Аэрокосмическое агентство NASA и компания SpaceX не только пытаются придумать, как доставить человека на Марс, они также думают о том, как 200-дневное путешествие и собственно сама жизнь на Красной планете могут повлиять на человеческий организм и что с этим делать. Судя по всему, людей ожидают все «прелести» долговременного нахождения в космических условиях: мышечная атрофия, потеря плотности костей, повышенное внутричерепное давление, другие физиологические проблемы. Вкупе с нехваткой ресурсов и долговременным воздействием космического излучения поездочка обещает быть крайне захватывающей и интересной.
Для решения проблемы NASA и партнеры агентства работают над системой, которая будет вводить людей в состояние полной неактивности, что по сути будет являться той самой гибернацией, которую нам показывают в научно-фантастических фильмах. Кроме того, ведутся разработки защитных методов и средств, которые позволят людям выжить на Марсе. Журналисты портала Engadget поймали на научном симпозиуме Hello Tomorrow, проходившем недавно в Париже, Лауру Кербер из NASA, а также Джона Брэдфорда, главу компании Spaceworks, занимающейся разработкой космических технологий, и выяснили подробности.
«Перед нами стоят множество сложностей, не позволяющих сейчас добраться до Марса в здоровом состоянии», — отметил Брэдфорд в рамках своего выступления на мероприятии.
Будучи экспертом в вопросах человеческих космических исследований, Брэдфорд занимается разработкой метода, который позволит избежать множества описанных в начале этой статьи проблем путем помещения человека в «состояние полной неактивности» или продолжительной гипотермии. Использование этой технологии позволит не только сократить риски, связанные со здоровьем астронавтов, но и решит множество технических и инженерных проблем.
С медицинской точки зрения технология позволит решить любые виды так называемых психосоциальных расстройств (находясь в состоянии постоянного сна вам, например, удастся избежать такого состояния, как депрессия), снизить проблему внутричерепного давления, а использование других методов, например электростимуляции, позволит минимизировать процесс мышечной атрофии, потери плотности костей и в перспективе даже положительно скажется на решении проблемы воздействия космического излучения на организм.
С технической точки зрения использование технологии введения организма в состояние полной неактивности существенно упростит задачу NASA и SpaceX по доставке людей на Марс. Во-первых, это позволит существенно сократить необходимость в пище, а также снизит требования к объему жилого пространства внутри космического аппарата и, следовательно, уровню необходимой энергии для его питания.
«Все эти вещи добавляют лишнюю нагрузку космическому аппарату. Необходимая пропульсивная энергия выполняет экспоненциальную функцию (функцию массы), поэтому любое сокращение массы откроет для нас значительные преимущества», — заявил Брэдфорд.
Фраза «полная неактивность организма» может звучать жутко. Но эта вещь действительно работает. Нормальная температура тела человека обычно находится в районе 36,6 градуса Цельсия, однако у людей, находящихся в состоянии неактивности организма, при применении метода терапевтической гипотермии температура организма, как правило, находится на уровне 32-34 градусов Цельсия. Подобный метод нередко используется с целью снижения риска ишемического повреждения тканей и, например, применялся на чемпионе «Формулы-1» Михаэле Шумахере для снижения очага воспаления поврежденного мозга.
В отличие от медицинской гипотермии, которая обычно длится в течение всего нескольких дней, астронавтов планируется вводить в состояние полной неактивности организма на период двух недель, затем пробуждать их на пару дней, чтобы они могли справить все свои нужды, а затем повторять процесс. И так до тех пор, пока они не доберутся до Марса. Это может нести определенные риски. Долговременная седация (человек все это время будет как «овощ»), вопрос питания, гидрации, утилизации отходов и правильный климат-контроль – вот лишь несколько проблем, которые придется решить перед началом применения этого метода.
Чтобы решить вопрос, Spaceworks и NASA хотят обратиться к комбинации трех разных подходов: медицинского, физиологического и фармацевтического. Во-первых, рассматривается вариант принятия специальных медицинских препаратов, которые заставят организм думать, что температура 32-34 градуса Цельсия является для него «обычной». А во-вторых, рассматривается вариант использования метода ЧЭГ (чрескожной эндоскопической гастростомии). Это когда к вашему желудку напрямую подсоединяется трубка, по которой в него подается пища. Звучит крайне радикально, но, по мнению специалистов, такой подход существенно упростит переход организма от полного бездействия к пробуждению.
Также рассматриваются методы электростимуляции всего организма для снижения мышечной атрофии, использование аппарата для дыхательной поддержки (чтобы держать правильный баланс кислорода и углекислого газа), сенсоров для мониторинга жизненно важных показателей, компьютерно управляемой температурной среды и, разумеется, системы удаления отходов жизнедеятельности организма. Как можно видеть на картинке сверху, в целом система в большей степени будет походить на камеры гибернации, которые мы привыкли видеть в различных фантастических фильмах.
В результате использования такой системы (надеются ученые) мы получим полностью здоровых и счастливых астронавтов, а также более компактные и в то же время более эффективные космические аппараты. В этом случае марсианский космический транспорт можно будет уменьшить в размерах почти вполовину, сократив его массу с 45,5 до 25,5 тонны, а также уменьшив почти вполовину объем необходимой жилой площади внутри корабля и при этом снизив на четверть энергопотребление его систем. Доставка тысяч людей для создания полноценной марсианской колонии станет действительно реальной перспективой.
