописывать будущим космонавтам невесомость в небольших, но мощных дозах. НАСА уже проводило такие опыты, и первые результаты обнадёживали: сердце и мышцы удаётся защитить. Скорее всего, костям это тоже пойдёт на пользу, а вот внутреннее ухо нужно тренировать как-то иначе.
Увы, все эти смелые мероприятия проводились до того, как бюджет НАСА резко сократили...