Пока одни ученые изобретают колесо, другие доказывают, что человечеству оно не поможет
Если человек пока не может отправиться во Вселенную далеко и надолго по техническим причинам, то в собственных мыслях он ничем не ограничивает будущие просторы. В первую очередь взгляд останавливается на ближайших соседях – Луне и Марсе. Насколько достижима цель основать там постоянные автономные поселения?
Согласно проекту десятилетней космической программы Роскосмос планирует в 2018 году развернуть работы по созданию прототипа собственной лунной базы. Американцы нацеливаются на колонизацию Марса. Китай с Японией верстают соответствующие лунные программы. Если предположить, что за технической стороной рано или поздно дело станет, а основания для этого есть, то вопрос о способности человеческого организма к длительному пребыванию в космическом пространстве остается открытым.
Форма и содержание. В теории
Между тем стремление мыслящего существа вырваться за пределы тверди далеко не праздно. Что станет с нашей планетой уже через несколько десятков лет? Хватит ли нам угля, нефти и газа? Сможем ли мы прокормить себя? Каковы могут быть последствия демографических взрывов? Сотни тысяч писем с подобными вопросами приходят в соответствующие комиссии и комитеты ООН.
“По утрам влага конденсировалась на стеклянной крыше и искусственным дождем падала вниз. Спустя некоторое время пустыня стала зарастать травой”
Уже сейчас с математической точностью подсчитаны все без исключения земные ресурсы. И можно спрогнозировать, как долго человек будет существовать на нашей планете «безбедно». Ведь согласно расчетам углеводородных источников энергии хватит только на 80–140 лет. Не обнадеживают и запасы урана. По некоторым данным, его осталось всего на несколько десятилетий добычи.
Ясно, что не сегодня завтра нам придется покинуть насиженные места и напрямую столкнуться с проблемой воспроизводства жизни во Вселенной.
Таким образом, пилотируемые экспедиции, которые сегодня готовятся к ближайшим небесным объектам, нельзя рассматривать как чисто научные эксперименты. Напротив. Такие полеты – часть практического решения задачи создания условий для жизни за пределами Земли.
Если человечество станет упорствовать в своем стремлении остаться на планете, единственным решением проблем будут, по-видимому, принудительные политические меры по распределению ресурсов, уже сейчас недостаточных для удовлетворения мировых потребностей. Это неизбежно посеет семена раздора между народами. Альтернативу ученые видят в создании космических городов.
Международное научно-техническое сообщество, которое включает ученых, инженеров, социологов и экономистов из 29 стран, занимается разработкой концепции таких поселений с 1975 года. Специалисты считают, что богатый опыт орбитальных полетов, особенно советских станций «Салют» и российского комплекса «Мир», позволяет говорить о создании колесообразного поселения диаметром около 1,6 километра. Вся конструкция вращается вокруг своей центральной оси для создания искусственной силы тяжести. Предполагается, что внутри одного колеса, или тора, разместятся 10 000 человек со всем необходимым для жизни, включая магазины, школы, промышленное и сельскохозяйственное производство замкнутого цикла.
Огромное кольцевое зеркало, парящее над поселением, фокусирует солнечные лучи на другом кольцевом зеркале, которое в свою очередь отражает свет в прорези специальных окон для освещения сельскохозяйственных плантаций. По оси колеса вынесено на стержне высокоавтоматизированное промышленное предприятие по переработке сырья (лунных пород) в условиях невесомости с использованием солнечной энергии.
Ученые предполагают воспроизвести в поселении условия жизни, подобные земным. Однако атмосфера хотя и должна содержать такое же количество кислорода, как на Земле, по проекту могла бы включать в состав несколько меньше половины нормы азота. Атмосферное давление будет примерно вдвое ниже, чем привычное человеку, находящемуся на уровне моря, и это позволит свести к минимуму вес конструкции, во много раз упростит сборочно-монтажные работы.
Ими займутся умные роботы-манипуляторы наподобие созданной в 2001 году петербургскими кибернетиками механической руки для обслуживания Международной космической станции. Робот, оснащенный специальной компьютерной программой, не требует оператора. Он обладает техническим зрением, ультразвуковым и гамма-локатором, то есть способен «видеть» и «чувствовать».