«Я считаю, что такой подход откроет возможность к космическим полетам на Марс и в другие направления. Без использования по-настоящему продвинутых технологий (как та, что мы предлагаем), у вас просто ничего не получится», — говорит Брэдфорд.
Может, в данном случае вы и прибудете на Марс счастливым и здоровым, но ваши настоящие проблемы только начнутся.
«Одной из самых сложных проблем, с которой придется столкнуться, – это среда высокого давления, требующая от вас использования неудобного, герметичного космического скафандра, а также крайне низкие температуры в ночное время», — говорит планетарный геолог NASA/JPL Лаура Кербер.
Для решения этого вопроса специалисты NASA ведут разработку более легких космических скафандров, с поддержкой меньшего внутреннего давления, за счет компенсации его механической компрессии на организм.
Космическое излучение тоже является большой проблемой, так как Марс, в отличие от Земли, не имеет своего защитного магнитного поля. Гравитация здесь составляет всего 1/3 от земной, и ученые пока не уверены, как именно она повлияет на поселенцев. Исследователям также необходимо больше узнать о марсианской пыли — насколько опасно ее воздействие на дыхательную систему человека и его кожу.
Помимо экологических проблем, существуют и географические. Марс обладает большими запасами суши, однако топологическая картина здесь довольно грубая.
«Протяженность системы каньонов Долина Маринер здесь эквивалентна размерам США. Двигаясь здесь на своем ровере, вам может прийти в голову мысль объехать это место, так как глубина каньона в три раза больше Гранд-Каньона. Забудьте сразу. Объехать тут никак не получится».
Оползни, ударные кратеры (появляющиеся здесь гораздо чаще, чем на Земле), гейзеры из углекислого газа, пыльные бури на всей поверхности планеты и многое другое – помимо прочего, вам придется столкнуться и с этим. Другой проблемой являются ресурсы.
«Основная загвоздка заключается в том, что большая часть водных запасов Марса сосредоточена там, где жить просто невозможно», — говорит Кербер.
«Воды много на полюсах планеты, где очень холодно. Но если спуститься ближе к экватору, здесь гораздо теплее и существенно проще выходить на орбиту. Правда воды здесь нет. Совсем. Ну или почти совсем», — добавляет ученый.
Даже если астронавтам и удастся найти здесь воду, перед ними встанет выбор – использовать ее в качестве питьевого источника или же в качестве источника производства водорода и кислорода для ракетного топлива.
В жизни на Марсе есть и положительная сторона, шутит Кербер. Вы сразу же потеряете две трети своей массы, у вас появится на 40 минут больше времени ежедневно, а также вы будете моложе землян, так как год здесь длится почти в два раза дольше.
Для исследования уровня излучения, атмосферы и геологии Красной планеты NASA использует марсоходы, но в отношении этого места по-прежнему остается очень много нерешенных вопросов. Для сбора дополнительной информации и проверки одних и тех же показателей в разных частях планеты потребуется проведение новых миссий. Кербер отмечает, что наличие нового орбитального космического аппарата с большей разрешающей способностью камер для поиска ценных полезных ископаемых, которые могли бы пригодиться для выживания на планете, принесло бы огромную пользу.
Регион Bagnold Dunes у горы Шарпа
Так где же на Марсе находится наиболее подходящее место для жизни? По мнению той же Кербер, ей приглянулся регион возле экватора. Здесь находятся различные мелкозернистые материалы, которые можно использовать для прокладки дорог. Наличие же скал в этом месте открывает возможность пробурить в них пещеры, которые можно использовать в качестве жилищ.
«Живя на Марсе, вы будете находиться на переднем крае технологий, то есть в вашем распоряжении будут самые передовые из существующих технологии. Тем не менее эта жизнь скорее будет похожа на примитивное существование», — говорит Кербер.
«Я представляю ее как время в нашей истории, когда все люди жили в пещерах. В нашем же случае, находясь в пещере, вы будете защищены от космического излучения и резких температурных изменений. Подойдя ближе к выходу, вас будет ожидать фантастическая картина на окружающий мир и поток свежего космического излучения. Каждый день».
В общем, сначала при полете к Красной планете человеку придется побыть в состоянии гипотермической комы, больше похожим на овощ с воткнутыми в него многочисленными проводами, а по прибытии залезть в пещеру и считать дни до кончины своего жалкого существования. Просто великолепные перспективы! Кто, черт возьми, вообще решится на такое? Уж точно не человек, просто желающий быть моложе и иметь больше свободного времени, как до этого отмечала Кербер.
Для этого подойдут только настоящие отчаянные сорвиголовы, как те (причем в равной степени обоих полов), которых в начале 1900-х искал англо-ирландский исследователь Антарктики сэр Энрест Генри Шеклтон, писавший в поданном в газету объявлении следующее:
«В крайне опасное приключение требуются люди, не боящиеся маленькой зарплаты, лютого холода, долгих месяцев полной темноты, постоянного присутствия опасности, маловероятного возвращения домой живым, а также славы и всеобщего признания в случае успеха».