Полдень, XXI век, 2010 № 02

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 были 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, чего 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. 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 десятка два попыток какого-нибудь целенаправленного движения, как мозг приходил в норму, и «фантом Кориолиса» исчезал без всякого следа.

Дизио и Лакнер установили, что человек хорошо приспосабливается к вращению своего жилища со скоростью до 25 оборотов в минуту, чего должно с избытком хватить для создания вращающихся орбитальных станций и кораблей с искусственной гравитацией. То есть результат обнадеживающий, однако опять же никто не может сказать, как всё это будет выглядеть в условиях реального космоса. А следовательно, раньше или позже придется проводить эксперимент.

Магнитный щит

Следует также отметить, что до сих пор ни одно живое существо (микроорганизмы не в счет) не побывало за орбитой Луны. Это тоже может оказаться принципиально важным, ведь мы, например, совсем ничего не знаем о том, как повлияет на наши организмы длительное нахождение вне геомагнитного поля.

На Земле все организмы подвергаются воздействию постоянного магнитного поля — мы появились и эволюционировали в нем. Наши жизненные ритмы напрямую связаны с его естественными колебаниями и наложенными на них переменными магнитными полями, обусловленными изменениями в ионосфере и магнитосфере. Величина магнитного поля в межпланетном пространстве и на Марсе будет соответственно в 10-4 и 10-3 раз меньше, чем на Земле. Уже имеются данные о неблагоприятном влиянии пониженного магнитного поля на жизнедеятельность человека: в частности, выявлены неблагоприятные функциональные сдвиги в нервной, сердечно-сосудистой и иммунной системах.

Очевидно, придется спроектировать и испытать некую систему, которая создавала бы на межпланетном корабле магнитное поле, близкое по напряженности полю Земли. Такие работы ведутся. К примеру, международная группа ученых во главе с Рут Бамфорд из британской Лаборатории Резерфорда и Эплтона трудится над проектом «Мини-магнитосферы» («Mini Magnetosphere»), которая могла бы не только имитировать земное магнитное поле, но и подобно ему защищать корабль от вредоносных космических лучей.

Марсианский тупик