Поскольку производство продовольствия является важнейшей особенностью любого самообеспечиваемого общества, в поселении применят интенсивные методы ведения сельского хозяйства. Основой его будут зерновые и другие культуры, которые растут тем быстрее, чем больше получают света, а в космическом колесе посевные площади могут быть под солнцем круглые сутки.
Когда же люди смогут отпраздновать первое новоселье в таком доме? Наиболее оптимистический прогноз принадлежит американскому физику, профессору Принстонского университета Джеку Нейлу. Он предсказывает, что первое космическое поселение будет сооружено после основания лунной рудодобывающей базы в первой четверти XXI века. Примерно к 2100 году может сформироваться целое созвездие обитаемых «колец» с быстро развивающейся технологией, способной обеспечить проживание сотен тысяч землян.
Привлекательность идеи заселения космоса заключается не только в овладении необходимой техникой. Прежде всего это реальная возможность для человечества сделать очередной шаг в своем прогрессе, не нарушая хрупкое экологическое равновесие на Земле. И, конечно, шанс выработать новые общественные структуры, основанные на принципах истинной взаимозависимости и заботы о сохранении ресурсов и экологии. Можно также предположить, что люди различных культурных традиций и даже верований смогут жить в своих космических поселениях и строить судьбу по собственному усмотрению.
На практике
Оптимизм профессора Нейла, безусловно, заразителен, однако жизнь, вернее, способ ее существования приземляет эти заоблачные проекты.
Одним из ключевых условий нормального развития является наличие силы тяготения. Между тем американские исследования говорят о том, что люди, долгое время проведшие в космосе, страдают от потери костной массы. Наблюдения за состоянием 13 астронавтов, каждый из которых провел полгода на МКС, показали, что прочность их скелета уменьшилась в среднем на 14 процентов по сравнению с соответствующими показателями до полета. Трое потеряли до 30 процентов костной массы, что сравнимо с состоянием пожилой женщины, страдающей от остеопороза. Это такое заболевание, при котором кости теряют прочность, становятся более хрупкими и могут легко ломаться.
Можно ли создать искусственное земное притяжение? Теоретически – да. Но на практике еще не проводилось экспериментов по изучению реакции людей на искусственную силу тяжести.
Отличительной чертой любых замыслов, как правило, является их несоответствие многим жизненным реалиям. Американцы в первой половине 90-х решили фундаментально проверить так легко уместившуюся на бумаге теорию создания многотысячных самодостаточных космических поселений. Программа называлась «Биосфера-2» – с учетом того, что под первым номером стоит сама планета Земля.
С 26 сентября 1991 по 26 сентября 1993 года в пустыне штата Аризона состоялся впечатляющий эксперимент. Восемь человек – четверо мужчин и столько же женщин провели в специальном комплексе два года в полной изоляции. Связь поддерживалась исключительно через компьютер.
Сам комплекс представлял собой грандиозное сооружение на площади в несколько гектаров. По существу впервые искусственно создали замкнутую биосферу для моделирования процессов, происходящих в естественных экосистемах Земли. Комплекс оранжерей, полностью изолированных от окружающей среды, занял около 1,5 гектара, объем атмосферы составил примерно 204 000 кубометров воздуха. В гигантский «парник» поместили около 3000 видов животных и растений. Внутри лаборатории росли деревья, кустарники и травы, дававшие 46 видов растительной пищи, имелись пастбища коз, свинарники, курятники, в искусственных водоемах плавали рыбы и креветки.
Было воссоздано семь различных биомов: тропический лес, пустыня, саванна, океан с небольшим коралловым рифом и мангровым эстуарием, агроценоз, в котором колонисты выращивали продукты питания (овощи, фрукты и скот), а также жилой блок. Видовой состав живых организмов был подобран, чтобы наилучшим образом имитировать биосферный круговорот веществ, включающий продуцирование и разложение органики, в том числе и естественную переработку отходов жизнедеятельности людей.
