Кто угрожает России? Вызовы будущего - Антон Первушин

Понятно, что эксперименты будут продолжены в дальнейшем. Однако и тех данных, которые удалось накопить ученым, достаточно, чтобы прийти к малоутешительным выводам. Хотя высшие растения могут жить и размножаться в условиях космического полета, они не дают каких-то особенных всходов и урожаев, на которые рассчитывал Циолковский. Исследования также показали, что в третьем поколении снижается продуктивность орбитальных оранжерей – это обусловлено истощением питательных веществ и накоплением продуктов метаболизма растений в корневом модуле оранжереи. Следовательно, модули придется регулярно менять на новые – а как это сделать в условиях продолжительного космического полета? Брать с собой запас? Такой вариант возможен, однако он натыкается на серьезное препятствие: согласно расчетам, космическая оранжерея способна регенерировать до 5 % кислорода, до 3,6 % воды и около 1 % основных элементов питания в общем балансе экспедиции. При этом она очень зависима от условий окружающей среды, нуждается в непрерывном контроле и особом уходе. При любом раскладе получается, что выгоднее захватить провиант с собой в виде консервов, а с оранжереей лучше не связываться. Впрочем, позитивный психологический эффект от присутствия растений на борту межпланетного корабля трудно переоценить – космонавтам очень нравится работать с ней и пользоваться результатами своего труда.

В любом случае необходимы еще многолетние и кропотливые исследования, которые позволят окончательно ответить на вопрос, какие из земных растений имеет смысл брать в длительный космический полет, а какие нет. Пока же ботанические опыты проводят от случая к случаю – нет даже серьезной генетической экспертизы, которая позволила бы выявить изменения, вносимые в генетику тех или иных растений факторами космического полета.

* * *

Еще больше проблем выявили первые опыты с птицами, которых предполагалось взять в полет для пополнения рациона космонавтов.

Прежде всего исследователей интересовало, способны ли птенцы к росту в условиях невесомости. Для экспериментов были выбраны японские перепела. Несмотря на то, что они значительно меньше кур по своей массе (взрослая особь весит всего-то около 100 граммов), их масса, приходящаяся на единицу корма, значительно выше куриной. Яйца же перепелиные маленькие, но очень вкусные, по питательной ценности не уступают куриным и содержат лизоцим – вещество, укрепляющее иммунную систему. Кроме того, перепел не болеет (температура тела птицы около 41 °C, а сальмонелла гибнет при температуре 38 °C). Очень важно и то, что японским перепелам не требуется для развития много времени: птенец появляется на свет на 17 – 21-е сутки после закладки яйца в инкубатор. Перепела начинают нестись гораздо раньше кур, в возрасте 35–40 суток, и некоторые особи выдают по два яйца в день.

Первый опыт с перепелиными яйцами в условиях космического полета был проведен в 1979 году на борту биоспутника «Космос-1129» в установке «Инкубатор-1». Целью его было установить, могут ли в условиях невесомости развиваться эмбрионы птенцов. Исследования показали, что развитие эмбрионов шло вполне успешно, на основании чего был сделан вывод: невесомость не препятствует развитию живых организмов.

Опыт учли при создании новой установки «Инкубатор-2» для экспериментов на станции «Мир». Первым живым существом, родившимся в космосе, стал перепеленок, пробивший скорлупу 22 марта 1990 года в специальном космическом инкубаторе. За ним появился второй, третий. Однако перепелята не смогли адаптироваться к условиям невесомости. Они хаотически летали внутри каюты, не умея зацепиться за решетку. Из-за отсутствия фиксации тела в пространстве они не смогли самостоятельно кормиться и вскоре погибли.

В 1992 году на орбиту было отправлено 40 яиц и специальные мешки-фиксаторы для имитации гравитационного воздействия. Тогда вывелось шесть птенцов, которые были зафиксированы и доставлены на Землю, став ценным научным материалом для биологов.

В 1999 году на «Мире» продолжили эксперимент, который получил название «Перепел СК-6». На этот раз планировалось изучить поведения птенцов в первые сутки жизни в условиях искусственной гравитации, для чего использовалась специально изготовленная центрифуга, работавшая в диапазоне от 0,3 g до 0,8 g. Однако в ходе эксперимента центрифуга сломалась, проработав всего 15 часов, и его пришлось остановить. По рекомендациям ученых, десять птенцов разместили в спускаемом аппарате и отправили на Землю. Из них выжили только трое.

Как видите, результат этих экспериментов неоднозначен. Зародыши внутри яиц развиваются нормально, однако птенцы не могут приспособиться к условиям невесомости и погибают без специальных фиксаторов – их развитие затруднено. Очевидно, что и здесь требуются продолжительные исследования, которые позволят сделать окончательные выводы о приспособляемости новорожденных организмов к условиям невесомости.

* * *

Наверное, многие проблемы можно было бы решить, создав на корабле искусственную силу тяжести. Первый космический корабль, на котором планировалось испытать такого рода систему, мог отправиться на орбиту еще в рамках программы «Восход». Запуск «Восхода-3» с двумя космонавтами на борту был назначен на ноябрь 1965 года – корабль в космосе должна была сопровождать третья ступень ракеты-носителя (блок И), соединенная с ним 50-метровым тросом. После выхода на орбиту предполагалось развести их и раскрутить вокруг центра масс, получив искусственную силу тяжести за счет центробежной силы. Однако этот очень интересный эксперимент так и не состоялся.

Теоретики космонавтики считают, что никаких противопоказаний для замены силы тяжести центробежной силой нет. Уже подсчитано, что оптимальной скоростью вращения должна быть скорость 10 град/с с оптимальным радиусом вращения 90 метров – в этом случае искусственная сила тяжести приобретет величину, равную 0,25 – 0,35 g, что вполне достаточно для того, чтобы снять вредоносное воздействие невесомости на экипаж.

Однако те, кто видит панацею в раскрутке корабля, обычно забывают о силе Кориолиса, которая проявляет себя именно в раскрученных системах. Проявления эти весьма неприятны: брошенный предмет относит вбок, вытянутая рука сама отклоняется в сторону. Что если адаптация к такой среде окажется еще труднее, чем адаптация к невесомости? Может ли система искусственной гравитации гарантировать, что космонавты в этих условиях будут точно и быстро выполнять все необходимые операции?

На эти непростые вопросы попытались ответить ученые американского космического агентства НАСА. В 2004 году они начали серию экспериментов, чтобы понять, как мозг адаптируется к этой странной среде.

Поль Дизио и Джеймс Лакнер из Лаборатории пространственной ориентации Эштона Грейбиля наблюдают за добровольцами, работающими в специальной вращающейся комнате. Практически сразу было отмечено, что когда перед человеком, манипулирующим различными предметами и нажимающим на всевозможные кнопки, поставлена четкая задача, мозг мобилизуется и начинает компенсировать «неправильную» плывущую обстановку. Чем больше упражнений и усилий делает человек, тем быстрее он приспосабливается к новым условиям жизни. Причем после некоторого времени, проведенного во вращающейся комнате, люди вообще переставали чувствовать силу Кориолиса. Мозг автоматически, незаметно для сознания, вводил поправки в движения тела так, что человек переставал чувствовать дискомфорт. И наоборот, после возвращения в нормальный мир некоторое время человеку казалось, что кто-то тянет его руки в сторону – он не мог действовать нормально, словно эффект Кориолиса появлялся для испытуемого вновь, хотя тут-то его и не было. Но стоило только совершить с два десятка попыток какого-нибудь целенаправленного движения, как мозг приходил в норму, и «фантом Кориолиса» исчезал без всякого следа.