Надо сказать, что жизнь в этом ковчеге как-то сразу не задалась. Через пару недель одна из участниц отрезала себе палец при работе на сельскохозяйственном оборудовании. Попытки пришить палец окончились неудачей, и женщине пришлось покинуть эксперимент. Может, это обстоятельство или страх перед дальнейшими испытаниями подорвал дух участников эксперимента. Довольно быстро команда разбилась на две противоборствующие группы. Это сильно мешало нормальному ходу исследований. Примечательно, что и сегодня люди из разных групп избегают встреч.
Главная проблема оказалась в том, что провалилась попытка воссоздать земную атмосферу. Как выяснилось, растения неспособны вырабатывать необходимое количество кислорода. Содержание О2 в атмосфере комплекса снизилось с 21 до 15 процентов, в результате пришлось подкачивать из внешней среды. Два года участники эксперимента жили в условиях постоянного кислородного голодания – люди теряли в весе и задыхались.
Другой проблемой стало то, что микроорганизмы и насекомые начали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур. Кстати, проектировщики не предусмотрели такого явления, как ветер: оказалось, что в отсутствии его давления механические ткани древесины получались недоразвитыми. В результате стволы и ветви становились хрупкими, ломались под тяжестью собственного веса.
С питанием тоже все было не совсем гладко. Площади агроценоза «Биосферы» оказалось недостаточно, чтобы обеспечить восемь человек пищей в нужном количестве. Для решения этой проблемы пришлось увеличить плотность засева зерновых, а также высадить в тропическом лесу бананы и папайю.
Третья проблема, которая значительно осложнила жизнь людей, – неконтролируемый рост численности насекомых-вредителей. Пищевые цепи оказались неполными, а использование ядохимикатов исключалось, так как процессы самоочищения в таких небольших экосистемах проходят очень медленно и отравление всех обитателей, в том числе и людей, было бы неизбежно. Отечественные огородники поймут американских «коллег», которым пришлось вручную собирать колорадских жуков, а также разводить их естественных врагов.
Биом пустыни просуществовал недолго. По утрам влага конденсировалась на стеклянной крыше «Биосферы-2» и искусственным дождем падала вниз. Спустя некоторое время после начала эксперимента пустыня стала зарастать травой.
Лучи смерти
Если искусственную атмосферу, включая так необходимый ветер, можно создать, так как известна сама проблема, то как противодействовать космической радиации, пока неизвестно. Не до конца выявлены, а тем более изучены все возможные последствия длительного пребывания человеческого организма вне атмосферы с ее естественной защитой.
Даже марсианская экспедиция, которая для НАСА является особой мечтой, пока остается загадкой с точки зрения последствий для участников. Так, эксперты по радиации Университета штата Невада убеждены, что раковые заболевания, которые могут развиться в результате, вероятнее всего, будут весьма опасными. Ученые пришли к выводу, что типы опухолей, образующихся в результате воздействия космических лучей, являются более агрессивными, чем те, которые возникают от других форм радиации.
Проблема в том, что никто точно не знает, какое количество радиации является слишком большим. Скажем, накоплено немало данных о вероятности возникновения ракового заболевания у человека, подвергшегося воздействию поражающих факторов ядерного взрыва. Однако наиболее вредоносные типы излучения во Вселенной сильно отличаются от тех, которые возникают в результате взрыва бомбы. Астронавты подвергаются воздействию галактических лучей, обладающих большой энергией. Сталкиваясь со сложной клеточной структурой, например ДНК, они способны вызвать мутации.
Согласно существующим оценкам достаточно трех дней в космическом пространстве, чтобы каждая из триллионов соматических клеток человека получила серьезный удар. В результате повышается вероятность заболевания раком легких, а также ободочной и прямой кишки – данные разновидности онкозаболеваний являются наиболее агрессивными.
В итоге ученые делают далеко не утешительный вывод: марсианская экспедиция, длительность которой составит примерно два с половиной года, сократит жизнь ее участников от 15 до 24 лет.
Может, все-таки стоит на родной планете обустроиться «по-человечески»?
Андрей Кисляков
Опубликовано в выпуске № 41 (559) за 5 ноября 2014 года
